[發明專利]一種氣固相全混流反應器及其使用方法

有效

• 申請號: 201410735053.8
• 申請日: 2014-12-05
• 公開（公告）號: CN104437272A
• 公開（公告）日: 2015-03-25
• 發明（設計）人: 張小璇;張大觀;張守月;張小珂;張小琦;王君
• 申請（專利權）人: 安徽師范大學
• 主分類號: B01J8/08
• 分類號: B01J8/08
• 代理公司: 蕪湖安匯知識產權代理有限公司 34107
• 代理人: 項磊

技術領域

本發明涉及化工技術領域，更具體的說，涉及一種用于小型氣固相反應的氣固相全混流反應器及其使用方法。

背景技術

全混流是一種流動極限，是返混程度無限大的一種理想流動，各處的物料組成和溫度均勻，并等于出口處的組成和溫度。

全混流反應器，尤其是小型氣固相反應器在實驗室動力學研究方面獨樹一幟。全混流是流動極限的一種，如何實現全混流一直是一個難題。根據不同的思路和研究方向，研究人員開發出了不同結構和實現形式的全混流反應器，主要有循環式反應器和籃筐式反應器，其中循環式反應器主要使用于液相反應，對于氣固相反應，尤其是實驗室小型氣固相反應，存在諸多缺陷。應用于氣固相或者液固相反應的籃筐式反應器，主要是把催化劑放入旋轉籃筐，在高速旋轉的狀態下與氣相或液相接觸，這是實現全混流的合理方式。但也存在問題，因為籃筐旋轉會帶動氣相或液相一起旋轉，離心力的作用會使氣相或液相在徑向分布不均，所以造成接觸效率低下，耗能大等問題，而且設備很復雜，尤其對于氣相而言，密封要求高。

現有的一些實現混合的反應器，設計原理都是基于攪拌或者導流。在反應器內設置攪拌器或者設置導流筒來實現物料的混合，以求達到全混流的理想狀態。雖說能達到很大程度的混合，但從目前的情況看，離全混流還差距較遠。這種設計還存在結構復雜，耗能較大等問題，并且由于攪拌器等機械設備的攪動，會造成催化劑顆粒的粉碎。由于存在機械設備的旋轉，尤其對于有氣體存在的系統，密封性能是一個很大的考驗，所以單靠機械的攪拌或者導流等，實現全混流還是比較困難。

發明內容

本發明的目的是解決現有技術存在的問題，提供一種結構簡單，能實現全混流和催化劑分離與更換的氣固相全混流反應器及使用該反應器的方法，可依靠入口反應物料自身攜帶的能量，結合反應器結構特點實現全混流，使用方便，反應充分。

為了實現上述目的，本發明采取的技術方案為：所提供的這種氣固相全混流反應器，整體呈兩端寬中間窄的沙漏結構，包括下錐形回轉體及與其對接的上倒錐形回轉體，所述下錐形回轉體下端設有通入反應物料的進料口，所述上倒錐形回轉體上端設有導出反應后物料的出料口；所述該反應器的上倒錐形回轉體內還設有催化劑收集器，所述催化劑收集器下端由所述下錐形回轉體底部伸出，并在出口處設有排料閥門，在所述催化劑收集器上還設有與所述下錐形回轉體連通的支管。

為使上述技術方案更加詳盡和具體，本發明還提供以下更進一步的優選技術方案，以獲得滿意的實用效果：

所述下錐形回轉體包括設于底部的底座及設于其上的錐形下圓臺，所述上倒錐形回轉體包括與所述下圓臺對接的倒錐形的上圓臺及設于所述上圓臺上的封頭。

所述底座為圓柱形結構，所述進料口設于所述圓柱形底座的切線方向；所述封頭呈半球形或是橢球形結構，所述出料口設于所述封頭上方。

所述進料口設有沿所述底座同一旋轉切向對稱分布的多個。

所述下圓臺錐形的母線與中心軸的角度為25°～75°。

所述上圓臺錐形的母線與中心軸的角度為20°～80°。

所述催化劑收集器為設于所述上圓臺內的漏斗，所述漏斗向下延伸出所述底座,所述支管為設于向下延伸漏斗管壁上的傾斜管。

所述出料口處設有過濾顆粒物質的濾網。

所述催化劑收集器的下端連接至可再生催化劑的再生器。

一種氣固相全混流反應器的使用方法，其特征在于：

a、將反應物料有進料口通入下錐形回轉體內，在螺旋和軸向運動的共同作用下形成全混流；

b、反應后流體進入上倒錐形回轉體的空間中，氣速減慢，由出料口流出；

c、由于重力作用，催化劑顆粒沉降到漏斗內，實現催化劑分離；

d、漏斗內的催化劑顆粒沿催化劑收集器管壁下落，沿支管將催化劑送至下錐形回轉體內，繼續與通入的氣體混合，完成反應；

e、打開排料閥門，將反應后失去活性的催化劑卸出，同時從進料口導入新鮮催化劑。

本發明氣固相全混流反應器與現有技術相比，具有以下優點：該氣固相全混流反應器結構簡單，依靠入口反應物料自身攜帶的能量，結合反應器下錐形回轉體及對接上倒錐形回轉體的結構特點，在螺旋和軸向運動的共同作用下實現全混流，反應充分；反應后氣流經過上倒錐形回轉體，空間變大，流速變慢，催化劑在重力作用下落入催化劑收集器中，通過催化劑收集器實現催化劑分離與更換，使用方便，具有較大的使用性能。

附圖說明

下面對本說明書的附圖所表達的內容及圖中的標記作簡要說明：