一种流态化管式反应器制造技术

一种流态化管式反应器，包括石英反应管(6)、金属套管(15)、上封头(2)、下封头(10)、原料进口(11)和尾气出口(1)，所述的金属套管(15)位于石英反应管(6)之外并与石英反应管(6)同轴，所述的原料进口(11)经下封头(10)与所述的石英反应管(6)相通，所述的尾气出口(1)经上封头(2)与所述的石英反应管(6)相通，所述的上封头(2)和下封头(10)依次通过压力传感圈(4)、耐高温密封圈(3)分别将所述的石英反应管(6)上端和下端密封，并与所述的金属套管(15)活动连接。本实用新型专利技术提供的流态化管式反应器结构简单，反应器拆卸方便，适于用于实验室催化剂评价，在金属套管管壁上开孔，有利于热量的传导。

A Fluidized Tubular Reactor

【技术实现步骤摘要】
一种流态化管式反应器
本技术涉及一种小型反应器，更具体地说，涉及一种小型流态化管式反应器。
技术介绍
在催化剂或吸附剂的研究开发过程中，反应器类型的设计与材料的选择极其重要，其选择与设计的合理与否直接关系到实验评价结果。通常在研究常压反应或吸附时，采用不锈钢或石英反应器。由于不锈钢等金属具有较强的管壁效应，在与原料气接触时会参与反应或将原料气吸附在管壁上，从而造成了催化剂或吸附剂真实效果的偏差。而石英材质的管壁效应很小，在常压下具有较广的应用领域。并且石英材质的反应器可在1000℃下长期使用，具有较好的耐高温性能。因此，常压高温条件下选择石英材质作为反应器较为理想。石英材质的管式反应器材质易碎，一般在石英材质的管式反应器外添加金属套管，添加的金属套管阻碍了热量的传递，使反应器内反应温度低于金属套管外壁反应温度，一般测温热电偶测温点位于外壁，测量的温度不是真正的反应温度，造成实验误差，且增加金属套管后不能观察石英反应器内催化剂的流化状态。在固定床或流化床反应器中为了使催化剂或吸附剂颗粒不被气流带走，气体出口处一般设置石棉或石英砂等进行阻拦石棉或石英砂存在较大孔隙，对催化剂粉末或颗粒的拦阻效果差，催化剂粉末或颗粒很容易穿过石棉或石英砂进入气体出口，对出口管线造成堵塞，影响反应进程。因此，在半连续或连续管式固定流化床反应器中，如何保证催化剂粉末或颗粒不被气流带走，成为半连续或连续管式固定流化床反应器能否操作成功的关键之处。
技术实现思路
本技术提供一种耐高温、防泄漏、反应充分、受热均匀的流态化管式反应器。为了实现前述目的，本技术提供了一种流态化管式反应器，包括：石英反应管、金属套管、上封头、下封头、原料进口和尾气出口，其中，所述的金属套管位于石英反应管之外并与石英反应管同轴，所述的原料进口穿过所述的下封头与所述的石英反应管相通，所述的尾气出口穿过所述的上封头与所述的石英反应管相通，所述的上封头和下封头均为金属帽状结构，依次通过压力传感圈、耐高温密封圈分别将所述的石英反应管上端和下端密封，并与所述的金属套管活动连接。本技术提供的流态化管式反应器中，所述的上封头和下封头分别与金属套管活动连接，优选采用螺丝连接的方式。优选地，所述的石英反应管的内径为5～40mm、更优选8～20mm，石英反应管的长度为500～2000mm、更优选800～1500mm。优选地，所述的石英反应管内原料进口端设置石英滤片，使得原料进口仅经石英滤片与所述的石英反应管内部相通。优选地，所述的石英滤片的孔径为1～20μm，优选1～10μm。优选地，所述的石英反应管内部尾气出口端设置气体过滤器，使得所述的石英反应管仅经所述的气体过滤器与所述的尾气出口相通。优选地，所述的气体过滤器材质为粉末冶金，过滤器孔径为1～20μm，优选1～10μm。优选地，所述的石英反应管的下部为提升管段，在石英反应管由下至上50％-100％范围内设置管径扩大的床层段，所述的床层段两端经锥形管过渡。优选地，所述的石英反应管的床层段内径与所述的提升管段内径比为1.2～4:1，所述的床层段的长度为石英反应管的8％～25％。优选地，所述的石英反应管的床层段内径与所述的提升管段内径比为1.2～2.5:1所述的床层段的长度为石英反应管的10％～20％。优选地，所述的金属套管的内径为所述的石英反应管最大内径的1.5～2倍。优选地，所述的金属套管的管壁上开孔。优选开孔宽度为金属套管圆周的25％～35％，开孔总长度为金属套管长度的50％-70％。优选地，所述的金属套管的管壁上设置测温孔。在所述的金属套管的30％-70％的高度范围内设置测温孔，所述的测温孔孔口直径为1-3mm。通常地，在所述的测温孔内插入热电偶进行温度测量和控制。本技术提供的流态化管式反应器的使用方法，先将催化剂装填在石英反应管中，所述的催化剂为粉末或小颗粒状催化剂，催化剂的粒径为0.05-2mm。再将石英反应管装入金属套管中，最后使用上封头和下封头分别对石英反应管两端进行密封。原料气体经原料进口进入石英反应管内，穿过是石英滤片进入石英反应管中，与催化剂颗粒接触反应，反应后的气体经气体过滤器过滤携带的催化剂颗粒后，由尾气出口进入后续分析检测系统。流态化管式反应器在使用过程中，通常使用温度范围为25-800℃，优选25-600℃。本技术提供的流态化管式反应器的有益效果为：与现有技术中的小型流态化反应器相比，本技术提供的流态化管式反应器采用内部石英反应管加外部金属套管的方式，金属套管能够保护石英反应管，两端的反应器封头活动连接，结构简单，反应器拆卸方便，适于用于实验室催化剂评价。在金属套管管壁上开孔，有利于热量的传导，减小了石英管内反应温度和测温点的温差，使温度测量更加准确，同时反应器金属套管壁上开孔后，有利于石英管内催化剂或吸附剂流化状态的观察。在石英反应管内部原料进口端设置石英滤片，可以对流化催化剂起到支撑作用，并且能够使原料气体分布更均匀。在尾气出口端设置过滤器，保证催化剂粉末或颗粒不被气流带走。石英反应管采用提升管段加床层段模式，在半连续或连续气固反应中，气固接触更为充分，可优化气固催化或吸附效果。附图说明图1为本技术提供的流化态管式反应器一种实施方式的剖面图；图2为流化态管式反应器第二种实施方式的剖面图；图3为本技术提供的流态化管式反应器的金属套管结构示意图。其中：1-尾气出口；2-上封头；10-下封头；3-耐高温密封圈；4-压力传感圈；5-气体过滤器；6-石英反应管；7-石英滤片；8-提升管段；9-床层段；11-原料进口；12-测温孔；14-金属套管管壁开孔；15-金属套管。具体实施方式下面结合附图对本技术的具体实施方式做进一步说明，但本技术并不因此而受到任何限制：图1为本技术提供的流态化管式反应器一种实施方式的剖面图，如附图1所示，本技术提供的流态化管式反应器包括石英反应管6、金属套管15、上封头2、下封头10、原料进口11和尾气出口1，其中，所述的金属套管位于石英反应管之外并与石英反应管同轴，所述的原料进口11穿过所述的下封头10与所述的石英反应管6下端相通，所述的尾气出口1穿过所述的上封头2与所述的石英反应管6上端相通，所述的上封头2和下封头10均为金属帽状结构，依次通过压力传感圈4、耐高温密封圈3将所述的石英反应管两端密封，并经螺丝扣与所述的金属套管15活动连接。本技术提供了一种流态化管式反应器设置有下部的提升管段和上部的床层段。床层段内径与提升管段内径比为1～4，优选1～2.5；床层段长度为石英管反应器的8％～25％；床层段位于石英管反应器自顶部起20％～25％处。优选地，金属套管14的管壁上开孔，如附图3所示，金属套管上开孔宽度为金属套管圆周的25％～35％，开孔总长度为金属套管长度的50％-70％，金属套管管壁上正面开孔后，在开孔位置对应180°的管壁背面开孔，开孔总长度为金属套管长度的50％～70％，在同一侧面开孔长度可以作为一总孔，也可以均分为两个孔。附图2为流化态管式反应器第二种实施方式的剖面图，如附图2所示，其中，所述的石英反应管为直管形。以下的实施例具体说明本技术提供的流化态管式反应器的结构和应用效果，本技术并不因本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种流态化管式反应器，其特征在于，包括:石英反应管(6)、金属套管(15)、上封头(2)、下封头(10)、原料进口(11)和尾气出口(1)，其中，所述的金属套管(15)位于石英反应管(6)之外并与石英反应管(6)同轴，所述的原料进口(11)穿过所述的下封头(10)与所述的石英反应管(6)相通，所述的尾气出口(1)穿过所述的上封头(2)与所述的石英反应管(6)相通，所述的上封头(2)和下封头(10)均为金属帽状结构，依次通过压力传感圈(4)、耐高温密封圈(3)分别将所述的石英反应管(6)上端和下端密封，并与所述的金属套管(15)活动连接。

【技术特征摘要】
1.一种流态化管式反应器，其特征在于，包括:石英反应管(6)、金属套管(15)、上封头(2)、下封头(10)、原料进口(11)和尾气出口(1)，其中，所述的金属套管(15)位于石英反应管(6)之外并与石英反应管(6)同轴，所述的原料进口(11)穿过所述的下封头(10)与所述的石英反应管(6)相通，所述的尾气出口(1)穿过所述的上封头(2)与所述的石英反应管(6)相通，所述的上封头(2)和下封头(10)均为金属帽状结构，依次通过压力传感圈(4)、耐高温密封圈(3)分别将所述的石英反应管(6)上端和下端密封，并与所述的金属套管(15)活动连接。2.按照权利要求1所述的流态化管式反应器,其特征在于，所述的石英反应管(6)的内径为5～40mm，石英反应管(6)的长度为500～2000mm。3.按照权利要求2所述的流态化管式反应器,其特征在于，所述的石英反应管(6)的内径为8～20mm，石英反应管(6)的长度为800～1500mm。4.按照权利要求1、2或3所述的流态化管式反应器，其特征在于，所述的石英反应管内、原料进口端设置石英滤片(7)，使得原料进口(11)仅经石英滤片(7)与所述的石英反应管内部相通。5.按照权利要求4所述的流态化管式反应器,其特征在于，所述的石英滤片(7)的孔径为1～20μm。6.按照权利要求1、2或3所述的流态化管式反应器，其特征在于，所述的石英反应管内尾气出口端设置气体过滤器(5)，使得所述的石英反应管内部仅经所述的气体过滤器(5)与所述的尾气出口(1)相通。7.按照权利要求4所述的流态化管式反应器，其特征在于，所述的石英反应管内尾气...

【专利技术属性】
技术研发人员：武传朋，华腾云，张晨昕，郭大为，毛安国，张春城，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司，中国石油化工股份有限公司石油化工科学研究院，
类型：新型
国别省市：北京,11