The invention discloses a magnetic stabilization bed for bidirectional utilization of internal and external magnetic fields. The magnetic stabilization bed consists of a catalytic reaction inner tower and a catalytic reaction outer tower nested. Both liquid solution and solid phase magnetic catalyst enter from the bottom of the catalytic reaction inner tower, and both flow together and the flow direction is always opposite to the magnetic field direction. The momentum of solid-phase magnetic catalysts is provided entirely by liquid phase solution. The magnetic catalyst particles are slowed down gradually under the action of magnetic field and eventually balanced by force. Because of the fluctuation of liquid phase flow, the initial momentum distribution from liquid phase to solid phase is not uniform, so three groups of magnetic induction coils are set up to collect different momentum of solid phase magnetic catalysts. Mixture reacts in turn through inner and outer catalytic reactor, in which the two phases are fully contacted. The equipment is simple and compact in structure, and can be used for efficient solid-liquid catalytic reaction.
【技术实现步骤摘要】
一种内外磁场双向利用的磁稳定床
本专利技术涉及磁稳定床领域，尤其是固-液催化下的磁性催化剂的应用领域，特别涉及一种内外磁场双向利用的磁稳定床。
技术介绍
磁稳定床这一概念最早是Filippov在20世纪60年代提出的。到20世纪80年代末，磁稳定床在合成氨领域实现了首次工业化应用。历经数十年快速发展，磁稳定床已经在诸多领域取得了广泛的应用。2005年度国家技术专利技术奖授予了“非晶态合金催化剂和磁稳定床反应工艺的创新与集成”项目。目前，磁稳定床工艺通常采取以固态的磁性催化剂为核心的气-固催化、固-液催化和固-液-气三相催化。催化床层是由在磁场下仅有微弱运动的颗粒状磁性催化剂构成的，因此磁稳定床能够兼有流化床和固定床的多种优点。磁稳定床能像流化床一样，使用流态化的催化剂颗粒以提高反应性，且不会造成较大的压降或固体颗粒的损失。同时，它也能像固定床一样维持较小的返混，使流体与固态催化剂有效接触并产生反应。大量实验结果表明，固-液两相的催化作用是液态反应物分子首先吸附于固态催化剂表面的某些位置上，形成活化的中间物质并发生化学反应，之后脱附得到产物。固态催化剂的表面并不均匀，仅有部分活性位点才能产生吸附以及进一步的催化作用。这也对固-液催化的效率提出了更高的要求。尽管磁稳定床技术拥有多种优点，目前的磁稳定床工艺仍存在一些限制其发展的问题，例如磁场能量利用率低，磁性催化剂不易回收等。针对目前磁稳定床工艺存在的问题，本专利技术设计了一种内外磁场双向利用的磁稳定床能够解决上述问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提高磁稳定床能量利用率和磁性催化剂利用率。首先，采用内外双塔...
【技术保护点】
1.一种内外磁场双向利用的磁稳定床，其特征在于：该磁稳定床包括放空口(1)、催化反应内塔(2)、催化反应外塔(3)、第一线圈(4a1)、第二线圈(4a2)、第三线圈(4a3)、固相进口(5)、液相进口(6)、催化反应内塔排污口(7b1)、催化反应外塔排污口(7b2)、液相出口(8)、液相循环储罐(9)、液相循环变频泵(10)、固相磁性催化剂(11)、液相溶液(12)、磁感应线圈保护罩(13)、磁通量方向(14)和液‑固相流动方向(15)；液相进口(6)与催化反应内塔(2)的底部相连接；固相进口(5)设置在催化反应内塔(2)的底部；液相出口(8)与催化反应外塔(3)的底部相连接；催化反应内塔排污口(7b1)与催化反应内塔(2)的底部相连接；催化反应外塔排污口(7b2)与催化反应外塔(3)的底部相连接；放空口(1)与催化反应外塔(3)的顶部相连接；催化反应外塔(3)之外设置有液相循环储罐(9)；液相循环储罐(9)与液相出口(8)相连接；液相循环储罐(9)与液相进口(6)通过液相循环变频泵(10)相连接；催化反应内塔(2)外侧包覆磁感应线圈；磁感应线圈分三组设置，由下至上依次为第一线圈(4a...
【技术特征摘要】
1.一种内外磁场双向利用的磁稳定床，其特征在于：该磁稳定床包括放空口(1)、催化反应内塔(2)、催化反应外塔(3)、第一线圈(4a1)、第二线圈(4a2)、第三线圈(4a3)、固相进口(5)、液相进口(6)、催化反应内塔排污口(7b1)、催化反应外塔排污口(7b2)、液相出口(8)、液相循环储罐(9)、液相循环变频泵(10)、固相磁性催化剂(11)、液相溶液(12)、磁感应线圈保护罩(13)、磁通量方向(14)和液-固相流动方向(15)；液相进口(6)与催化反应内塔(2)的底部相连接；固相进口(5)设置在催化反应内塔(2)的底部；液相出口(8)与催化反应外塔(3)的底部相连接；催化反应内塔排污口(7b1)与催化反应内塔(2)的底部相连接；催化反应外塔排污口(7b2)与催化反应外塔(3)的底部相连接；放空口(1)与催化反应外塔(3)的顶部相连接；催化反应外塔(3)之外设置有液相循环储罐(9)；液相循环储罐(9)与液相出口(8)相连接；液相循环储罐(9)与液相进口(6)通过液相循环变频泵(10)相连接；催化反应内塔(2)外侧包覆磁感应线圈；磁感应线圈分三组设置，由下至上依次为第一线圈(4a1)、第二线圈(4a2)、第三线圈(4a3)；每组磁感应线圈外部设置磁感应线圈保护罩(13)；每组磁感应线圈均设有控制磁感应线圈强度的电源；电流在催化反应内塔(2)中产生向下的磁通量方向(14)，在催化反应外塔(3)中产生向上的磁通量方向(14)；液-固相流动方向(15)在催化反应内塔(2)中向上，在催化反应外塔(3)中向下；固相磁性催化剂(11)由固相进口(5)进入，与液相溶液(12)在催化反应内塔(2)底部混合，固相磁性催化剂(11)的动量由液相溶液(12)提供；固相磁性催化剂(11)在磁场作用下逐步减速；由于液相流动具有波动性，因此液相溶液(12)传递给固相磁性催化剂(11)颗粒的动量分布不均匀；在催化反应内塔(2)外侧分别设置第一线圈(4a1)、第二线圈(4a2)、第三线圈(4a3)，共三组磁感应线圈，以保证磁场强度能够足够收集所有磁性颗粒。2.根据权利要求1所述的一种内外磁场双向利用的磁稳定床，其特征在于：液相循环包括：液相循环储罐(9)中放入液相，依靠液相循环变频泵(10)的提升作用使溶液通过液相进口(6)进入催化反应内塔(2)；当液相高度到达催化反应内塔(2)的塔顶后，液相进入催化反应外塔(3)；溶液在重力作用下流至液相出口(8)排出，回到液相循环储罐(9)完成一次液相循环。3.根据权利要求1所述的一种内外磁场双向利用的磁稳定床，其特征在于：所述催化反应内塔(2)与催化反应外塔(3)联用，催化反应内塔(2)外侧包覆磁感应线圈；催化反应内塔(2)利用磁感应线圈产生的内磁场收集固相磁性催化剂(11)，催化反应外塔(3)利用磁感应线圈产生的外磁场收集固相磁性催化剂(11)；该磁稳定床能够双向...
【专利技术属性】
技术研发人员：李钒，白帆，侯海元，安振涛，王道德，
申请(专利权)人：北京工业大学，
类型：发明
国别省市：北京,11
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