[發(fā)明專利]高效催化器及其用途

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710460074.7
• 申請(qǐng)日: 2017-06-17
• 公開（公告）號(hào): CN107115828A
• 公開（公告）日: 2017-09-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 梅保勝
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 福建德興節(jié)能科技有限公司
• 主分類號(hào): B01J8/06
• 分類號(hào): B01J8/06;B01D53/88;B01D53/94;C02F3/34;C12M1/40
• 代理公司: 福州君誠(chéng)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司35211
• 代理人: 戴雨君

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及石油煉制、化工、環(huán)境保護(hù)及其它應(yīng)用催化裝置的領(lǐng)域，具體涉及高效催化器及其用途。

背景技術(shù)

由于生產(chǎn)反應(yīng)效率及環(huán)境保護(hù)等因素的需要，目前催化器被廣泛用于石油煉制、有機(jī)化工、無機(jī)化工、環(huán)境保護(hù)等領(lǐng)域，為提高催化效率，傳統(tǒng)方法是在工藝允許條件下，不斷提高催化劑與物料的接觸面積，然而該方法會(huì)導(dǎo)致催化劑（通常較為昂貴）消耗量大、易堵塞、運(yùn)行能耗高，使得催化器的生產(chǎn)應(yīng)用不僅成本高昂，還耗費(fèi)大量人力物力，并且傳統(tǒng)方法所投入成本的增加幅度遠(yuǎn)高于催化效率提高的幅度。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種設(shè)計(jì)合理、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、流動(dòng)阻力小、催化效率高且經(jīng)濟(jì)實(shí)用的高效催化器及其用途。

為了實(shí)現(xiàn)上述的技術(shù)目的，本發(fā)明的技術(shù)方案為：

高效催化器，包括內(nèi)部設(shè)置有催化劑的催化器本體和使得催化器能夠正常運(yùn)作的必要輔件，所述的必要輔件與傳統(tǒng)催化器所需的輔件大致相同，根據(jù)催化器的針對(duì)用途和應(yīng)用情況，通常可以包括殼體、襯墊、導(dǎo)流孔板、減震裝置等，本發(fā)明的技術(shù)方案與傳統(tǒng)催化器的不同之處在于，所述的催化劑本體內(nèi)設(shè)有至少一個(gè)流道，可以根據(jù)催化器的實(shí)際需要進(jìn)行設(shè)計(jì)成單流道、多個(gè)并列流道或串聯(lián)流道的形式進(jìn)行使用，所述的流道為直通型流道，所述催化器本體內(nèi)的流道中設(shè)置有使流道內(nèi)流體產(chǎn)生旋流的擾流器。

所述的流道為直通型的管道，是指單個(gè)管形流道或多個(gè)管形流道并列組成蜂窩流道，其中直通型的流道不包含由鐵絲網(wǎng)流道或自由堆放的填料空隙所組成的無規(guī)則流道，可以根據(jù)需要將直通型的流道設(shè)計(jì)成任意形式的截面，相對(duì)于多邊形或者其他不規(guī)則的流道截面而言，圓形管道更為有利于提高催化器的催化效率和節(jié)約材料。

催化器通常情況下包括均相催化器（催化劑與反應(yīng)物是三相流體中的相同相）、多相催化器（催化劑與反應(yīng)物是不同的相）和酶催化器（催化劑與反應(yīng)物介于均相催化與多相催化之間）。

當(dāng)高效催化器用于多相催化時(shí)，催化器本體內(nèi)設(shè)置有催化劑的載體，當(dāng)高效催化器用于均相或酶催化時(shí)，催化器本體的流道為流體（含催化劑、反應(yīng)物）的流道。

使流道內(nèi)產(chǎn)生旋流的擾流器通常可以分為端部擾流、切向擾流（旋流或旋風(fēng)分離器類型）、插入式旋流擾流器等，結(jié)合用途與擾流效果的考慮，在多相催化時(shí)，插入式旋流擾流器有更好的擾流效果，為了提高多相催化（擾流）的效果，在催化劑所在界面，形成一個(gè)流阻相對(duì)較小的空間，迫使旋流流體直接沖擊催化劑界面。

進(jìn)一步，作為本發(fā)明擾流器的其中一種實(shí)施方式，所述的擾流器為同軸插入設(shè)置在流道內(nèi)，所述的擾流器由軸與設(shè)于軸上的螺旋擾流片組成，所述的軸上還設(shè)有至少一個(gè)與流道固定連接的連接件，擾流器設(shè)于流道內(nèi)部，其可以采用端部固定的方式固定于流道上（當(dāng)流道較短時(shí)，如小于500mm情況下）或者通過連接件的摩擦力、彈力與流道內(nèi)壁相抵將擾流器的軸固定在流道內(nèi)，也可以通過將連接件粘接或焊接在流道內(nèi)的形式進(jìn)行固定擾流器的軸。

擾流器的螺旋擾流片的螺距可以根據(jù)需要及實(shí)際實(shí)驗(yàn)調(diào)試進(jìn)行確定設(shè)置，其中擾流器的螺旋擾流片還可以做多頭結(jié)構(gòu)（即擾流器的軸截面上的螺旋擾流片可以設(shè)置成多片）。

進(jìn)一步，所述擾流器的有效截面積與該擾流器所在流道截面積的比值大于或等于30%且小于或等于90%，優(yōu)選的，所述擾流器的有效截面積與該擾流器所在流道截面積的比值大于或等于40%且小于或等于80%，更為優(yōu)選的，所述擾流器的有效截面積與該擾流器所在流道截面積的比值大于或等于50%且小于或等于70%，更進(jìn)一步優(yōu)選的，所述擾流器的有效截面積與該擾流器所在流道截面積的比值為50%，其中所述的面積比可以根據(jù)反應(yīng)物的流速、黏度、流道面積和設(shè)計(jì)對(duì)體積的要求等因素進(jìn)行結(jié)合實(shí)際測(cè)試數(shù)據(jù)來確定。

所述擾流器的有效截面積指的是，擾流器的螺旋擾流片最少旋轉(zhuǎn)360度時(shí)端面的正投影面積，所述的擾流器設(shè)于管道中心時(shí)，所述正投影面積含軸的投影面積。

作為本發(fā)明催化劑的負(fù)載形式，當(dāng)本發(fā)明催化器用于多相催化時(shí)，所述的催化劑為復(fù)合電鍍沉積于擾流器外表面或催化載體上的催化劑層，其中催化載體為流道內(nèi)壁，通過復(fù)合電鍍的方法，可以獲得良好的催化劑附著效果。

本發(fā)明的高效催化器在均相催化時(shí)，其中催化器本體內(nèi)的流道為圓形管狀通道，所述圓形管狀通道的內(nèi)徑D的優(yōu)選值為4mm≤D≤50mm，進(jìn)一步優(yōu)選為15mm≤D≤25mm，其中更大的通道內(nèi)徑D在相同的流速下能夠獲得更高的雷諾數(shù)，通道內(nèi)徑的大小也可以根據(jù)設(shè)計(jì)經(jīng)濟(jì)性、運(yùn)行條件而定。