CN214973867U - 一种实验装置用石英内衬反应器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种实验装置用石英内衬反应器，其包括反应器筒体，反应器筒体的内壁贴有内衬石英管，内衬石英管内设有热偶保护管，热偶保护管中设有热电偶；内衬石英管下方设有催化剂支架，催化剂支架的下端连接下隔热体。本实用新型结构简单、成本低廉，避免了高温高压条件下、器壁金属材料产生的副反应影响，为甲烷化、合成气直接转化制烯烃等工艺催化剂研究及工艺条件优化提供了一种惰性反应器。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种实验装置用石英内衬反应器，属于中小型固定床反应器技术领域。
背景技术
反应器是实验装置的核心部件，在其中进行催化剂评价和工艺条件优化实验，反应器本身对其中的反应必须无催化作用，这样才能考评出催化剂的真实性能和代表性实验结果。不锈钢具有良好的耐腐蚀性，且高温下具有较高的热应力值，广泛作为反应器的承压部件，广泛应用于炼油、化工、医药、环保等领域研究实验中。然而，304不锈钢材料中的镍含量一般在8％-11％，316不锈钢材料中的镍含量一般在10-14％，对于甲烷化、合成气制烯烃等工艺，不锈钢材料中的镍元素对反应有很强的副作用，导致转化率、选择性急剧下降。因而，对于这类反应，必须采用对反应呈惰性的材料加工反应器。工业生产装置因规模大，反应器内可采用耐火砖隔离；也因市场有需求、设备投资高，加工厂商愿意开发复合钢板设备以获取丰厚利润。实验装置一般采用对反应表现出惰性、且耐温耐压耐腐蚀的特材加工反应器，但设备成本极高；对于一些压力不高于0.5MPa的低压微反，市场上也能采购到标准的内衬玻璃的金属管作为反应器筒体，但这种材料两端接口不能受挤压，否则易导致内壁玻璃破裂；总之，上述两种方式都具有一定缺陷，也不能普遍适应不同催化剂装剂规模的实验要求。
发明内容
本实用新型所要解决的技术问题是：现有实验装置用反应器内衬若机械性能高，则成本较高的技术问题。
为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种实验装置用石英内衬反应器，其包括反应器筒体，反应器筒体的内壁贴有内衬石英管，内衬石英管内设有热偶保护管，热偶保护管中设有至少一根用于检测不同高度温度的热电偶；内衬石英管下方设有套于热偶保护管外侧的催化剂支架，催化剂支架的下端连接下隔热体，反应器筒体的上下两端分别设有上密封座、下密封座，反应器筒体的上下两端分别套有上螺纹座、下螺纹座，上螺纹座与上密封座通过上螺帽连接固定，下螺纹座与下密封座通过下螺帽连接固定，内衬石英管与上密封座之间设有压紧弹簧，热偶保护管的上端穿过压紧弹簧设于上密封座底部的凹陷内，上密封座上设有进料接口，进料接口通过上密封座与热偶保护管连通；热偶保护管的下端穿过下隔热体、下密封座及固定于下密封座下方的热偶保护管接头；反应器筒体的外壁设有与反应器筒体内部连通的出料口。
优选地，所述反应器筒体的外部设有反应器固定环，反应器固定环设于反应器活动支耳上。
优选地，所述出料口与反应器筒体的连接处设有出料口加强圈。
优选地，所述上密封座与上螺纹座之间设有上密封圈；下密封座与下螺纹座之间设有下密封圈。
优选地，所述反应器筒体的内壁设有台阶，内衬石英管的上部边缘向外凸起形成凸缘，该凸缘于台阶处限位。
更优选地，所述内衬石英管的凸缘与反应器筒体内壁的台阶之间设有隔离密封圈。
优选地，所述催化剂支架的上端面与内衬石英管的下端面之间设有膨胀空间。
更优选地，所述膨胀空间的高度为2mm。
优选地，所述催化剂支架与下隔热体之间通过螺纹连接，下隔热体与下密封座之间通过螺纹连接。
优选地，所述反应器筒体为不锈钢筒体。
本实用新型提供了一种内衬石英管的不锈钢金属外筒反应器，金属外筒体作为受压部件，内置石英管作为与反应物料和催化剂接触的惰性材料，石英管与金属筒体间有O-形圈密封；该结构既保证了石英管内外压力平衡，反应器可用于高压实验，又保证了反应物料仅通过石英管流动，并在管内催化剂表面反应，过程不受反应器金属筒体材料中活泼元素的催化作用发生副反应。由于石英玻璃熔融后具有极好的加工性能，高温下热膨胀性极小，可在石英管顶部加工凸缘，石英管的外径也与尽量接近金属筒体内径，减小死体积；反应器金属筒体在顶部进料口位置温度较低、且筒体外有加厚螺纹座，筒壁内可加工凹槽，凸缘与凹槽在此处设有O-型圈密封，通过反应器上密封座螺帽压紧力，使得凸缘上方的弹簧变形压缩，传递给凸缘压紧力，实现石英管与金属筒体间的有效隔断，反应物料仅在玻璃管中流动。
本实用新型通过在反应器筒体内放置一根石英管，石英管的外径与筒体内径尽量接近，石英管顶部带有凸缘，放置在反应器入口温度较低处的凹槽中，通过反应器上密封座螺帽压紧力，使得凸缘上方的弹簧变形压缩，传递给凸缘压紧力，实现石英管与金属筒体间的隔断，物料仅在管中流动。该反应器结构简单、成本低廉，避免了高温高压条件下、器壁金属材料产生的副反应影响，为甲烷化、合成气直接转化制烯烃等工艺催化剂研究及工艺条件优化提供了一种惰性反应器。
附图说明
图1为本实用新型提供的实验装置用石英内衬反应器的示意图。
具体实施方式
为使本实用新型更明显易懂，兹以优选实施例，并配合附图作详细说明如下。
实施例
如图1所示，为本实用新型提供的一种实验装置用石英内衬反应器，其特征在于，包括反应器筒体1，反应器筒体1的内壁贴有内衬石英管8，内衬石英管 8内设有热偶保护管7。
热偶保护管7中设有一根或多根用于检测不同高度温度的热电偶；内衬石英管8下方设有套于热偶保护管7外侧的催化剂支架11，催化剂支架11的下端连接下隔热体12，反应器筒体1的上下两端分别设有上密封座5、下密封座16，反应器筒体1的上下两端分别套有上螺纹座2、下螺纹座13，上螺纹座2与上密封座5通过上螺帽3连接固定，下螺纹座13与下密封座16通过下螺帽15连接固定，内衬石英管8与上密封座5之间设有压紧弹簧10，热偶保护管7的上端穿过压紧弹簧10设于上密封座5底部的凹陷内，上密封座5上设有进料接口6，进料接口6通过上密封座5与热偶保护管7连通；热偶保护管7的下端穿过下隔热体12、下密封座16及固定于下密封座16下方的热偶保护管接头17；反应器筒体1的外壁设有与反应器筒体1内部连通的出料口18。
热偶保护管7从反应器底部通过热偶保护管接头17插入反应器中，并伸至上密封座5中，通过其中的孔道定位固定，使得热偶保护管7处于反应器中心位置，即热偶保护管7与反应器筒体1同轴设置。
所述反应器筒体1的外部设有反应器固定环20，反应器固定环20设于反应器活动支耳21上。反应器活动支耳21托住反应器固定环20将反应器固定在框架上。
所述出料口18与反应器筒体1的连接处设有出料口加强圈19。
所述上密封座5与上螺纹座2之间设有上密封圈4；下密封座16与下螺纹座13之间设有下密封圈14。
所述反应器筒体1的内壁设有台阶，内衬石英管8的上部边缘向外凸起形成凸缘，该凸缘于台阶处限位。所述内衬石英管8的凸缘与反应器筒体1内壁的台阶之间设有隔离密封圈9。所述凸缘水平方向上的厚度大于5mm，凸缘与反应器筒体1内壁上台阶的重叠部分在2mm以上。
，所述催化剂支架11的上端面与内衬石英管8的下端面之间设有高度为 2mm的膨胀空间。
所述催化剂支架11与下隔热体12之间通过螺纹连接，下隔热体12与下密封座16之间通过螺纹连接。
内衬石英管8的外径与反应器筒体1的内径尽量接近以缩小壁间的空隙，减小死体积，并有利于传热。上螺帽3拧紧过程中使得上密封座5挤压上密封圈4，实现反应器上端的高压密封，同时挤压弹簧10，弹簧力施加在凸缘上，传递给其下方的隔离密封圈9，从而在内衬石英管8与反应器筒体1内壁间形成一道密封，阻止进料接口6下来的物料通过内衬石英管8与反应器筒体1内壁间的缝隙流动。
反应器下端密封座16顶部设有密封圈槽，槽内放置下密封圈14，反应器的下螺纹座13加工有外螺纹，下螺帽15加工有与之配套的内螺纹，下螺帽15拧紧过程中使得下密封座16挤压下密封圈14，实现反应器下端的高压密封。下密封座16上安装有下隔热体12，下隔热体12不仅填充了反应器下端的死体积，而且其上还装有催化剂支架11，下密封座16、下隔热体12和催化剂支架11间均通过螺纹连接。
Claims (10)
1.一种实验装置用石英内衬反应器，其特征在于，包括反应器筒体(1)，反应器筒体(1)的内壁贴有内衬石英管(8)，内衬石英管(8)内设有热偶保护管(7)，热偶保护管(7)中设有至少一根用于检测不同高度温度的热电偶；内衬石英管(8)下方设有套于热偶保护管(7)外侧的催化剂支架(11)，催化剂支架(11)的下端连接下隔热体(12)，反应器筒体(1)的上下两端分别设有上密封座(5)、下密封座(16)，反应器筒体(1)的上下两端分别套有上螺纹座(2)、下螺纹座(13)，上螺纹座(2)与上密封座(5)通过上螺帽(3)连接固定，下螺纹座(13)与下密封座(16)通过下螺帽(15)连接固定，内衬石英管(8)与上密封座(5)之间设有压紧弹簧(10)，热偶保护管(7)的上端穿过压紧弹簧(10)设于上密封座(5)底部的凹陷内，上密封座(5)上设有进料接口(6)，进料接口(6)通过上密封座(5)与热偶保护管(7)连通；热偶保护管(7)的下端穿过下隔热体(12)、下密封座(16)及固定于下密封座(16)下方的热偶保护管接头(17)；反应器筒体(1)的外壁设有与反应器筒体(1)内部连通的出料口(18)。
2.如权利要求1所述的实验装置用石英内衬反应器，其特征在于，所述反应器筒体(1)的外部设有反应器固定环(20)，反应器固定环(20)设于反应器活动支耳(21)上。
3.如权利要求1所述的实验装置用石英内衬反应器，其特征在于，所述出料口(18)与反应器筒体(1)的连接处设有出料口加强圈(19)。
4.如权利要求1所述的实验装置用石英内衬反应器，其特征在于，所述上密封座(5)与上螺纹座(2)之间设有上密封圈(4)；下密封座(16)与下螺纹座(13)之间设有下密封圈(14)。
5.如权利要求1所述的实验装置用石英内衬反应器，其特征在于，所述反应器筒体(1)的内壁设有台阶，内衬石英管(8)的上部边缘向外凸起形成凸缘，该凸缘于台阶处限位。
6.如权利要求5所述的实验装置用石英内衬反应器，其特征在于，所述内衬石英管(8)的凸缘与反应器筒体(1)内壁的台阶之间设有隔离密封圈(9)。
7.如权利要求1所述的实验装置用石英内衬反应器，其特征在于，所述催化剂支架(11)的上端面与内衬石英管(8)的下端面之间设有膨胀空间。
8.如权利要求7所述的实验装置用石英内衬反应器，其特征在于，所述膨胀空间的高度为2mm。
9.如权利要求1所述的实验装置用石英内衬反应器，其特征在于，所述催化剂支架(11)与下隔热体(12)之间通过螺纹连接，下隔热体(12)与下密封座(16)之间通过螺纹连接。
10.如权利要求1所述的实验装置用石英内衬反应器，其特征在于，所述反应器筒体(1)为不锈钢筒体。
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