[實用新型]列管式環形通道雙面換熱大通量微通道固定床反應器

有效

• 申請號: 201420052804.1
• 申請日: 2014-01-27
• 公開（公告）號: CN203764267U
• 公開（公告）日: 2014-08-13
• 發明（設計）人: 石祖嘉
• 申請（專利權）人: 石祖嘉
• 主分類號: B01J19/24
• 分類號: B01J19/24
• 代理公司: 淮安市科翔專利商標事務所 32110
• 代理人: 韓曉斌

技術領域

本實用新型涉及微反應器，具體涉及一種列管式環形通道雙面換熱大通量微通道固定床反應器。

背景技術

化工生產中，傳統的固定床反應器又稱填充床反應器，裝填有固體催化劑（顆粒狀、網狀、蜂窩狀、纖維狀等）或固體反應物用以實現多相反應過程的一種反應器。床層靜止不動，流體通過床層進行反應。固定床反應器與其它傳統反應器相比，存在著自己的優缺點，優點是：（1）返混小，流體同催化劑可進行有效接觸，當反應伴有串聯副反應時可得較高選擇性；（2）催化劑機械損耗小，使用時間長；（3）結構簡單；（4）適用于高溫高壓條件操作。缺點是：（1）傳熱差，反應放熱量很大時，即使是列管式反應器也可能出現飛溫（反應溫度失去控制，急劇上升，超過允許范圍）；（2）催化劑的再生和更換不方便；（3）催化劑的顆粒不能過細，否則流體阻力大，破壞正常操作，因此催化劑的活性內表面不能得到充分利用。

微反應器是一類新型的反應設備，起源于上世紀90年代，具體來說，微反應器一般是指利用微加工技術和精密加工技術制造的帶有微結構的反應設備，其特征是反應器內流體通道或者分散尺度在微米量級，其間流體流動的雷諾準數通常在幾十到幾百之間，黏滯力比慣性力大，流體為層流流動，因而流體熱傳導和擴散傳質阻力大大減小，傳熱傳質的速率大大增加。據報道，微通道反應器的傳熱系數高達35000W/(m²·K)，而常規反應器的僅有?100W/(m²?·K)～700W/(m²·K)，其高的傳質、傳熱系數決定了微通道反應器具有溫度易于控制、反應器體積小、轉化率和收率高及安全性能好等一系列超越傳統反應器的獨特的優越性，因而在化學合成、化學動力學研究和工藝開發等領域具有廣闊的應用前景。

從化學反應工程的角度看，微反應器的類型與反應過程密不可分，不同相態的反應過程對微反應器結構的要求不同，因此對應于不同相態的反應過程，微反應器可分為氣固相催化微反應器、液液相微反應器、氣液相微反應器和氣液固三相催化微反應器等。

氣固相催化反應和氣液固三相催化反應在化學反應中非常普遍，種類較多。目前，對于該類型的反應，最簡單的微反應器就是先做好微通道，然后利用浸漬燒結等各種方法將催化劑固定在微通道的壁面上，制作工藝繁瑣而復雜，催化劑更換、再生困難；美國麻省理工學院開發了一種微填充床反應器，在微通道中填充了催化劑固體顆粒，其結構類似于固定床反應器，這種反應器解決了傳統反應器的傳熱、傳質問題，也具備了固定床反應器選擇性高、催化劑損耗小的優點，但催化劑的更換、再生以及流體壓力降的問題仍然存在。另外和其它類型的微反應器一樣還存在一個致命的缺點，就是無法實現大通量。

發明內容

本實用新型的目的在于：提供一種列管式環形通道雙面換熱大通量微通道固定床反應器，將作為催化劑的物質經壓制或燒結成管狀，或將催化劑浸泡涂抹在具有微孔結構的管體壁上再進行固化處理，活化處理使其具有催化活性，該催化劑管放置于兩層套管之間，通過控制間隙形成所需微通道，催化劑制作工藝簡單，解決填充床流體流過床層時產生壓力降而破壞正常的操作缺點。