CN206500129U - 一种固定床反应器及反应器系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种固定床反应器及反应器系统，属于化学反应容器领域。其中，固定床反应器包括固定床、反应床和驱动装置。固定床内部形成容纳腔，固定床上设有固体加料口、进气口和出料口。反应床包括基体和多个间隔分布的反应管，基体用于固定反应管，基体设于容纳腔内并将容纳腔分隔成第一腔室和第二腔室。固体加料口和进气口均与第一腔室连通，出料口与第二腔室连通，第一腔室与第二腔室通过反应管连通。基体与固定床密封并可转动连接，驱动装置用于驱动基体相对固定床转动。这种固定床反应器可使反应气体与催化剂充分接触，有效提高反应效率。

Description

一种固定床反应器及反应器系统

技术领域

本实用新型涉及化学反应容器领域，具体而言，涉及一种固定床反应器及反应器系统。

背景技术

固定床反应器为装填有固体催化剂或固体反应物用以实现多相反应过程的一种反应器。固定床的反应床静止不动，流体通过床层进行反应。固定床反应器主要用于实现气固相催化反应。

现有技术中，在催化反应过程中，反应床不动，而只是流体与反应床中的反应管内的催化剂接触，接触不够充分，反应效率较低。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种固定床反应器，以改善流体与催化剂接触不够充分的问题。

本实用新型的目的在于提供一种反应器系统，以改善流体与催化剂接触不够充分的问题。

本实用新型是这样实现的：

基于上述第一目的，本实用新型提供一种固定床反应器，包括固定床、反应床和驱动装置。

固定床内部形成容纳腔，固定床上设有固体加料口、进气口和出料口。

反应床包括基体和多个间隔分布的反应管，基体用于固定反应管，基体设于容纳腔内并将容纳腔分隔成第一腔室和第二腔室。

固体加料口和进气口均与第一腔室连通，出料口与第二腔室连通，第一腔室与第二腔室通过反应管连通。

基体与固定床密封并可转动连接，驱动装置用于驱动基体相对固定床转动。

进一步地，基体为两端封闭的筒体，筒体的外侧壁与固定床的内侧壁密封连接，筒体内部形成容纳腔，反应管设于容纳腔内，反应管的两端分别贯通于筒体的两端，并分别与第一腔室、第二腔室连通。

进一步地，固定床上设有冷却介质输入管，冷却介质输入管将容纳腔与外界连通，固定床上设有第一冷却介质输出口，筒体上设有与容纳腔连通的第二冷却介质输出口，第二冷却介质输出口与第一冷却介质输出口连通。

进一步地，固定床的内侧壁上开设有环形凹槽，第二冷却介质输出口与环形凹槽连通，第一冷却介质输出口与环形凹槽连通。

进一步地，筒体内侧顶部设有喷射器，冷却介质输入管与喷射器连通，喷射器的中轴线与筒体相对固定床转动的轴线重合，喷射器上设有多个喷口。

进一步地，冷却介质输入管包括主管和连接管，主管固定于固定床并与外界连通，主管的中轴线与筒体相对固定床转动的轴线重合，连接管能够绕主管的中轴线转动。

进一步地，第一腔室内设有物料分流器，物料分流器与筒体固定连接，物料分流器的中轴线与筒体相对固定床转动的轴线重合，物料分流器的顶部具备圆锥面，固体加料口朝向圆锥面。

进一步地，反应管远离第一腔室的一端设有物料控制开关。

进一步地，反应管远离第一腔室的一端设有延伸管，延伸管与反应管连通，延伸管与反应管呈夹角设置，延伸管的底部设有放料口。

物料控制开关包括第一杆件和弹簧，第一杆件的一端设于延伸管内并将放料口封堵，第一杆件与延伸管间形成通气间隙，第一杆件与延伸管通过弹簧连接。

基于上述第二目的，本实用新型提供一种反应器系统，包括物料供应装置、气体供应装置和上述固定床反应器，物料供应装置与固定床反应器的固体加料口连通，气体供应装置与固定床反应器的进气口连通。

本实用新型的有益效果是：

本实用新型提供一种固定床反应器，颗粒状催化剂从固体加料口进入到反应管后，在反应管中积累。反应气体从进气口进入到反应管后，在反应管内发生反应。由于用于固定反应管的基体与固定床转动连接，在驱动装置的作用下带动基体转动时，反应管也将随之转动，反应管中的颗粒状催化剂之间在离心力的作用下发生运动并与反应气体接触。这种结构的固定床反应器能够使反应气体与催化剂充分接触，从而提高了反应效率。

本实用新型提供一种反应器系统，包括物料供应装置、气体供应装置和上述固定床反应装置，三者构成完整的系统，同样可使反应气体与催化剂充分接触，有效提高反应效率。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本实用新型实施例1提供的固定床反应器的结构示意图；

图2为图1所示的固定床的结构示意图；

图3为图1所示的反应床的第一视角的结构示意图；

图4为图1所示的反应床的第二视角的结构示意图；

图5为图4所示的反应管的结构示意图；

图6图1所示的固定床反应器的局部放大图；

图7为本实用新型实施例2提供的反应器系统的结构示意图。

图标：100-固定床反应器；10-固定床；11-筒身；12-上封头；13-容纳腔；131-第一容纳腔；132-第二容纳腔；14-固体加料口；15-进气口；16-凸起；17-出料口；18-第一冷却介质输出口；19-环形凹槽；20-反应床；21-筒体；211-密闭空间；212-第二冷却介质输出口；22-反应管；221-延伸管；2211-放料口；222-物料控制开关；2221-第一杆件；2222-第二杆件；2223-弹簧；2224-通气间隙；30-驱动装置；31-转轴；40-冷却介质输入管；41-主管；411-外管体；412-内管体；413-环形通道；42-连接管；43-连接器；431-环形空腔；50-喷射器；51-喷口；60-物料分流器；61-圆锥面；200-反应器系统；210-物料供应装置；220-气体供应装置；230-冷却介质供应装置。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，指示方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接连接，也可以通过中间媒介间接连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

实施例1

如图1所示，本实施例提供一种固定床反应器100，包括固定床10、反应床20和驱动装置30。

其中，如图2所示，固定床10整体大致为圆柱体，其包括筒身11和上封头12，筒身11为一端开口的空心结构，上封头12为空心半球结构，上封头12焊接于筒身11的开口处构成具有容纳腔13的固定床10。其中，上封头12上设有与容纳腔13连通的固体加料口14和进气口15，固体加料口14的中轴线与筒身11的中轴线的重合。筒身11的底壁内侧面为锥面，锥面的中间位置设有凸起16，凸起16上开设有贯通筒身11底壁的通孔。筒身11上设有与容纳腔13连通的出料口17，出料口17为斜孔，斜孔的下缘所在的直线位于所述锥面上。此外，筒身11上还设有第一冷却介质输出口18，筒身11的内侧壁上设有环形凹槽19，第一冷却介质输出口18通过环形凹槽19与容纳腔13连通。

如图3所示，反应床20包括基体和多个间隔分布的反应管22，反应管22呈环形分布在基体上，基体可起到固定所有反应管22的作用。

如图4所示，本实施例中，基体为筒体21，其形成两端封闭的密闭空间211，筒体21的顶壁和底壁上均开设有多个环形分布的多个通孔，筒体21顶壁上的通孔与底壁上的通孔一一对应，筒体21顶壁上的通孔与筒体21底壁上与之对应的通孔同轴。筒体21的侧壁上开设有与密闭空间211连通的第二冷却介质输出口212。

如图5所示，反应管22整体为直管，反应管22的一端设有延伸管221，延伸管221与反应管22连通，延伸管221与反应管22呈夹角设置。本实施例中，延伸管221垂直于反应管22，即延伸管221的通流方向与反应管22的通流方向垂直。延伸管221的底部设有与延伸管221连通的放料口2211，放料口2211朝向下。

本实施例中，反应管22上设有物料控制开关222，用于阻止固体物料通过，允许气体通过。

具体地，物料控制开关222包括第一杆件2221、第二杆件2222和弹簧2223，第一杆件2221的直径小于延伸管221的内径，第一杆件2221的一端设于延伸管221内并将放料口2211封堵，所述第一杆件2221的另一端与第二杆件2222的一端铰接，弹簧2223的一端与第一杆件2221连接，弹簧2223的另一端与延伸管221连接。第一杆件2221设于延伸管221内后，第一杆件2221与延伸管221间将形成通气间隙2224，该通气间隙2224只供气体通过。第一杆件2221在弹簧2223的弹力作用下，从延伸管221插至反应管22中，第一杆件2221将放料口2211封堵。

如图4所示，反应管22插于筒体21的顶壁和底壁的通孔内并处于竖直状态，反应管22远离延伸管221的一端的端面与筒体21的顶壁的外表面平齐，延伸管221位于筒体21的外侧。

如图1所示，驱动装置30为电机。反应床20整体设于固定床10内，反应床20内的筒体21的底壁放置于筒身11的底壁上的凸起16上，筒体21的外侧壁与筒身11的内侧壁形成转动密封。电机固定在筒身11的底部，电机通过转轴31与筒体21连接，电机工作将带动筒体21相对筒身11转动。筒体21在电机的带动下转动时，筒体21上的第二冷却介质输出口212始终与环形凹槽19连通，即第二冷却介质输出口212始终与第一冷却介质输出口18连通。

反应床20设于固定床10内后，筒体21将固定床10的容纳腔13分隔为第一容纳腔131和第二容纳腔132，固体加料口14和进气口15便与第一容纳腔131连通，固定出料口17便与第二容纳腔132连通。

本实施例中，固定床10上设有冷却介质输入管40，冷却介质输入管40将筒体21内部的密闭空间211与外界连通。外界即为固定床10以外的空间。

其中，如图6所示，冷却介质输入管40包括主管41和连接管42。主管41包外管体411和内管体412，外管体411为顶部开口结构，内管体412与外管体411的底壁固定，内管体412与外管体411同轴设置，外管体411与内管体412之间形成环形通道413，内管体412的内部通道贯通于外筒体21的底壁。外管体411固定于固定床10的固体加料口14处，外管体411的中轴线与筒体21相对固定床10转动的轴线重合。

连接管42与主管41通过连接器43连接。连接器43为筒状结构，连接器43套于外管的外侧并密封，连接器43可相对外管体411转动。连接器43内侧壁上设有环形空腔431，外管体411上设有与其内部连通的通孔，连接器43相对外管转动时，通孔始终与环形空腔431连通。连接管42与连接器43固定连接，连接管42与环形空腔431连通。

如图1所示，筒体21内侧顶部设有喷射器50。喷射器50为第一端开口的筒状结构，其侧壁上设有多个圆周分布的喷口51。喷射器50的开口端固定在筒体21顶部的内侧壁上，连接管42与喷射器50连通。

本实施例中，第一容纳腔131内设有物料分流器60，物料分流器60与筒体21固定连接，物料分流器60大致为T形结构，物料分流器60的中轴线与筒体21相对固定床10转动的轴线重合。物料分流器60的顶部具备圆锥面61，冷却介质输入管40中的内管体412朝向圆锥面61。

在实际使用过程中，电机工作带动反应床20相对固定床10转动，颗粒状物料(催化剂)从主管41的内管体412进入击打在物料分流器60的圆锥面61上，并均匀的流入到各个反应管22中，颗粒状物料在反应管22中逐渐堆积。反应气体从进气口15中通入至第一容纳腔131中，并最终进入到各个反应管22中进行反应，反应气体从出料口17中流出。在反应过程中，反应管22中会产生大量的反应热，可向主管41的外管体411与内管体412之间形成的环形通道413中送入冷却介质，冷却介质可选为冷却液。冷却介质在流经连接管42后从喷射器50中的喷口51中从上至下向反应管22喷洒，在离心力的作用下，喷射器50所喷出的冷却介质具有更大的喷洒范围，对所有反应管22起到降温作用。冷却介质将反应管22降温后依次从第二冷却介质输出口212、环形凹槽19和第一冷却介质输出口18中流出。

电机工作带动反应床20转动的同时，物料控制开关222中的第二杆件2222受到离心力的作用，第二杆件2222将相对第一杆件2221转动。若离心力足够大可使第二杆件2222与第一杆件2221基本位于同一直线上。当需要对反应管22内部的颗粒状物料进行更换时，可通过增大电机的转速的方式，增大第一杆件2221和第二杆件2222所受到的离心力，使第一杆件2221克服弹簧2223的弹力相对延伸管221滑动并最终将延伸管221中的放料口2211打开，反应管22中的颗粒状物料便通过放料口2211并沿着筒身11的底壁从出料口17中流出。

本实施例中，物料控制开关222中设有第二杆件2222，其目的在于增大第一杆件2221的离心力。在其他具体实施例中，物料控制开关222中也可不设置第二杆件2222。

本实施例中，基体起到固定各个反应管22的作用。基体为筒体21，方便与各个反应管22的连接，同时也可对反应管22起到保护作用。在其他具体实施例中，基体也可以使其他结构。

本实施例提供的固定床10反应管22，筒体21转动可带动各个反应管22转动，反应管22中的颗粒状的物料之间在离心力的作用下发生运动，反应管22中的颗粒状物料可与反应气体充分接触，可有效提高反应效率。此外，向冷却介质输入管40中注入冷却介质后还可对各个反应管22进行降温，从而降低整个反应床20内部的温度。

实施例2

如图7所示，本实施例提供一种反应器系统200，包括物料供应装置210、气体供应装置220、冷却介质供应装置230和上述实施例中的固定床反应器100。

其中，物料供应装置210与固定床反应器100的内管体412通过管道连通，气体供应装置220与固定床反应器100的进气口15通过管道连通，冷却介质供应装置230与固定床反应器100的内管体412和外管体411形成环形通道413通过管道连通。即物料供应装置210、气体供应装置220、冷却介质供应装置230和固定床反应器100四者构成一个完整的系统。

以上仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种固定床反应器，其特征在于，包括固定床、反应床和驱动装置；

所述固定床内部形成容纳腔，所述固定床上设有固体加料口、进气口和出料口；

所述反应床包括基体和多个间隔分布的反应管，所述基体用于固定所述反应管，所述基体设于所述容纳腔内并将所述容纳腔分隔成第一腔室和第二腔室；

所述固体加料口和所述进气口均与所述第一腔室连通，所述出料口与所述第二腔室连通，所述第一腔室与所述第二腔室通过所述反应管连通；

所述基体与所述固定床密封并可转动连接，所述驱动装置用于驱动所述基体相对所述固定床转动。

2.根据权利要求1所述的固定床反应器，其特征在于，所述基体为两端封闭的筒体，所述筒体的外侧壁与所述固定床的内侧壁密封连接，所述筒体内部形成密闭空间，所述反应管设于所述密闭空间内，所述反应管的两端分别贯通于所述筒体的两端，并分别与所述第一腔室、所述第二腔室连通。

3.根据权利要求2所述的固定床反应器，其特征在于，所述固定床上设有冷却介质输入管，所述冷却介质输入管将所述密闭空间与外界连通，所述固定床上设有第一冷却介质输出口，所述筒体上设有与所述密闭空间连通的第二冷却介质输出口，所述第二冷却介质输出口与所述第一冷却介质输出口连通。

4.根据权利要求3所述的固定床反应器，其特征在于，所述固定床的内侧壁上开设有环形凹槽，所述第二冷却介质输出口与所述环形凹槽连通，所述第一冷却介质输出口与所述环形凹槽连通。

5.根据权利要求3所述的固定床反应器，其特征在于，所述筒体内侧顶部设有喷射器，所述冷却介质输入管与所述喷射器连通，所述喷射器的中轴线与所述筒体相对所述固定床转动的轴线重合，所述喷射器上设有多个喷口。

6.根据权利要求3所述的固定床反应器，其特征在于，所述冷却介质输入管包括主管和连接管，所述主管固定于所述固定床并与外界连通，所述主管的中轴线与所述筒体相对所述固定床转动的轴线重合，所述连接管能够绕所述主管的中轴线转动。

7.根据权利要求2所述的固定床反应器，其特征在于，所述第一腔室内设有物料分流器，所述物料分流器与所述筒体固定连接，所述物料分流器的中轴线与所述筒体相对所述固定床转动的轴线重合，所述物料分流器的顶部具备圆锥面，所述固体加料口朝向所述圆锥面。

8.根据权利要求1所述的固定床反应器，其特征在于，所述反应管远离所述第一腔室的一端设有物料控制开关。

9.根据权利要求8所述的固定床反应器，其特征在于，所述反应管远离所述第一腔室的一端设有延伸管，所述延伸管与所述反应管连通，所述延伸管与所述反应管呈夹角设置，所述延伸管的底部设有放料口；

所述物料控制开关包括第一杆件和弹簧，所述第一杆件的一端设于所述延伸管内并将所述放料口封堵，所述第一杆件与所述延伸管间形成通气间隙，所述第一杆件与所述延伸管通过所述弹簧连接。

10.一种反应器系统，其特征在于，包括物料供应装置、气体供应装置和权利要求1-9任一项所述的固定床反应器，所述物料供应装置与所述固定床反应器的固体加料口连通，所述气体供应装置与所述固定床反应器的进气口连通。