CN208356149U - 一种催化精馏设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种催化精馏设备，涉及催化精馏技术领域，能够实现在浸湿的催化剂表面进行连续的催化反应、且催化精馏设备持液量较大。本实用新型一种催化精馏设备，包括支架，所述支架上设有壳体，所述壳体的上部设有第一进口和第一出口，所述壳体的下部设有第二进口和第二出口，所述壳体内设有催化剂捆扎件，所述催化剂捆扎件与所述壳体沿水平方向可旋转连接。

Description

一种催化精馏设备

技术领域

本实用新型涉及催化精馏技术领域，尤其涉及一种催化精馏设备。

背景技术

在化工领域，催化精馏塔是一种重要的精馏设备，将催化剂引入精馏塔，固体催化剂在催化精馏工艺中既作为催化剂加速化学反应，又作为填料或塔内件提供传质表面。现有技术中的催化精馏塔包括塔板式催化精馏塔和填料式催化精馏塔，塔板式催化精馏塔的塔内件为塔板，催化剂设置在塔板上；填料式催化精馏塔的塔内件为填料，催化剂夹杂在填料段内部。

对于塔板式催化精馏塔，在进行催化反应时，塔板上浸泡在液相中的催化剂只能催化液相中的反应，暴露在气相中的催化剂只能催化气相中的反应。对于一些反应物包括液体和气体的催化反应，如将液体浸湿在催化剂表面，再进行催化反应，使反应的产物直接进入气相或液相，塔板式催化精馏塔无法实现。

而填料式催化精馏塔，可以持续从原料入口注入液体反应物，在通过填料段时，部分液体反应物浸润在催化剂表面，使其能够连续进行上述的催化反应，但是填料式催化精馏塔的持液量较小，液体反应物通过填料式催化精馏塔的时间较短，无法保证足够的反应时间，使得反应产物的产量较少。

实用新型内容

本实用新型的实施例提供一种催化精馏设备，能够实现在浸湿的催化剂表面进行连续的催化反应、且催化精馏设备的持液量较大。

为达到上述目的，本实用新型的实施例采用如下技术方案：

一种催化精馏设备，包括支架，所述支架上设有壳体，所述壳体的上部设有第一进口和第一出口，所述壳体的下部设有第二进口和第二出口，所述壳体内设有催化剂捆扎件，所述催化剂捆扎件与所述壳体沿水平方向可旋转连接。

进一步地，所述壳体上沿水平方向穿设有转动轴，所述催化剂捆扎件固定在所述转动轴上。

进一步地，所述第一进口和所述第二出口位于所述壳体的一端端面上，所述第一出口和所述第二进口位于所述壳体的另一端端面上。

进一步地，所述转动轴与所述壳体之间的连接处设有密封圈。

进一步地，所述催化剂捆扎件有多个，多个所述催化剂捆扎件沿所述转动轴的轴向连续设置。

进一步地，所述催化剂捆扎件的外表面与所述壳体的内表面接触。

进一步地，所述壳体和所述催化剂捆扎件均为圆柱形，所述壳体水平安装在所述支架上。

进一步地，所述转动轴位于所述壳体的中轴线上。

进一步地，所述壳体内设有液位检测装置，所述液位检测装置用于测量进入所述壳体内液相反应物的液面位置。

进一步地，所述第一进口、第一出口、第二进口以及所述第二出口处均设有流量阀，所述流量阀用于控制进入或流出所述壳体的反应物流量。

进一步地，所述催化剂捆扎件的孔隙率为10％～95％。

进一步地，所述催化剂捆扎件包括空心圆柱形的金属网和催化剂，所述催化剂喷涂于所述金属网的表面上。

进一步地，所述催化剂捆扎件包括空心圆柱形的金属网和催化剂，所述催化剂填充于所述金属网内。

进一步地，所述金属网的目数为60～100目。

进一步地，所述催化剂的体积为所述催化剂捆扎件体积的1％～50％。

本实用新型实施例提供的催化精馏设备，在使用时，液相反应物经第二进口进入壳体内，经第二出口排出壳体外，气相反应物经第一进口进入壳体内，经第一出口排出壳体外，通过控制液相反应物的液面高度，使液相反应物不充满壳体，催化剂捆扎件下部的催化剂位于液相反应物中，催化剂被浸湿后，再转动催化剂捆扎件，使原来催化剂捆扎件下部的催化剂上的液相反应物与从第一进口进入的气相反应物进行催化反应，而催化剂捆扎件上部液相反应物较少的催化剂旋转至下方被再次浸湿，从而使催化剂捆扎件的催化剂上的液相反应物含量始终较高，即具有较高的持液量，可持续的进行液相反应物和气相反应物的催化反应，保证催化反应具有足够的反应时间，可产生较多的反应产物；此外，对于可逆催化反应，若反应产物为气相，反应产物将进入气相反应物中并逐渐朝靠近第一出口的方向流动，流动过程中不断吸收催化剂表面生成的反应产物，使催化剂表面持续进行正向反应，气相中反应产物浓度不断提高，而气相反应物参与反应，不断被消耗减少，最终气相反应产物和少量残余的反应气体经第一出口排出壳体；若反应产物为液相，反应产物将进入液相反应物中并逐渐朝靠近第二出口的方向流动，流动过程中不断吸收催化剂表面生成的反应产物，使催化剂表面持续进行正向反应，液相中反应产物浓度不断提高，而液相反应物参与反应，不断被消耗减少，最终反应产物和少量残余的液相反应物经第二出口排出壳体。故，本实用新型实施例中的催化精馏设备还可完全实现传统催化精馏塔的精馏功能。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，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的附图。

图1为本实用新型实施例催化精馏设备的结构示意图；

图2为图1的A-A截面图；

图3为本实用新型实施例催化精馏设备中催化剂捆扎件的侧视图；

图4为本实用新型实施例催化精馏设备中催化剂捆扎件的正视剖面图。

具体实施方式

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，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，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。

参照图1～2，本实用新型实施例的催化精馏设备包括支架1，该支架1上设有壳体2，壳体2的上部设有第一进口21和第一出口22，壳体2的下部设有第二进口23和第二出口24，壳体2内设有催化剂捆扎件3，催化剂捆扎件3与壳体2沿水平方向可旋转连接。

本实用新型实施例提供的催化精馏设备，在使用时，液相反应物经第二进口23进入壳体2内，经第二出口24排出壳体2外，气相反应物经第一进口21进入壳体2内，经第一出口22排出壳体2外，通过控制液相反应物的液面高度，使液相反应物不充满壳体2，催化剂捆扎件3下部的催化剂位于液相反应物中，催化剂被浸湿后，再转动催化剂捆扎件3，使原来催化剂捆扎件3下部的催化剂上的液相反应物与从第一进口21进入的气相反应物进行催化反应，而催化剂捆扎件3上部液相反应物较少的催化剂旋转至下方被再次浸湿，从而使催化剂捆扎件3的催化剂上的液相反应物含量始终较高，即具有较高的持液量，可持续的进行液相反应物和气相反应物的催化反应，保证催化反应具有足够的反应时间，可产生较多的反应产物；此外，对于可逆催化反应，若反应产物为气相，反应产物将进入气相反应物中并逐渐朝靠近第一出口22的方向流动，流动过程中不断吸收催化剂表面生成的反应产物，使催化剂表面持续进行正向反应，气相中反应产物浓度不断提高，而气相反应物参与反应，不断被消耗减少，最终气相反应产物和少量残余的反应气体经第一出口22排出壳体2；若反应产物为液相，反应产物将进入液相反应物中并逐渐朝靠近第二出口24的方向流动，流动过程中不断吸收催化剂表面生成的反应产物，使催化剂表面持续进行正向反应，液相中反应产物浓度不断提高，而液相反应物参与反应，不断被消耗减少，最终反应产物和少量残余的液相反应物经第二出口24排出壳体2。因此，本实用新型实施例中的催化精馏设备还可实现精馏的功能。

可选地，壳体2上沿水平方向穿设有转动轴4，催化剂捆扎件3固定在转动轴4上；或者壳体2上沿与水平方向呈一定夹角穿设转动轴4，催化剂捆扎件3固定在转动轴4上。优选地，本实用新型实施例采用前者的技术方案，当转动轴4上固定有多个相同规格的催化剂捆扎件3，各区域浸入液相反应物中的催化剂量相同，保证催化反应速度均较快，且反应充分。

可选地，上述的第一进口21和第二出口24位于壳体2的一端端面上，第一出口22和第二进口23位于壳体2的另一端端面上。优选地，本实用新型实施例采用后者的技术方案，气相反应物与液相反应物逆向流动，增大反应浓度差，使催化反应的反应推动力大，并实现精馏提纯反应产物的目的，反应更充分。

进一步地，本实用新型实施例在转动轴4与壳体2之间的连接处设有密封圈5，可提高转动轴4与壳体2之间的连接处的密封性，避免反应物或反应产物从该连接处泄漏。

为了使气相反应物的催化反应较充分、反应产物的产量较大，本实用新型实施例中催化剂捆扎件3有多个，多个催化剂捆扎件3沿转动轴4的轴向连续设置，可尽可能在壳体2内设置较多的催化剂捆扎件3，保证催化反应较充分，提高反应产物的产量。

可选地，催化剂捆扎件3的外表面可与壳体2的内表面设有一定间距，也可催化剂捆扎件3的外表面与壳体2的内表面接触(保证催化剂捆扎件3仍可随着转动轴4转动)，如图2～4所示。对于前者的方案，气相反应物在流过壳体2时，容易从催化剂捆扎件3上部的外表面可与壳体2的内表面之间的间隙流走，这部分的气相反应物没有进行催化反应，且壳体的体积较大。因此，优选地，本实用新型采用后者的技术方案。

上述的壳体2可为任一形状，如圆柱形、矩形、正方形等。本实用新型实施例的壳体2采用圆柱形，避免出现应力集中问题且水平方向上的长度较长。相应地，催化剂捆扎件3也为圆柱形，将壳体2水平安装在支架1上，如图2所示。如此，壳体2的轴向与转动轴4的轴向平行，使得转动轴4的长度较长，使转动轴4上可安装的催化剂捆扎件3的数量较多。

需要注意的是，壳体2的两端设有封头，第一进口21和第二出口24位于壳体2的一端的封头上，第一出口22和第二进口23位于壳体2的另一端的封头上。

可选地，转动轴4可设置在壳体2轴向的任一位置。参照图2，优选地，本实用新型实施例中转动轴4位于壳体2的中轴线上，相较于设置在其他轴向位置，转动轴4的长度最长，即提高了转动轴4上的催化剂捆扎件3数量。

此外，为了控制反应物在壳体2内的液面高度，本实用新型实施例在壳体2内设置液位检测装置(图中未示出)，通过液位检测装置测量壳体2内液相反应物的液面高度。

基于上述实施例，本实用新型实施例中第一进口21、第一出口22、第二进口23和第二出口24处均设有流量阀(图中未示出)，当壳体2内反应物较少时，可调大第一进口21和第二进口23处的流量阀，使进入壳体2内的反应物流量增大，和/或减小第一出口22和第二出口24的流量阀，使反应物尽快达到设定量；当壳体2内反应物过多时，可调小第一进口21和第二进口23处的流量阀，使进入壳体2内的反应物流量增大，和/或增大第一出口22和第二出口24的流量阀，使催化反应较流畅。

若催化剂捆扎件的孔隙率过小，气相反应物通过催化剂捆扎件3的阻力过大，造成气相反应物堵塞；若催化剂捆扎件3的孔隙率过大，气相反应物通过催化剂捆扎件3阻力过小，造成气相反应物分布不均。因此，本实用新型实施例中催化剂捆扎件3的孔隙率为10％～95％，可使气相反应物通过催化剂捆扎件时阻力维持适当范围、且气相反应物分布较均匀。

可选地，对于喷涂式催化剂，上述的催化剂捆扎件3包括空心圆柱形的金属网和催化剂，将催化剂喷涂在金属网的表面上；对于颗粒式催化剂，将催化剂填充在金属网内。

对于将催化剂喷涂在金属网的表面上的催化剂捆扎件，若金属网的目数小于60目，会使金属网可涂覆的催化剂较小，影响催化效果；若金属网的目数大于100目，对于气相反应物的阻力较大，影响催化反应。因此，本实用新型实施例中金属网的目数为60目～100目。

同理，催化剂的体积不能过小，影响催化效果；催化剂的体积也不能过大，对于气相反应物的阻力较大。因此，本实用新型实施例中催化剂的体积为催化剂捆扎件体积的1％～50％。

此外，本实用新型实施例的催化精馏设备还包括驱动电机(图中未示出)，转动轴4上位于壳体2外的一端与驱动电机传动连接，避免液相反应物影响驱动电机的运行。例如，驱动电机的速度为6r/min。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (11)

1.一种催化精馏设备，其特征在于，包括支架，所述支架上设有壳体，所述壳体的上部设有第一进口和第一出口，所述壳体的下部设有第二进口和第二出口，所述壳体内设有催化剂捆扎件，所述催化剂捆扎件与所述壳体沿水平方向可旋转连接。

2.根据权利要求1所述的催化精馏设备，其特征在于，所述壳体上沿水平方向穿设有转动轴，所述催化剂捆扎件固定在所述转动轴上。

3.根据权利要求1所述的催化精馏设备，其特征在于，所述第一进口和所述第二出口位于所述壳体的一端端面上，所述第一出口和所述第二进口位于所述壳体的另一端端面上。

4.根据权利要求2所述的催化精馏设备，其特征在于，所述转动轴与所述壳体之间的连接处设有密封圈。

5.根据权利要求2所述的催化精馏设备，其特征在于，所述催化剂捆扎件有多个，多个所述催化剂捆扎件沿所述转动轴的轴向连续设置。

6.根据权利要求1所述的催化精馏设备，其特征在于，所述催化剂捆扎件的外表面与所述壳体的内表面接触。

7.根据权利要求2所述的催化精馏设备，其特征在于，所述壳体和所述催化剂捆扎件均为圆柱形，所述壳体水平安装在所述支架上。

8.根据权利要求1所述的催化精馏设备，其特征在于，所述催化剂捆扎件的孔隙率为10％～95％。

9.根据权利要求1所述的催化精馏设备，其特征在于，所述催化剂捆扎件包括空心圆柱形的金属网和催化剂，所述催化剂喷涂于所述金属网的表面上。

10.根据权利要求1所述的催化精馏设备，其特征在于，所述催化剂捆扎件包括空心圆柱形的金属网和催化剂，所述催化剂填充于所述金属网内。

11.根据权利要求9所述的催化精馏设备，其特征在于，所述金属网的目数为60～100目。