專利名稱：一種用于評(píng)價(jià)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(shuō)涉及一種用于評(píng)價(jià)固體催化劑的反應(yīng)器。
背景技術(shù)：
在實(shí)驗(yàn)室評(píng)價(jià)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(dòng)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(guò)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(duì)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(dòng)力學(xué)研究中，需要考察反應(yīng)組分、溫度對(duì)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?cè)诔隹诘玫降氖遣煌磻?yīng)物濃度及反應(yīng)溫度對(duì)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(duì)固定床反應(yīng)器不能評(píng)價(jià)原顆粒催化劑及其積分效應(yīng)的缺點(diǎn)，設(shè)計(jì)出來(lái)兩種無(wú)梯度反應(yīng)器用于評(píng)價(jià)催化劑，進(jìn)行催化反應(yīng)動(dòng)力學(xué)研究。
1.轉(zhuǎn)籃式無(wú)梯度反應(yīng)器轉(zhuǎn)籃式無(wú)梯度反應(yīng)器是由Carberry教授發(fā)明的催化劑運(yùn)動(dòng)的反應(yīng)器。在這個(gè)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(dòng)催化劑攪動(dòng)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(wú)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(cè)定反應(yīng)物相對(duì)于催化劑的實(shí)際流速。
(2)如反應(yīng)物相對(duì)于催化劑的流速未知時(shí)，則無(wú)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(wú)法判斷是否消除外擴(kuò)散的影響。
2. Berty無(wú)梯度反應(yīng)器Berty無(wú)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(gè)反應(yīng)器中，催化劑裝入催化劑筐中，螺旋槳推動(dòng)流體從下向上快速通過(guò)催化劑床層。高速流動(dòng)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(wú)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(guò)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(zhǎng)期運(yùn)轉(zhuǎn)。
(2)由于流體受螺旋槳推動(dòng)，從下向上通過(guò)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(cè)定通過(guò)催化劑床層的流體流速，能長(zhǎng)期評(píng)價(jià)固體催化劑性能，同時(shí)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(cè)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(cè)溫口，螺旋槳安裝于釜蓋上，催化劑筐通過(guò)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(guò)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(cè)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(zhǎng)期測(cè)評(píng)。
(3)可測(cè)定反應(yīng)物相對(duì)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(píng)價(jià)效率。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對(duì)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(cè)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(gè)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(zhǎng)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(guò)軸承11降落進(jìn)入伸長(zhǎng)管9凝固阻止螺旋槳軸10的轉(zhuǎn)動(dòng)。釜蓋2上有一個(gè)孔用來(lái)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(lái)。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(guò)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(gè)孔用于插催化劑中心熱偶管17，旁邊對(duì)稱位置有兩個(gè)孔為反應(yīng)物入口16及產(chǎn)物出口18。三個(gè)連接螺栓14將連接件6與催化劑筐20連接起來(lái)。此結(jié)構(gòu)保證螺旋槳8推動(dòng)流體自上向下通過(guò)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(cè)試的催化劑21。篩網(wǎng)19下為三個(gè)螺栓孔15，此三個(gè)螺栓孔將測(cè)速管23與催化劑筐20連接，用流體測(cè)速計(jì)來(lái)測(cè)量常壓下通過(guò)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(gè)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(gè)支腳22之間為四個(gè)流體通道7，流體通過(guò)此通道7被螺旋槳吸入并下壓通過(guò)環(huán)形流體出口孔25。連接件下部有三個(gè)螺栓孔14，此螺栓孔14用來(lái)固定下部的催化劑筐20。
催化劑筐上部有三個(gè)螺栓孔14，用來(lái)與上部的連接件6相連。下部也有三個(gè)螺栓孔15，用來(lái)與下部的測(cè)速管23相連。
測(cè)速管上部有三個(gè)螺栓孔15，用來(lái)與催化劑筐20下部的螺栓孔15連接。下部有一個(gè)測(cè)速口24，用來(lái)插入流體測(cè)速計(jì)測(cè)量常壓下流體通過(guò)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(dòng)下行通過(guò)環(huán)形出口孔25，在催化劑表面上進(jìn)行反應(yīng)，通過(guò)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(guò)催化劑床層的流速是這樣測(cè)定的將反應(yīng)器卸開(kāi)，放在一個(gè)環(huán)凳上，將測(cè)速管23用螺絲與催化劑筐20相連，開(kāi)動(dòng)螺旋槳8，將轉(zhuǎn)速設(shè)定在一個(gè)值，同時(shí)將測(cè)速計(jì)從測(cè)速口24插入，測(cè)定的最大流速即為此轉(zhuǎn)速對(duì)應(yīng)的通過(guò)催化劑床層的流速。利用此原理可以得出不同的轉(zhuǎn)速對(duì)應(yīng)的通過(guò)催化劑床層的流速。通過(guò)換算可知工況下通過(guò)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(píng)價(jià)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(cè)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(cè)溫口，螺旋槳(8)安裝于釜蓋(2)上，催化劑筐(20)通過(guò)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(píng)價(jià)固體催化劑的反應(yīng)器，其特征在于所述的螺旋槳(8)通過(guò)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(píng)價(jià)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(píng)價(jià)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(cè)速管(23)。
專利摘要一種用于評(píng)價(jià)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(cè)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(cè)溫口，螺旋槳安裝于釜蓋上，催化劑筐通過(guò)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(zhǎng)期測(cè)評(píng)等特點(diǎn)，可測(cè)定反應(yīng)物相對(duì)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(píng)價(jià)效率。
文檔編號(hào)B01J8/02GK2523493SQ0220335
公開(kāi)日2002年12月4日 申請(qǐng)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(lè), 李偉, 白亮, 相宏偉, 周敬來(lái), 高明軒, 劉利軍, 常杰 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院山西煤炭化學(xué)研究所