一種固定床反應器及反應器系統的制作方法

本實用新型涉及化學反應容器領域，具體而言，涉及一種固定床反應器及反應器系統。

背景技術：

固定床反應器為裝填有固體催化劑或固體反應物用以實現多相反應過程的一種反應器。固定床的反應床靜止不動，流體通過床層進行反應。固定床反應器主要用于實現氣固相催化反應。

現有技術中，在催化反應過程中，反應床不動，而只是流體與反應床中的反應管內的催化劑接觸，接觸不夠充分，反應效率較低。

技術實現要素：

本實用新型的目的在于提供一種固定床反應器，以改善流體與催化劑接觸不夠充分的問題。

本實用新型的目的在于提供一種反應器系統，以改善流體與催化劑接觸不夠充分的問題。

本實用新型是這樣實現的：

基于上述第一目的，本實用新型提供一種固定床反應器，包括固定床、反應床和驅動裝置。

固定床內部形成容納腔，固定床上設有固體加料口、進氣口和出料口。

反應床包括基體和多個間隔分布的反應管，基體用于固定反應管，基體設于容納腔內并將容納腔分隔成第一腔室和第二腔室。

固體加料口和進氣口均與第一腔室連通，出料口與第二腔室連通，第一腔室與第二腔室通過反應管連通。

基體與固定床密封并可轉動連接，驅動裝置用于驅動基體相對固定床轉動。

進一步地，基體為兩端封閉的筒體，筒體的外側壁與固定床的內側壁密封連接，筒體內部形成容納腔，反應管設于容納腔內，反應管的兩端分別貫通于筒體的兩端，并分別與第一腔室、第二腔室連通。

進一步地，固定床上設有冷卻介質輸入管，冷卻介質輸入管將容納腔與外界連通，固定床上設有第一冷卻介質輸出口，筒體上設有與容納腔連通的第二冷卻介質輸出口，第二冷卻介質輸出口與第一冷卻介質輸出口連通。

進一步地，固定床的內側壁上開設有環形凹槽，第二冷卻介質輸出口與環形凹槽連通，第一冷卻介質輸出口與環形凹槽連通。

進一步地，筒體內側頂部設有噴射器，冷卻介質輸入管與噴射器連通，噴射器的中軸線與筒體相對固定床轉動的軸線重合，噴射器上設有多個噴口。

進一步地，冷卻介質輸入管包括主管和連接管，主管固定于固定床并與外界連通，主管的中軸線與筒體相對固定床轉動的軸線重合，連接管能夠繞主管的中軸線轉動。

進一步地，第一腔室內設有物料分流器，物料分流器與筒體固定連接，物料分流器的中軸線與筒體相對固定床轉動的軸線重合，物料分流器的頂部具備圓錐面，固體加料口朝向圓錐面。

進一步地，反應管遠離第一腔室的一端設有物料控制開關。

進一步地，反應管遠離第一腔室的一端設有延伸管，延伸管與反應管連通，延伸管與反應管呈夾角設置，延伸管的底部設有放料口。

物料控制開關包括第一桿件和彈簧，第一桿件的一端設于延伸管內并將放料口封堵，第一桿件與延伸管間形成通氣間隙，第一桿件與延伸管通過彈簧連接。

基于上述第二目的，本實用新型提供一種反應器系統，包括物料供應裝置、氣體供應裝置和上述固定床反應器，物料供應裝置與固定床反應器的固體加料口連通，氣體供應裝置與固定床反應器的進氣口連通。

本實用新型的有益效果是：

本實用新型提供一種固定床反應器，顆粒狀催化劑從固體加料口進入到反應管后，在反應管中積累。反應氣體從進氣口進入到反應管后，在反應管內發生反應。由于用于固定反應管的基體與固定床轉動連接，在驅動裝置的作用下帶動基體轉動時，反應管也將隨之轉動，反應管中的顆粒狀催化劑之間在離心力的作用下發生運動并與反應氣體接觸。這種結構的固定床反應器能夠使反應氣體與催化劑充分接觸，從而提高了反應效率。

本實用新型提供一種反應器系統，包括物料供應裝置、氣體供應裝置和上述固定床反應裝置，三者構成完整的系統，同樣可使反應氣體與催化劑充分接觸，有效提高反應效率。

附圖說明

為了更清楚地說明本實用新型實施例的技術方案，下面將對實施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹，應當理解，以下附圖僅示出了本實用新型的某些實施例，因此不應被看作是對范圍的限定，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他相關的附圖。

圖1為本實用新型實施例1提供的固定床反應器的結構示意圖；

圖2為圖1所示的固定床的結構示意圖；

圖3為圖1所示的反應床的第一視角的結構示意圖；

圖4為圖1所示的反應床的第二視角的結構示意圖；

圖5為圖4所示的反應管的結構示意圖；

圖6圖1所示的固定床反應器的局部放大圖；

圖7為本實用新型實施例2提供的反應器系統的結構示意圖。

圖標：100-固定床反應器；10-固定床；11-筒身；12-上封頭；13-容納腔；131-第一容納腔；132-第二容納腔；14-固體加料口；15-進氣口；16-凸起；17-出料口；18-第一冷卻介質輸出口；19-環形凹槽；20-反應床；21-筒體；211-密閉空間；212-第二冷卻介質輸出口；22-反應管；221-延伸管；2211-放料口；222-物料控制開關；2221-第一桿件；2222-第二桿件；2223-彈簧；2224-通氣間隙；30-驅動裝置；31-轉軸；40-冷卻介質輸入管；41-主管；411-外管體；412-內管體；413-環形通道；42-連接管；43-連接器；431-環形空腔；50-噴射器；51-噴口；60-物料分流器；61-圓錐面；200-反應器系統；210-物料供應裝置；220-氣體供應裝置；230-冷卻介質供應裝置。

具體實施方式

為使本實用新型實施例的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例。通常在此處附圖中描述和示出的本實用新型實施例的組件可以以各種不同的配置來布置和設計。

因此，以下對在附圖中提供的本實用新型的實施例的詳細描述并非旨在限制要求保護的本實用新型的范圍，而是僅僅表示本實用新型的選定實施例。基于本實用新型中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型保護的范圍。

應注意到：相似的標號和字母在下面的附圖中表示類似項，因此，一旦某一項在一個附圖中被定義，則在隨后的附圖中不需要對其進行進一步定義和解釋。

在本實用新型的描述中，需要說明的是，指示方位或位置關系為基于附圖所示的方位或位置關系，或者是該實用新型產品使用時慣常擺放的方位或位置關系，或者是本領域技術人員慣常理解的方位或位置關系，或者是該實用新型產品使用時慣常擺放的方位或位置關系，僅是為了便于描述本實用新型和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本實用新型的限制。此外，術語“第一”、“第二”等僅用于區分描述，而不能理解為指示或暗示相對重要性。

在本實用新型的描述中，還需要說明的是，除非另有明確的規定和限定，術語“設置”、“連接”應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是直接連接，也可以通過中間媒介間接連接。對于本領域的普通技術人員而言，可以具體情況理解上述術語在本實用新型中的具體含義。

實施例1

如圖1所示，本實施例提供一種固定床反應器100，包括固定床10、反應床20和驅動裝置30。

其中，如圖2所示，固定床10整體大致為圓柱體，其包括筒身11和上封頭12，筒身11為一端開口的空心結構，上封頭12為空心半球結構，上封頭12焊接于筒身11的開口處構成具有容納腔13的固定床10。其中，上封頭12上設有與容納腔13連通的固體加料口14和進氣口15，固體加料口14的中軸線與筒身11的中軸線的重合。筒身11的底壁內側面為錐面，錐面的中間位置設有凸起16，凸起16上開設有貫通筒身11底壁的通孔。筒身11上設有與容納腔13連通的出料口17，出料口17為斜孔，斜孔的下緣所在的直線位于所述錐面上。此外，筒身11上還設有第一冷卻介質輸出口18，筒身11的內側壁上設有環形凹槽19，第一冷卻介質輸出口18通過環形凹槽19與容納腔13連通。

如圖3所示，反應床20包括基體和多個間隔分布的反應管22，反應管22呈環形分布在基體上，基體可起到固定所有反應管22的作用。

如圖4所示，本實施例中，基體為筒體21，其形成兩端封閉的密閉空間211，筒體21的頂壁和底壁上均開設有多個環形分布的多個通孔，筒體21頂壁上的通孔與底壁上的通孔一一對應，筒體21頂壁上的通孔與筒體21底壁上與之對應的通孔同軸。筒體21的側壁上開設有與密閉空間211連通的第二冷卻介質輸出口212。

如圖5所示，反應管22整體為直管，反應管22的一端設有延伸管221，延伸管221與反應管22連通，延伸管221與反應管22呈夾角設置。本實施例中，延伸管221垂直于反應管22，即延伸管221的通流方向與反應管22的通流方向垂直。延伸管221的底部設有與延伸管221連通的放料口2211，放料口2211朝向下。

本實施例中，反應管22上設有物料控制開關222，用于阻止固體物料通過，允許氣體通過。

具體地，物料控制開關222包括第一桿件2221、第二桿件2222和彈簧2223，第一桿件2221的直徑小于延伸管221的內徑，第一桿件2221的一端設于延伸管221內并將放料口2211封堵，所述第一桿件2221的另一端與第二桿件2222的一端鉸接，彈簧2223的一端與第一桿件2221連接，彈簧2223的另一端與延伸管221連接。第一桿件2221設于延伸管221內后，第一桿件2221與延伸管221間將形成通氣間隙2224，該通氣間隙2224只供氣體通過。第一桿件2221在彈簧2223的彈力作用下，從延伸管221插至反應管22中，第一桿件2221將放料口2211封堵。

如圖4所示，反應管22插于筒體21的頂壁和底壁的通孔內并處于豎直狀態，反應管22遠離延伸管221的一端的端面與筒體21的頂壁的外表面平齊，延伸管221位于筒體21的外側。

如圖1所示，驅動裝置30為電機。反應床20整體設于固定床10內，反應床20內的筒體21的底壁放置于筒身11的底壁上的凸起16上，筒體21的外側壁與筒身11的內側壁形成轉動密封。電機固定在筒身11的底部，電機通過轉軸31與筒體21連接，電機工作將帶動筒體21相對筒身11轉動。筒體21在電機的帶動下轉動時，筒體21上的第二冷卻介質輸出口212始終與環形凹槽19連通，即第二冷卻介質輸出口212始終與第一冷卻介質輸出口18連通。

反應床20設于固定床10內后，筒體21將固定床10的容納腔13分隔為第一容納腔131和第二容納腔132，固體加料口14和進氣口15便與第一容納腔131連通，固定出料口17便與第二容納腔132連通。

本實施例中，固定床10上設有冷卻介質輸入管40，冷卻介質輸入管40將筒體21內部的密閉空間211與外界連通。外界即為固定床10以外的空間。

其中，如圖6所示，冷卻介質輸入管40包括主管41和連接管42。主管41包外管體411和內管體412，外管體411為頂部開口結構，內管體412與外管體411的底壁固定，內管體412與外管體411同軸設置，外管體411與內管體412之間形成環形通道413，內管體412的內部通道貫通于外筒體21的底壁。外管體411固定于固定床10的固體加料口14處，外管體411的中軸線與筒體21相對固定床10轉動的軸線重合。

連接管42與主管41通過連接器43連接。連接器43為筒狀結構，連接器43套于外管的外側并密封，連接器43可相對外管體411轉動。連接器43內側壁上設有環形空腔431，外管體411上設有與其內部連通的通孔，連接器43相對外管轉動時，通孔始終與環形空腔431連通。連接管42與連接器43固定連接，連接管42與環形空腔431連通。

如圖1所示，筒體21內側頂部設有噴射器50。噴射器50為第一端開口的筒狀結構，其側壁上設有多個圓周分布的噴口51。噴射器50的開口端固定在筒體21頂部的內側壁上，連接管42與噴射器50連通。

本實施例中，第一容納腔131內設有物料分流器60，物料分流器60與筒體21固定連接，物料分流器60大致為T形結構，物料分流器60的中軸線與筒體21相對固定床10轉動的軸線重合。物料分流器60的頂部具備圓錐面61，冷卻介質輸入管40中的內管體412朝向圓錐面61。

在實際使用過程中，電機工作帶動反應床20相對固定床10轉動，顆粒狀物料(催化劑)從主管41的內管體412進入擊打在物料分流器60的圓錐面61上，并均勻的流入到各個反應管22中，顆粒狀物料在反應管22中逐漸堆積。反應氣體從進氣口15中通入至第一容納腔131中，并最終進入到各個反應管22中進行反應，反應氣體從出料口17中流出。在反應過程中，反應管22中會產生大量的反應熱，可向主管41的外管體411與內管體412之間形成的環形通道413中送入冷卻介質，冷卻介質可選為冷卻液。冷卻介質在流經連接管42后從噴射器50中的噴口51中從上至下向反應管22噴灑，在離心力的作用下，噴射器50所噴出的冷卻介質具有更大的噴灑范圍，對所有反應管22起到降溫作用。冷卻介質將反應管22降溫后依次從第二冷卻介質輸出口212、環形凹槽19和第一冷卻介質輸出口18中流出。

電機工作帶動反應床20轉動的同時，物料控制開關222中的第二桿件2222受到離心力的作用，第二桿件2222將相對第一桿件2221轉動。若離心力足夠大可使第二桿件2222與第一桿件2221基本位于同一直線上。當需要對反應管22內部的顆粒狀物料進行更換時，可通過增大電機的轉速的方式，增大第一桿件2221和第二桿件2222所受到的離心力，使第一桿件2221克服彈簧2223的彈力相對延伸管221滑動并最終將延伸管221中的放料口2211打開，反應管22中的顆粒狀物料便通過放料口2211并沿著筒身11的底壁從出料口17中流出。

本實施例中，物料控制開關222中設有第二桿件2222，其目的在于增大第一桿件2221的離心力。在其他具體實施例中，物料控制開關222中也可不設置第二桿件2222。

本實施例中，基體起到固定各個反應管22的作用。基體為筒體21，方便與各個反應管22的連接，同時也可對反應管22起到保護作用。在其他具體實施例中，基體也可以使其他結構。

本實施例提供的固定床10反應管22，筒體21轉動可帶動各個反應管22轉動，反應管22中的顆粒狀的物料之間在離心力的作用下發生運動，反應管22中的顆粒狀物料可與反應氣體充分接觸，可有效提高反應效率。此外，向冷卻介質輸入管40中注入冷卻介質后還可對各個反應管22進行降溫，從而降低整個反應床20內部的溫度。

實施例2

如圖7所示，本實施例提供一種反應器系統200，包括物料供應裝置210、氣體供應裝置220、冷卻介質供應裝置230和上述實施例中的固定床反應器100。

其中，物料供應裝置210與固定床反應器100的內管體412通過管道連通，氣體供應裝置220與固定床反應器100的進氣口15通過管道連通，冷卻介質供應裝置230與固定床反應器100的內管體412和外管體411形成環形通道413通過管道連通。即物料供應裝置210、氣體供應裝置220、冷卻介質供應裝置230和固定床反應器100四者構成一個完整的系統。

以上僅為本實用新型的優選實施例而已，并不用于限制本實用新型，對于本領域的技術人員來說，本實用新型可以有各種更改和變化。凡在本實用新型的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型的保護范圍之內。