[其他]增压内循环无梯度催化反应器

说明书

本实用新型是关于研究化工反应动力学的反应器。

在现有反应器技术中，驱使大量反应后的气体循环，与少量的新鲜反应气体充分混合，令其通过固体催化剂床层，造成反应区域几乎没有温度梯度、浓度梯度和速率分布梯度，常称这类反应器为无梯度催化反应器。其结构形式有外循环式和磁驱动的内循环式。前者如南京化学工业公司研究院用的外循环式，其体积高大、能耗多，操作不便；后者体积虽小，如美国Berty式，它用皮带传送动力，磁力驱动，结构复杂，能耗也高。1974～1980年四川大学研制了CD－1型和CD－2型内循环无梯度催化反应器，1980年通过鉴定；这种反应器不仅将外循环式改为内循环，金属结构，而且CD－1型在反应温度高达800℃和反应压强为3000kPa情况下，采用电动机直接驱动激轮，在高温下强制循环反应气体；克服了以前无梯度反应器的体积大、能耗高、结构复杂、操作不便等缺点。（参考杂志《石油炼制》第3卷14～19页（1979年））。CD－2型仍采用电动机直接驱动激轮，用于常压（30KPa表压）和中温（550℃）的气固催化体系。它的结构特点较之CD－1型有所改进，即在反应区无密封装置，因而取消了高温下承压的金属螺栓。〔见全国化学工程学第三届校际学术讨论会资料E－5－16号（1981年）〕但是上述的几种内循环无梯度反应器还存在结构上的一些缺点，如不能用于高压强30000kPa体系；高压下的密封不足，螺栓强度不够，急需改进。

为此，本实用新型在CD－1型及CD－2型内循环无梯度催化反应器的研制和应用的基础上，研制为增压内循环无梯度催化反应器。本反应器采用电动机直接驱动激轮，而且将一个悬臂式轴的专用电动机密封加压室里，在室温下，采用特制的金属八角密封圈；通入无腐蚀作用的反应气体，保护电动机；并用高强度、高密封性能的绝缘电瓷作导电绝缘子，导通电源，组成能耐30000kPa高压强的结构，没有动密封问题。

在本反应器的反应室里，设置导流环，流道为流线形，使循环流体通道的阻力小，循环气流量大，非催化空间小，并起到恒温的作用；在导流环底部开一弧形孔道，以导出反应后气体的一部分作产物；孔道中还弯入特制的金属铠装热电偶，以测量反应室里的反应温度；热电偶的导线，经电瓷绝缘子导出，以便测量；反应室下采用绝热结构，并设冷却水通道，冷却电动机轴承；反应室上壁为反应器帽，它用耐热不锈钢制成整体结构，它的反应区域无开口、接管和焊缝，因而提高了承受高温或高压的能力；反应器帽下部的法兰部分，设冷却水通道，以便移去热量、降低温度，保护了密封和螺栓；反应器帽的外面，罩专用电热炉，炉膛为整体结构，炉蕊的圆筒和端头，均布电热元件，因此，电炉的制作简单，热损耗少，控制灵敏，能保证反应在需要的温度下进行。

本反应器的电动机，用市电50Hz，380V三相交流电源，其转速为2850／分；可以达到无梯度，若用变频电源，可以调整转速，改变循环气体流量，则可模拟生产反应器的工作情况；电动机转速可用转速传感器监测。

本实用新型的主要技术指标为：

1.电动机直接驱动，能耗小于100W，用50Hz，380V，市用三相交流电源，达到无梯度；

2.反应室中流体内部循环，非催化空间小于130ml，其循环气量在常温常压下，通过催化剂兰2～3层催化剂的气量达2m³／h；

3.本反应器能用于30000kPa，550℃；10000kPa，650℃；或3000kPa，800℃的气固催化体系。

本实用新型反应器的主要特点在于：采用悬臂轴式专用电动直接驱动在反应区循环气体的激轮，并在反应区设导流环，使反应气体在反应温度和压强下内部循环，流道阻力小，循环气量大，易于达到无梯度。

本反应器的特点还在于，其主要部件采用耐热不锈钢整体结构，无开口、接管及焊缝，能耐较高温度或较高压强，而且结构简单；因而反应器罩的专用电热炉亦相应简化；本反应器应用普通50Hz三相交流电源，即能达到无梯度要求；若配用变频电源，则可改变电动机转速，调节循环气体流量，达到模拟生产反应器工况的目的。

因此，本实用新型反应器具有体积小、稳度大，耗电少，噪声轻微结构简单，使用方便等特点。

附图表示本实用新型增压内循环无梯度催化反应器的结构简图。本实用新型由反应器一台和反应器专用电炉一具组成。参见附图，其主要部件包括：（1）、（2）、（3）为专用电热炉、炉膛及电热丝，搁置于电炉架（12）上，保证反应室所需温度；在反应室中，有催化剂篮（4），导流环（5），铠装热电偶（8），循环气体的激轮（9），反应室的上壁为反应器帽（6），帽的下端法兰（14）上，设有冷却水导管（13）；冷却水由管头（g）、（h）进出；反应气由（c）管头进入，带有汽体的物料由（d）管进入；在反应室里循环反应，抽出一部分经导流环下的出气导管（7）、（15）引出，经（f）管接头放出反应器；若有积液，则从（e）管排出；反应器室下部有绝热层（11），电动机轴（10）由反应器下部的电动机（18）驱动，为了保证冷却电动机、密封垫和螺栓，法兰（16）设有冷却水管（17），冷却水由管头（a），（b）进出；电动机（18）的电源线（20）、热电偶（8）的导线及转速传感器（19）的导线，分别经导线接头（21），从电瓷绝缘子（22）出入；电动机室用八角密封圈（23）密封；底座法兰（24）上，开有排气、排液孔（25），由接头（26）上的接管（i）排出；（27）为反应器基座，使反应器能稳定在实验台上；导线由其侧面的小孔（28）引出。