本實(shí)用新型涉及化工設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種催化反應(yīng)器。

背景技術(shù)：

在化工生產(chǎn)行業(yè)中，很多反應(yīng)的副產(chǎn)物能夠回收利用，通過一定的后續(xù)處理，得到想要的產(chǎn)品。例如，在己二酸行業(yè)中，副產(chǎn)物為含有高濃度有機(jī)物的氮?dú)?，其中的氮?dú)馐强梢曰厥绽玫?，因此，需要去除掉混在氮?dú)庵械母邼舛扔袡C(jī)物，既能夠達(dá)到環(huán)保的要求，并能產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益。

現(xiàn)有的用于處理此類混有有機(jī)物的氮?dú)獾瓤苫厥諝怏w的反應(yīng)設(shè)備為催化反應(yīng)器，包括一個(gè)反應(yīng)筒體，反應(yīng)筒體內(nèi)設(shè)置有一層用于和有機(jī)物進(jìn)行催化反應(yīng)的催化劑層，含有高濃度有機(jī)物的原料氣從反應(yīng)筒體的上部進(jìn)入，向下進(jìn)入催化劑層，有機(jī)物與催化劑層中的催化劑反應(yīng)，消耗掉部分有機(jī)物，達(dá)到筒體底部后，通過兩臺(tái)循環(huán)壓縮機(jī)將筒體底部經(jīng)過催化反應(yīng)后的氣體抽到筒體的上部，使反應(yīng)氣體上下往復(fù)循環(huán)進(jìn)行催化反應(yīng)，直到氣體中的有機(jī)物濃度降低到規(guī)定濃度時(shí)，結(jié)束催化反應(yīng)，得到回收氣體?，F(xiàn)有催化反應(yīng)器雖然能夠?qū)崿F(xiàn)有機(jī)物的處理，得到回收氣體，但是，反應(yīng)設(shè)備需要設(shè)置循環(huán)壓縮機(jī)，增大了設(shè)備成本，且反應(yīng)后的氣體問題較高，需要后續(xù)專門的設(shè)備進(jìn)行冷卻，進(jìn)一步提高了成本。

綜上所述，如何解決設(shè)備成本高的問題，成為了本領(lǐng)域技術(shù)人員亟待解決的問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

有鑒于此，本實(shí)用新型的目的在于提供一種催化反應(yīng)器，以降低含有高濃度有機(jī)物的可回收氣體的回收成本。

為達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型提供以下技術(shù)方案：

一種催化反應(yīng)器，包括密封筒體，所述密封筒體的底部設(shè)置有出料口，所述密封筒體沿其軸向由上至下分成至少兩個(gè)彼此連通的催化反應(yīng)區(qū)，每個(gè)所述催化反應(yīng)區(qū)內(nèi)均設(shè)置有：

氣體分布器，用于向?qū)?yīng)的所述催化反應(yīng)區(qū)內(nèi)通入含有有機(jī)物的原料氣；

催化劑填料筒，位于所述氣體分布器的下方，用于裝填與有機(jī)物反應(yīng)的催化劑。

優(yōu)選的，在上述的催化反應(yīng)器中，所述密封筒體包括筒體、頂部封頭和底部封頭，所述筒體的上下兩端分別與所述頂部封頭和所述底部封頭密封連接。

優(yōu)選的，在上述的催化反應(yīng)器中，所述筒體由至少兩個(gè)筒段密封組裝而成，每個(gè)催化劑填料筒對應(yīng)設(shè)置于一個(gè)所述筒段內(nèi)。

優(yōu)選的，在上述的催化反應(yīng)器中，所述頂部封頭的頂部安裝有一個(gè)所述氣體分布器，該氣體分布器為頂部氣體分布器，所述頂部封頭的頂端開設(shè)有進(jìn)氣口，所述頂部氣體分布器的上端與所述進(jìn)氣口連通。

優(yōu)選的，在上述的催化反應(yīng)器中，所述頂部氣體分布器包括多個(gè)同軸套裝的喇叭噴管，相鄰兩個(gè)所述喇叭噴管之間形成環(huán)形錐狀氣流通道。

優(yōu)選的，在上述的催化反應(yīng)器中，設(shè)置于所述筒體內(nèi)的所述氣體分布器為中間氣體分布器，所述中間氣體分布器包括：

主流通管，一端開口且穿過所述筒體的筒壁外部，另一端封閉且固定于所述筒體內(nèi)；

若干個(gè)分支管，均連通設(shè)置于所述主流通管上，每個(gè)所述分支管的管壁上開設(shè)有多個(gè)出氣孔。

優(yōu)選的，在上述的催化反應(yīng)器中，所述中間氣體分布器為分體組裝結(jié)構(gòu)。

優(yōu)選的，在上述的催化反應(yīng)器中，所述密封筒體的筒壁上開設(shè)有若干人孔。

優(yōu)選的，在上述的催化反應(yīng)器中，所述催化反應(yīng)區(qū)的數(shù)量為三個(gè)、四個(gè)或五個(gè)。

優(yōu)選的，在上述的催化反應(yīng)器中，所述催化劑填料筒吊裝于所述密封筒體內(nèi)。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的有益效果是：

本實(shí)用新型中的催化反應(yīng)器，在密封筒體內(nèi)沿其軸向分成至少兩個(gè)彼此連通的催化反應(yīng)區(qū)，每個(gè)催化反應(yīng)區(qū)內(nèi)均設(shè)置有氣體分布器和催化劑填料筒，且催化劑填料筒位于氣體分布器的下方。原料氣通過氣體分布器向催化反應(yīng)區(qū)內(nèi)通入含有有機(jī)物的原料氣，原料氣在通過催化劑填料筒時(shí)，原料氣中的有機(jī)物與催化劑填料筒內(nèi)裝填的催化劑進(jìn)行反應(yīng)，消耗掉有機(jī)物。

工作時(shí)，先從位于上部的第一層催化反應(yīng)區(qū)的氣體分布器通入原料氣，原料氣在第一層的催化劑填料筒內(nèi)進(jìn)行有機(jī)物的催化反應(yīng)，消耗了一部分有機(jī)物，反應(yīng)后的原料氣具有較高的溫度，反應(yīng)后的原料氣繼續(xù)向下部第二層催化反應(yīng)區(qū)流動(dòng)，與此同時(shí)，通過第二層的氣體分布器向第二層催化反應(yīng)區(qū)內(nèi)通入新的原料氣，新的原料氣與第一層反應(yīng)后的原料氣匯合，新的原料氣對第一層反應(yīng)后的原料氣進(jìn)行降溫，同時(shí)，第一層反應(yīng)后的原料氣對新的原料氣中的有機(jī)物濃度進(jìn)行稀釋，匯合后的原料氣再一起通過第二層的催化劑填料筒，進(jìn)行有機(jī)物的催化反應(yīng)，進(jìn)一步消耗有機(jī)物，降低原料氣中有機(jī)物的濃度，依次類推，上一層反應(yīng)后的原料氣與下一層進(jìn)來的新的原料氣混合后進(jìn)行催化反應(yīng)，逐層進(jìn)行有機(jī)物的稀釋和消耗，以及降溫，最后得到降低至濃度要求的回收氣體，回收氣體從密封筒體底部的出料口排出。不需要設(shè)置循環(huán)壓縮機(jī)和降溫設(shè)備，從而降低了成本。

附圖說明

為了更清楚地說明本實(shí)用新型實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實(shí)用新型的實(shí)施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)提供的附圖獲得其他的附圖。

圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的一種催化反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的一種催化反應(yīng)器的頂部氣體分布器的剖視圖；

圖3為圖2中的頂部氣體分布器的俯視圖；

圖4為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的一種催化反應(yīng)器的中間氣體分布器的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為圖4中的中間氣體分布器的俯視圖；

圖6為圖5中B-B截面的剖視圖。

在圖1-圖6中，1為筒體、2為底部封頭、3為頂部封頭、4為進(jìn)氣口、5為出料口、6為頂部氣體分布器、61為喇叭噴管、62為環(huán)形錐狀氣流通道、7為催化劑填料筒、8為中間氣體分布器、81為主流通管、82為分支管、83為出氣孔、9為人孔、A為催化反應(yīng)區(qū)。

具體實(shí)施方式

本實(shí)用新型的核心是提供了一種催化反應(yīng)器，降低了含有高濃度有機(jī)物的可回收氣體的回收成本。

下面將結(jié)合本實(shí)用新型實(shí)施例中的附圖，對本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本實(shí)用新型一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒緦?shí)用新型中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。

請參考圖1，本實(shí)用新型實(shí)施例提供了一種催化反應(yīng)器，包括密封筒體，密封筒體的底部設(shè)置有出料口5，密封筒體沿其軸向由上至下分成至少兩個(gè)彼此連通的催化反應(yīng)區(qū)A，每個(gè)催化反應(yīng)區(qū)A內(nèi)均設(shè)置有氣體分布器和催化劑填料筒7；其中，氣體分布器用于向其所在的催化反應(yīng)區(qū)A內(nèi)通入含有有機(jī)物的原料氣；催化劑填料筒7位于同一個(gè)催化反應(yīng)區(qū)A內(nèi)的氣體分布器的下方，用于裝填與有機(jī)物反應(yīng)的催化劑。

上述催化反應(yīng)器的工作原理和工作過程是：開始時(shí)，先將達(dá)到催化反應(yīng)溫度的含有有機(jī)物的原料氣從位于上部的第一層催化反應(yīng)區(qū)A內(nèi)的氣體分布器進(jìn)入第一層催化反應(yīng)區(qū)A內(nèi)，原料氣向下經(jīng)過第一層催化劑填料筒7中，原料氣中的有機(jī)物與第一層催化劑填料筒7內(nèi)填裝的催化劑進(jìn)行催化反應(yīng)，消耗掉部分有機(jī)物。經(jīng)過第一層催化反應(yīng)后的原料氣繼續(xù)向下移動(dòng)，進(jìn)入位于下部的第二層催化反應(yīng)區(qū)A，與此同時(shí)，通過第二層催化反應(yīng)區(qū)A內(nèi)的氣體分布器將常溫的新的原料氣送入到第二催化反應(yīng)區(qū)A內(nèi)，新的原料氣與經(jīng)過第一層催化反應(yīng)的原料氣混合后一起進(jìn)入第二層催化反應(yīng)區(qū)A內(nèi)的催化劑填料筒7內(nèi)進(jìn)行再次的催化反應(yīng)，進(jìn)一步消耗有機(jī)物。在第二層催化反應(yīng)區(qū)A內(nèi)，新的原料氣對第一層反應(yīng)后的原料氣進(jìn)行降溫，同時(shí)，第一層反應(yīng)后的原料氣對新的原料氣中的有機(jī)物濃度進(jìn)行稀釋。依次類推，上一層反應(yīng)后的原料氣進(jìn)入下一層催化反應(yīng)區(qū)A內(nèi)，與下一層進(jìn)來的新的原料氣混合，并在下一層中進(jìn)一步進(jìn)行催化反應(yīng)，逐層進(jìn)行有機(jī)物的稀釋和消耗，以及降溫，最后得到降低至濃度要求的回收氣體，回收氣體從密封筒體底部的出料口5排出。

可以看出，本實(shí)用新型中的催化反應(yīng)器通過由上至下依次經(jīng)過至少兩次催化反應(yīng)，通過下層的新的原料氣對上一層反應(yīng)后的原料氣進(jìn)行降溫，上一層的原料氣可以稀釋下一層新的原料氣的有機(jī)物濃度，能夠?qū)崿F(xiàn)含有有機(jī)物的回收氣體的有效回收。同時(shí)，不需要設(shè)置循環(huán)壓縮機(jī)，從而降低了回收氣體的回收成本，通過自身進(jìn)行溫度的控制，不需要額外的設(shè)備進(jìn)行降溫，因此，進(jìn)一步降低了成本。

如圖1所示，在本實(shí)施例中，密封筒體包括筒體1、頂部封頭3和底部封頭2，筒體1的上下兩端分別與頂部封頭3和底部封頭2密封連接。頂部封頭3和底部封頭2均與筒體1可拆卸地連接，能夠方便內(nèi)部部件的安裝布置。

進(jìn)一步地，在本實(shí)施例中，筒體1由至少兩個(gè)筒段密封組裝而成，每個(gè)催化劑填料筒7對應(yīng)設(shè)置于一個(gè)筒段內(nèi)。通過將筒體1分段，可以更加方便地安裝內(nèi)部零部件，最后再將筒體1整體組裝。當(dāng)然，筒體1還可以是一體結(jié)構(gòu)，只是安裝制造不方便。

在本實(shí)施例中，頂部封頭3的頂部安裝有一個(gè)氣體分布器，該氣體分布器為頂部氣體分布器6，頂部封頭3的頂端開設(shè)有進(jìn)氣口4，頂部氣體分布器6的上端與進(jìn)氣口4連通。頂部氣體分布器6是上部第一層催化反應(yīng)區(qū)A內(nèi)的氣體分布器，將頂部氣體分布器6設(shè)置于頂部封頭3的頂部，方便進(jìn)氣，節(jié)省空間。頂部氣體分布器6用于通入達(dá)到催化反應(yīng)溫度的原料氣。當(dāng)然，第一層催化反應(yīng)區(qū)A內(nèi)的氣體分布器還可以設(shè)置于筒體1上，只要能夠?qū)崿F(xiàn)進(jìn)氣即可。

如圖2和圖3所示，本實(shí)施例提供了一種具體的頂部氣體分布器6，其包括多個(gè)同軸套裝的喇叭噴管61，相鄰兩個(gè)喇叭噴管61之間形成環(huán)形錐狀氣流通道62。喇叭噴管61的較小一端與進(jìn)氣口4連通，原料氣從較小的一端進(jìn)入頂部氣體分布器6，通過環(huán)形錐狀氣流通道62的擴(kuò)口結(jié)構(gòu)將原料氣均勻分布于下方的催化劑填料筒7內(nèi)。該頂部氣體分布器6吊裝于頂部封頭3的頂部。當(dāng)然，頂部氣體分布器6還可以是其它結(jié)構(gòu)，如由多個(gè)呈輻射狀的管組成，每個(gè)管上開設(shè)有多個(gè)噴氣孔，只要能夠?qū)崿F(xiàn)原料氣的均勻分布即可。并不局限于本實(shí)施例所列舉的結(jié)構(gòu)形式。

如圖1、圖4-圖6所示，在本實(shí)施例中，設(shè)置于筒體1內(nèi)的氣體分布器為中間氣體分布器8，中間氣體分布器8包括主流通管81和若干個(gè)分支管82；其中，主流通管81的一端穿過筒體1的筒壁外部，此端開口，另一端封閉且固定于筒體1內(nèi)；所有的分支管82均連通設(shè)置于主流通管81上，每個(gè)分支管82的管壁上開設(shè)有多個(gè)出氣孔83。優(yōu)選地，分支管82水平布置于主流通管81的兩側(cè)，且分支管82的軸線與主流通管81的軸線垂直，分支管82的末端封閉，出氣孔83開設(shè)于分支管82的下側(cè)管壁上，出氣孔83的軸線與經(jīng)過分支管82軸線的豎直面之間存在一定的夾角，優(yōu)選為20°～45°。能夠?qū)⒃蠚飧鶆虻胤植加谙路降拇呋瘎┨盍贤?中。當(dāng)然，中間氣體分布器8還可以是其它結(jié)構(gòu)，如進(jìn)口設(shè)置于筒體1的側(cè)面，筒體1內(nèi)部的部分為水平布置的至少兩圈環(huán)形管，環(huán)形管上設(shè)置有出氣孔，同樣能夠?qū)崿F(xiàn)原料氣的均勻分布。

更進(jìn)一步地，如圖5所示，在本實(shí)施例中，上述的中間氣體分布器8為分體組裝結(jié)構(gòu)，即主流通管81為分段組裝結(jié)構(gòu)，每段上均安裝若干個(gè)分支管82，通過法蘭將分段的主流通管81組裝。這樣的結(jié)構(gòu)更加方便制造。當(dāng)然，中間氣體分布器8還可以為一體結(jié)構(gòu)。

如圖1所示，為了方便為催化反應(yīng)器內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行維護(hù)，在本實(shí)施例中，密封筒體上開設(shè)有若干人孔9。優(yōu)選地，每個(gè)催化反應(yīng)區(qū)A的密封筒體的筒壁上均開設(shè)有人孔9，頂部封頭的頂部還設(shè)置有人孔9。

在本實(shí)施例中，催化反應(yīng)器的催化反應(yīng)區(qū)A的數(shù)量可以為三個(gè)、四個(gè)或五個(gè)。優(yōu)選為三個(gè)，通過三層催化反應(yīng)，能夠有效降低回收氣體中的有機(jī)物濃度，使有機(jī)物濃度降小于20ppm。當(dāng)然，催化反應(yīng)區(qū)A的數(shù)量還可以是兩個(gè)，只要能夠完成有機(jī)物的催化反應(yīng)，達(dá)到要求的濃度即可。

如圖1所示，在本實(shí)施例中，催化劑填料筒7吊裝于密封筒體內(nèi)，通過在筒體1內(nèi)壁上設(shè)置支撐臺(tái)，將催化劑填料筒7掛裝與支撐臺(tái)上，實(shí)現(xiàn)吊裝。

本實(shí)用新型中的催化反應(yīng)器可應(yīng)用于含有高濃度有機(jī)物的氮?dú)獾拇呋磻?yīng)，以得到較為純凈的氮?dú)狻．?dāng)然，還可應(yīng)用于其他含有有機(jī)物的待回收氣體的催化反應(yīng)。

本說明書中各個(gè)實(shí)施例采用遞進(jìn)的方式描述，每個(gè)實(shí)施例重點(diǎn)說明的都是與其他實(shí)施例的不同之處，各個(gè)實(shí)施例之間相同相似部分互相參見即可。

對所公開的實(shí)施例的上述說明，使本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)或使用本實(shí)用新型。對這些實(shí)施例的多種修改對本領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本實(shí)用新型的精神或范圍的情況下，在其它實(shí)施例中實(shí)現(xiàn)。因此，本實(shí)用新型將不會(huì)被限制于本文所示的這些實(shí)施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點(diǎn)相一致的最寬的范圍。