[发明专利]射流搅拌反应器系统

说明书

一种射流搅拌反应器系统，催化化学技术领域，包括反应器装置，所述反应器装置包括主进气管路、至少一个次级管路和负载部件，其中，所述次级管路与所述主进气管路连通且次级管路截面为向下游的收敛性结构，以使气体在次级管路出口处形成射流；所述负载部件被配置为负载催化剂，所述负载部件设置于所形成射流的下游。本发明通过设置次级管路和负载部件系统，可以使得反应气体与催化剂有较长的接触时间，从而保证催化反应可以最大程度的进行。

技术领域

本发明属于催化化学技术领域，进一步涉及一种射流搅拌反应器系统。

背景技术

催化研究所使用的反应器大部分是固定床反应器，均是流体通过载有催化剂的固定床层进行化学反应。由于气相反应物在常规固定床反应器中的滞留时间很短，并且固定床对催化剂的形状有一定的限制，这就导致了催化剂的催化效率较低，反应中产物和中间体检测困难，且不利于不同形状催化剂的广泛应用。

近些年来，人们对流动管反应器进行了一些改进。授权公告号为CN102186578 B的中国专利“催化反应器”提出了一种紧凑催化反应器，该反应器限定许多交替布置的第一和第二流动通道，分别用于吸热反应和用于放热反应，并分别包含催化反应的可拆除的可透流体的催化插入物。该反应器通过增加通道的长度，增加反应物与催化剂的接触时间，从而提高催化剂的催化性能。但是该反应器中的反应物不能够进行有效的混合，也无法实时检测催化反应的多种产物。此外，该反应器的制造成本较高。授权公告号为CN 1531458 B的中国专利“含有多相催化剂的化学转化流动反应器”提出了带有控制放热装置的用于固定催化剂放热化学转化的流动反应器。该反应器包括多根带隔层的导管，用于延长催化剂与反应物的接触时间。该反应器做工十分复杂，成本极高，对催化剂形状有所限制，无法在线获得不稳定及稳定的反应产物的实时变化信息。授权公告号为CN102807901 B的中国专利“一种生物质气化催化裂解工艺及整体式气化催化反应器”使用固定床用于焦油的催化裂解，但该反应器对催化剂形状有所限制，并且对反应物有所限制，也无法实时检测催化反应的多种产物。

射流搅拌反应器的优点是能够使得反应燃料和氧气在反应器内产生射流并有效的混合，形成均相反应气体，保证气体在反应器内具有较长的滞留时间并可以充分反应。此外，射流搅拌反应器还能与常规的气相色谱、红外光谱和质谱等分析设备耦合，对气相反应产物进行定性和定量分析。

因此，发展一种可以有效进行催化反应，能够实时在线检测催化反应产物的射流搅拌反应器系统是十分必要的。

发明内容

(一)要解决的技术问题

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种射流搅拌反应器系统，以解决以上所述的至少一种技术问题。

(二)技术方案

本发明提供一种射流搅拌反应器系统，包括反应器装置，其中：所述反应器装置包括主进气管路、至少一个次级管路和负载部件，其中，所述次级管路与所述主进气管路连通且次级管路截面为向下游的收敛性结构，以使气体在次级管路出口处形成射流；所述负载部件被配置为负载催化剂，所述负载部件设置于所形成射流的下游。

进一步的，所述至少一个次级管路的个数为4-8个，并且沿着一固定轴均匀分布。

进一步的，所述负载催化剂的方式为在负载部件上覆盖催化剂层，或者催化剂为粉末状、球状、条状、圆柱状、片状、多孔管道或蜂窝体。

进一步的，所述收敛性结构为口径渐变性收敛性结构或者口径具有突变性收敛结构。

进一步的，至少一个次级管路绕某一轴进行转动和/或自身进行转动。

进一步的，所述次级管路为具有弧度的管路。

进一步的，所述反应器装置还包括加热单元，以对所述负载部件、反应器及反应物质进行加热；优选的，所述反应器装置还包括温度检测单元，以监测反应温度。