[發明專利]一種徑向反應器和使用該反應器的催化反應方法

在審

• 申請號: 202011439542.0
• 申請日: 2020-12-10
• 公開（公告）號: CN112604609A
• 公開（公告）日: 2021-04-06
• 發明（設計）人: 王騰;張亞恒;孫清;趙陸海波;唐志永
• 申請（專利權）人: 上海睿碳能源科技有限公司
• 主分類號: B01J8/02
• 分類號: B01J8/02
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司 31100
• 代理人: 江磊

1.一種徑向反應器，所述反應器按照徑向從內向外的順序包括內筒(1)、換熱層(3)、中筒(2)以及外殼(5)，在所述中筒(2)和外殼(5)之間設置有環隙(4)，所述內筒(1)為內部中空，具有第一內部空間，所述換熱層(3)為內部中空，具有第二內部空間，所述內筒(1)、換熱層(3)、中筒(2)、外殼(5)和環隙(4)在沿徑向的截面上具有中心對稱的形狀且共中心，所述內筒(1)和中筒(2)的側壁各自具有多個開孔，所述換熱層(3)中具有多個沿著徑向的反應氣通道；

其特征在于，所述內筒(1)在沿徑向的截面上的輪廓包括3至6個大型瓣狀部和0至6個小型瓣狀部，所述大型瓣狀部和小型瓣狀部的形狀均基于式I得到的圖形繪制：

式I中L_i表示初始等邊三角形的邊長，L(n)表示基于初始等邊三角形繪制的三角形分形圖案中每條線段的長度，1n≤5。

2.如權利要求1所述的徑向反應器，其特征在于，所述內筒(1)和換熱層(3)之間包圍出第一外部空間，在所述換熱層(3)和中筒(2)之間包圍出第二外部空間，任選地所述內筒(1)自身包圍出第三外部空間，在所述第一外部空間、所述第二外部空間、換熱層的反應氣通道內和任選的第三外部空間中的至少一個填充有選自以下的至少一種材料：催化劑、填料、傳熱材料、固體或液體反應原料、固體或液體反應助劑。

3.如權利要求1所述的徑向反應器，其特征在于，所述內筒(1)在沿徑向的截面上的輪廓包括6個大型瓣狀部和6個小型瓣狀部。

4.如權利要求1所述的徑向反應器，其特征在于，

所述內筒(1)的側壁的開孔率為15-50％；

所述中筒(2)的側壁的開孔率為15-50％；并且

換熱層(3)的反應氣通道在其側壁上所占面積比例為10-50％。

5.如權利要求1所述的徑向反應器，其特征在于，所述內筒(1)和中筒(2)中至少一個的側壁上的開孔形狀是間斷的圓環形。

6.如權利要求1所述的徑向反應器，其特征在于，

所述反應器的頂部和/或底部設置有反應物入口，所述反應物入口與所述內筒(1)的第一內部空間流體連通；

所述反應器的頂部和/或底部設置有產物出口，所述產物出口與所述環隙(4)流體連通；并且

所述反應器的頂部和底部分別設置有換熱介質入口和換熱介質出口，所述換熱介質入口和所述換熱介質出口分別與所述換熱層(3)的第二內部空間流體連通。

7.如權利要求1所述的徑向反應器，其特征在于，所述徑向反應器外殼(5)的徑向直徑D和所述徑向反應器高度H之比為1.0～10.0。

8.如權利要求1所述的徑向反應器，其特征在于，所述內筒(1)還具有一個、兩個或三個同心環形部件。

9.一種催化反應方法，該方法使用權利要求1-8中任一項所述的徑向反應器進行，該方法包括以下步驟：

將氣態原料輸入所述內筒(1)，經過內筒(1)側壁上的開孔、換熱層(3)的反應氣通道、中筒(2)側壁上的開孔，到達環隙(4)，在此過程中發生催化反應，并經由間隙(4)離開所述反應器。

10.如權利要求9所述的方法，換熱介質沿軸向流經所述換熱層(3)的第二內部空間，同時與所述換熱層(3)的外部發生熱交換。