[发明专利]一种气固相全混流反应器及其使用方法

说明书

技术领域

本发明涉及化工技术领域，更具体的说，涉及一种用于小型气固相反应的气固相全混流反应器及其使用方法。

背景技术

全混流是一种流动极限，是返混程度无限大的一种理想流动，各处的物料组成和温度均匀，并等于出口处的组成和温度。

全混流反应器，尤其是小型气固相反应器在实验室动力学研究方面独树一帜。全混流是流动极限的一种，如何实现全混流一直是一个难题。根据不同的思路和研究方向，研究人员开发出了不同结构和实现形式的全混流反应器，主要有循环式反应器和篮筐式反应器，其中循环式反应器主要使用于液相反应，对于气固相反应，尤其是实验室小型气固相反应，存在诸多缺陷。应用于气固相或者液固相反应的篮筐式反应器，主要是把催化剂放入旋转篮筐，在高速旋转的状态下与气相或液相接触，这是实现全混流的合理方式。但也存在问题，因为篮筐旋转会带动气相或液相一起旋转，离心力的作用会使气相或液相在径向分布不均，所以造成接触效率低下，耗能大等问题，而且设备很复杂，尤其对于气相而言，密封要求高。

现有的一些实现混合的反应器，设计原理都是基于搅拌或者导流。在反应器内设置搅拌器或者设置导流筒来实现物料的混合，以求达到全混流的理想状态。虽说能达到很大程度的混合，但从目前的情况看，离全混流还差距较远。这种设计还存在结构复杂，耗能较大等问题，并且由于搅拌器等机械设备的搅动，会造成催化剂颗粒的粉碎。由于存在机械设备的旋转，尤其对于有气体存在的系统，密封性能是一个很大的考验，所以单靠机械的搅拌或者导流等，实现全混流还是比较困难。

发明内容

本发明的目的是解决现有技术存在的问题，提供一种结构简单，能实现全混流和催化剂分离与更换的气固相全混流反应器及使用该反应器的方法，可依靠入口反应物料自身携带的能量，结合反应器结构特点实现全混流，使用方便，反应充分。

为了实现上述目的，本发明采取的技术方案为：所提供的这种气固相全混流反应器，整体呈两端宽中间窄的沙漏结构，包括下锥形回转体及与其对接的上倒锥形回转体，所述下锥形回转体下端设有通入反应物料的进料口，所述上倒锥形回转体上端设有导出反应后物料的出料口；所述该反应器的上倒锥形回转体内还设有催化剂收集器，所述催化剂收集器下端由所述下锥形回转体底部伸出，并在出口处设有排料阀门，在所述催化剂收集器上还设有与所述下锥形回转体连通的支管。

为使上述技术方案更加详尽和具体，本发明还提供以下更进一步的优选技术方案，以获得满意的实用效果：

所述下锥形回转体包括设于底部的底座及设于其上的锥形下圆台，所述上倒锥形回转体包括与所述下圆台对接的倒锥形的上圆台及设于所述上圆台上的封头。

所述底座为圆柱形结构，所述进料口设于所述圆柱形底座的切线方向；所述封头呈半球形或是椭球形结构，所述出料口设于所述封头上方。

所述进料口设有沿所述底座同一旋转切向对称分布的多个。

所述下圆台锥形的母线与中心轴的角度为25°～75°。

所述上圆台锥形的母线与中心轴的角度为20°～80°。

所述催化剂收集器为设于所述上圆台内的漏斗，所述漏斗向下延伸出所述底座,所述支管为设于向下延伸漏斗管壁上的倾斜管。

所述出料口处设有过滤颗粒物质的滤网。

所述催化剂收集器的下端连接至可再生催化剂的再生器。

一种气固相全混流反应器的使用方法，其特征在于：

a、将反应物料有进料口通入下锥形回转体内，在螺旋和轴向运动的共同作用下形成全混流；

b、反应后流体进入上倒锥形回转体的空间中，气速减慢，由出料口流出；

c、由于重力作用，催化剂颗粒沉降到漏斗内，实现催化剂分离；

d、漏斗内的催化剂颗粒沿催化剂收集器管壁下落，沿支管将催化剂送至下锥形回转体内，继续与通入的气体混合，完成反应；

e、打开排料阀门，将反应后失去活性的催化剂卸出，同时从进料口导入新鲜催化剂。

本发明气固相全混流反应器与现有技术相比，具有以下优点：该气固相全混流反应器结构简单，依靠入口反应物料自身携带的能量，结合反应器下锥形回转体及对接上倒锥形回转体的结构特点，在螺旋和轴向运动的共同作用下实现全混流，反应充分；反应后气流经过上倒锥形回转体，空间变大，流速变慢，催化剂在重力作用下落入催化剂收集器中，通过催化剂收集器实现催化剂分离与更换，使用方便，具有较大的使用性能。

附图说明

下面对本说明书的附图所表达的内容及图中的标记作简要说明：