專利名稱：一種用于評價固體催化劑的反應(yīng)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于一種反應(yīng)器，具體地說涉及一種用于評價固體催化劑的反應(yīng)器。
背景技術(shù)：
在實(shí)驗(yàn)室評價固體催化劑的活性、壽命、產(chǎn)品的選擇性及產(chǎn)品的質(zhì)量，進(jìn)行催化反應(yīng)動力學(xué)研究常采用固定床管式反應(yīng)器。在此反應(yīng)器中，催化劑裝入空反應(yīng)管中，氣體或液體從上往下流過催化劑床層，反應(yīng)物轉(zhuǎn)化為產(chǎn)物。
固定床管式反應(yīng)器具有以下缺點(diǎn)(1)對于工業(yè)原顆粒催化劑，山于反應(yīng)管直徑較小，導(dǎo)致嚴(yán)重的壁效應(yīng)，使流體分布不均從而得不到真實(shí)的反應(yīng)結(jié)果；(2)在催化反應(yīng)動力學(xué)研究中，需要考察反應(yīng)組分、溫度對反應(yīng)速率的影響。由于反應(yīng)物沿著催化劑床層連續(xù)反應(yīng)，在催化劑床層的不同位置將有不同的溫度及反應(yīng)物濃度，而我們在出口得到的是不同反應(yīng)物濃度及反應(yīng)溫度對反應(yīng)速率連續(xù)作用的總包結(jié)果。得不到一定溫度及濃度下的催化劑的反應(yīng)速率。
因而，針對固定床反應(yīng)器不能評價原顆粒催化劑及其積分效應(yīng)的缺點(diǎn)，設(shè)計(jì)出來兩種無梯度反應(yīng)器用于評價催化劑，進(jìn)行催化反應(yīng)動力學(xué)研究。
1.轉(zhuǎn)籃式無梯度反應(yīng)器轉(zhuǎn)籃式無梯度反應(yīng)器是由Carberry教授發(fā)明的催化劑運(yùn)動的反應(yīng)器。在這個反應(yīng)器中，催化劑裝入藍(lán)筐中，藍(lán)筐在反應(yīng)物中旋轉(zhuǎn)。高速旋轉(zhuǎn)的藍(lán)筐帶動催化劑攪動反應(yīng)物，消除了反應(yīng)物體相中的濃度梯度及溫度梯度。
然而，轉(zhuǎn)籃式無梯度反應(yīng)器，具有以下缺點(diǎn)(1)由于反應(yīng)物隨催化劑筐旋轉(zhuǎn)，不能測定反應(yīng)物相對于催化劑的實(shí)際流速。
(2)如反應(yīng)物相對于催化劑的流速未知時，則無法計(jì)算氣體與液體及液體與固體之間的傳質(zhì)速率，理論上無法判斷是否消除外擴(kuò)散的影響。
2. Berty無梯度反應(yīng)器Berty無梯度反應(yīng)器是由Berty博士發(fā)明的催化劑固定的反應(yīng)器。在這個反應(yīng)器中，催化劑裝入催化劑筐中，螺旋槳推動流體從下向上快速通過催化劑床層。高速流動的流體消除了反應(yīng)物體相中的濃度梯度及溫度梯度。
Berty無梯度反應(yīng)器，具有以下缺點(diǎn)(1)由于螺旋槳在反應(yīng)器的下部，反應(yīng)產(chǎn)物將通過軸承流入旋轉(zhuǎn)軸的套管中去，若反應(yīng)產(chǎn)物中含有易凝固的重質(zhì)組分，將在套管中凝固，進(jìn)而阻礙攪拌軸的正常旋轉(zhuǎn)，使反應(yīng)不能長期運(yùn)轉(zhuǎn)。
(2)由于流體受螺旋槳推動，從下向上通過催化劑床層，其速度受最小流化速度的限制，不能反映工業(yè)固定床反應(yīng)器的實(shí)際操作情況。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的是提供一種能測定通過催化劑床層的流體流速，能長期評價固體催化劑性能，同時能反映工業(yè)固定床反應(yīng)器的實(shí)際操作情況的反應(yīng)器。
本實(shí)用新型的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的它是由釜體、釜蓋、反應(yīng)物入口、產(chǎn)物出口、測溫口、螺旋槳、催化劑筐組成，其特征在于所述的釜體是U字形，在釜體有反應(yīng)物入口、產(chǎn)物出口和測溫口，螺旋槳安裝于釜蓋上，催化劑筐通過連接件固定于釜蓋，并位于U字形釜體內(nèi)，螺旋槳位于連接件內(nèi)。
如上所述的螺旋槳通過螺旋槳軸和安裝于釜蓋上的軸承固定于釜蓋上。
如上所述的連接件上部固定于釜蓋內(nèi)側(cè)，下部與催化劑筐固定連接，連接件上部有流體入口通道，下部有一環(huán)形流體出口孔。
如上所述的催化劑筐下部安裝有篩網(wǎng)，催化劑筐下部還可以固定有測速管。
本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點(diǎn)(1)可用于氣固反應(yīng)也可用于氣液固反應(yīng)，具有應(yīng)用范圍廣。
(2)運(yùn)行平穩(wěn)，不易阻塞，可長期測評。
(3)可測定反應(yīng)物相對于催化劑的流速。
(4)更接近工業(yè)反應(yīng)器的工況優(yōu)點(diǎn)，有利于提高催化劑的評價效率。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對本實(shí)用新型作詳細(xì)描述。


圖1為本實(shí)用新型的反應(yīng)器的剖面圖。
圖2為本實(shí)用新型的反應(yīng)器中連接件的結(jié)構(gòu)圖剖而圖。
圖3為本實(shí)用新型的催化劑筐的結(jié)構(gòu)圖剖面圖。
圖4為本實(shí)用新型的測速管的結(jié)構(gòu)圖剖面圖。
如圖所示，釜體1及釜蓋2由螺栓3連接，釜體1及釜蓋2間的密封環(huán)4被壓緊以保證反應(yīng)器的密封。釜蓋2的中心有一個螺旋槳軸孔，螺旋槳軸10從此孔下伸進(jìn)入反應(yīng)器中，螺旋槳軸10在反應(yīng)器外由軸承11、伸長管9支撐；在反應(yīng)器內(nèi)螺絲13將螺旋槳8固定在螺旋槳軸10上；此結(jié)構(gòu)防止高凝固點(diǎn)物質(zhì)通過軸承11降落進(jìn)入伸長管9凝固阻止螺旋槳軸10的轉(zhuǎn)動。釜蓋2上有一個孔用來插反應(yīng)器的熱偶管12。螺釘5將釜蓋2與連接件6連接起來。連接件6上部有流體入口通道7，下部有環(huán)形流體出口孔25，螺旋槳8將流體從流體入口通道7吸入并下壓通過環(huán)形流體出口孔25和催化劑床層21。釜體1底部中心有一個孔用于插催化劑中心熱偶管17，旁邊對稱位置有兩個孔為反應(yīng)物入口16及產(chǎn)物出口18。三個連接螺栓14將連接件6與催化劑筐20連接起來。此結(jié)構(gòu)保證螺旋槳8推動流體自上向下通過催化劑床層21，細(xì)的金屬篩網(wǎng)19固定在催化劑筐20上，篩網(wǎng)19上可放需要測試的催化劑21。篩網(wǎng)19下為三個螺栓孔15，此三個螺栓孔將測速管23與催化劑筐20連接，用流體測速計(jì)來測量常壓下通過催化劑床層的流體流速，并進(jìn)而計(jì)算催化劑床層的壓力降和循環(huán)比。反應(yīng)器上反應(yīng)物入口16與反應(yīng)器的熱偶管12可以互換，分別適應(yīng)不同的反應(yīng)。
連接件有四個帶螺栓孔5的支腳22，依靠支腳22上螺栓5把連接件6與反應(yīng)器釜蓋2連接；四個支腳22之間為四個流體通道7，流體通過此通道7被螺旋槳吸入并下壓通過環(huán)形流體出口孔25。連接件下部有三個螺栓孔14，此螺栓孔14用來固定下部的催化劑筐20。
催化劑筐上部有三個螺栓孔14，用來與上部的連接件6相連。下部也有三個螺栓孔15，用來與下部的測速管23相連。
測速管上部有三個螺栓孔15，用來與催化劑筐20下部的螺栓孔15連接。下部有一個測速口24，用來插入流體測速計(jì)測量常壓下流體通過催化劑床層21的速度及計(jì)算循環(huán)比。
反應(yīng)流體從反應(yīng)物入口16進(jìn)入反應(yīng)器，與反應(yīng)后的流體匯合，被螺旋槳8的吸力向上吸引，使流體沿催化劑筐20與反應(yīng)器內(nèi)壁的環(huán)隙到達(dá)反應(yīng)器上部，經(jīng)流體入口通道7被螺旋槳8吸入連接件6內(nèi)，被螺旋槳8推動下行通過環(huán)形出口孔25，在催化劑表面上進(jìn)行反應(yīng)，通過催化劑床層21，部分產(chǎn)物從產(chǎn)物出口18排出，反應(yīng)后的流體在反應(yīng)器底部與新鮮原料匯合進(jìn)行下一輪循環(huán)。
通過催化劑床層的流速是這樣測定的將反應(yīng)器卸開，放在一個環(huán)凳上，將測速管23用螺絲與催化劑筐20相連，開動螺旋槳8，將轉(zhuǎn)速設(shè)定在一個值，同時將測速計(jì)從測速口24插入，測定的最大流速即為此轉(zhuǎn)速對應(yīng)的通過催化劑床層的流速。利用此原理可以得出不同的轉(zhuǎn)速對應(yīng)的通過催化劑床層的流速。通過換算可知工況下通過催化劑床層的流速及傳質(zhì)速率。
權(quán)利要求1.一種用于評價固體催化劑的反應(yīng)器，是由釜體(1)、釜蓋(2)、反應(yīng)物入口(16)、產(chǎn)物出口(18)、測溫口(12)、(17)、螺旋槳(8)、催化劑筐(20)組成，其特征在于所述的釜體(1)是U字形，在釜體(1)有反應(yīng)物入口(16)、產(chǎn)物出口(18)和測溫口，螺旋槳(8)安裝于釜蓋(2)上，催化劑筐(20)通過連接件(6)固定于釜蓋(2)，并位于U字形釜體(1)內(nèi)，螺旋槳(8)位于連接件(6)內(nèi)。
2.如權(quán)利要求1所述的一種用于評價固體催化劑的反應(yīng)器，其特征在于所述的螺旋槳(8)通過螺旋槳軸(10)和安裝于釜蓋(2)上的軸承(11)固定于釜蓋(2)上。
3.如權(quán)利要求1所述的一種用于評價固體催化劑的反應(yīng)器，其特征在于所述的連接件(6)上部固定于釜蓋(2)內(nèi)側(cè)，下部與催化劑筐(20)固定連接，連接件(6)上部有流體入口通道(7)，下部有一環(huán)形流體出口孔(25)。
4.如權(quán)利要求1所述的一種用于評價固體催化劑的反應(yīng)器，其特征在于所述的催化劑筐(20)下部安裝有篩網(wǎng)(19)，催化劑筐(20)下部還可以固定有測速管(23)。
專利摘要一種用于評價固體催化劑的反應(yīng)器，是由釜體、釜蓋、反應(yīng)物入口、產(chǎn)物出口、測溫口、螺旋槳、催化劑筐組成；釜體是U字形，在釜體有反應(yīng)物入口、產(chǎn)物出口和測溫口，螺旋槳安裝于釜蓋上，催化劑筐通過連接件固定于釜蓋，并位于U字形釜體內(nèi)，螺旋槳位于連接件內(nèi)。本實(shí)用新型具有應(yīng)用范圍廣，運(yùn)行平穩(wěn)，不易阻塞，可長期測評等特點(diǎn)，可測定反應(yīng)物相對于催化劑的流速，更接近工業(yè)反應(yīng)器的工況優(yōu)點(diǎn)，有利于提高催化劑的評價效率。
文檔編號B01J8/02GK2523493SQ0220335
公開日2002年12月4日 申請日期2002年1月25日 優(yōu)先權(quán)日2002年1月25日
發(fā)明者李永旺, 張榮樂, 李偉, 白亮, 相宏偉, 周敬來, 高明軒, 劉利軍, 常杰 申請人:中國科學(xué)院山西煤炭化學(xué)研究所