一种采用固定床反应器的催化反应系统技术方案

本实用新型专利技术涉及化工制药设备技术领域，尤其是一种采用固定床反应器的催化反应系统，其特征在于，包括：多级进料装置、多级混合装置、多级预热装置、多级反应装置、淬灭装置、CIP清洗装置和吹扫干燥装置，反应装置内的反应管通过折流管箱依次连通，根据化学反应需要的各原料浓度配比及相应的反应条件，借助软件和通用的硬件平台对以上装置进行控制。本实用新型专利技术的混合效果好，反应条件控制精确，传热混合均匀，体积和占地空间较小，能够连续实现多级化学反应，并可高效清除反应系统内的反应物残留，折流槽中安装有固体催化物对反应物进行催化，反应物每经过折流槽一次就会催化一次，可拆卸的固体催化物便于更换。

A catalytic reaction system with fixed bed reactor

【技术实现步骤摘要】
一种采用固定床反应器的催化反应系统
本技术涉及化工制药设备
，尤其是一种采用固定床反应器的催化反应系统。
技术介绍
化工制药
常用的反应器设备包括管式反应器和釜式反应器等，其中釜式反应器常在反应釜中装入搅拌装置，用于液相反应物混合，其合成物纯度、反应转化率较低，能耗和污染较为严重。由于化工制药领域对产品的纯度等要求较高，因此常使用的反应器设备为连续流管式反应器。管式反应器内的化学反应物浓度与反应速率随管长变化，因此管式反应器需要满足化学反应所需要的管长，现有的直管反应器或U形管反应器要做到较长的管长，则反应器体积太大。传统直管反应器反应物料湍流效果差，雷诺系数低，不利于传热及不间断混合效果。另外，现有的管式反应器功能单一，且无法很好的完成化学反应所需要的反应条件，如传质、传热所需要的充分混合、精确控温、足够的反应管长度以及在线检测相应的数据等。同时，传统的管式反应器内不方便放置和更换催化剂从而对反应进行催化。
技术实现思路
本技术旨在解决上述问题，提供了一种采用固定床反应器的催化反应系统，以解决现有的管式反应系统占地面积大，传质、传热混合不够均匀，无法做到精确控温和在线监测，清洗和干燥、淬灭和多次混合等技术问题，同时可以方便的安装和拆卸固体催化物以适应不同的反应。其采用的技术方案如下：一种采用固定床反应器的催化反应系统，其特征在于，包括：多级进料装置、多级混合装置、多级预热装置、多级反应装置、淬灭装置、CIP清洗装置和吹扫干燥装置；每级所述进料装置、混合装置、预热装置、反应装置依次连通，第一级混合装置与所述CIP清洗装置、吹扫干燥装置相连通，每级反应装置与后一级混合装置相连通，最后一级的反应装置与所述淬灭装置相连通；每级所述进料装置包括一组或多组依次连接的原料罐、进料泵和流量控制器，所述每个原料罐用于盛装一种反应溶液，所述流量控制器用于控制所述进料泵从所述原料罐中以一定速率抽取反应溶液；每级所述混合装置用于将从所述原料罐中抽取的反应溶液进行混合，得到混合溶液；每级所述预热装置包括预热管程和预热壳程，所述预热管程用于流通从所述混合装置导入的混合溶液，所述预热壳程用于流通用于预热反应物的预热介质，将混合溶液预热至反应活性临界温度；每级所述反应装置包括反应器壳体，所述反应器壳体上设置有与其内腔相连通的壳程入口和壳程出口，所述反应器壳体的上下两端均连接有管板和折流管箱，所述折流管箱上开设有若干条相分离的折流槽，所述管板与折流管箱的折流槽共同组成若干个相分离的折流通道，所述反应器壳体的内部设置有反应管组，所述反应管组包括多根反应管，所述反应管从内向外依次设置有多层，每根反应管的上下两端均穿过并固定连接于管板上，相邻的反应管通过与它们相对应的折流通道依次一一串联连通，所述折流管箱上设置有反应物入口和反应物出口，所述折流槽内设置有固体催化物。在上述技术方案基础上，所述反应管为直管或螺旋缠绕管。在上述技术方案基础上，所述CIP清洗装置包括多个原料溶剂清洗装置，用于置换清洗所述混合装置、预热装置、反应装置内的不同原料溶液残留。在上述技术方案基础上，所述吹扫干燥装置包括惰性气体发生器和气体预热器，用于产生热风，对所述混合装置、预热装置、反应装置进行烘干。在上述技术方案基础上，最后一级所述反应装置与所述淬灭装置之间设置有湿度检测仪，用于对所述吹扫干燥装置启动后的气体湿度进行检测。在上述技术方案基础上，所述固体催化物占据折流槽横截面的部分或者全部空间。在上述技术方案基础上，所述固体催化物上开设通孔，反应物流经通孔穿过固体催化物，所述通孔为一个大孔或者为若干个小孔组成。在上述技术方案基础上，所述固体催化物为网状。在上述技术方案基础上，所述折流槽为直形槽、楔形槽或弧形槽。在上述技术方案基础上，在管板和/或折流槽上开设容置固体催化物的安装槽，固体催化物安装于安装槽中。在上述技术方案基础上，所述固体催化物设置在上折流管箱的折流槽和/或下折流管箱的折流槽中。在上述技术方案基础上，所述管板固定连接在反应器壳体上下两端处，所述反应管穿过管板并与管板相固接，所述反应管的末端通过焊接点与管板焊接于一起，所述管板通过法兰和螺栓与折流管箱紧密贴合。在上述技术方案基础上，上下折流管箱上折流槽的布设及上下管板上穿装孔的布设使得各层反应管的顶端及底端按下述方式排列：由外至内：所有第一层反应管即最外层反应管的顶端排列构成第一上圆形，所有第二层反应管的顶端排列构成第二上圆形，第二上圆形与第一上圆形及同心且第二上圆形直径小于第一上圆形，以此类推直至最后一层反应管即最内层反应管；由外至内：所有第一层反应管即最外层反应管的底端排列构成第一下圆形，所有第二层反应管的底端排列构成第二下圆形，第二下圆形与第一下圆形同心且第二下圆形直径小于第一下圆形，以此类推直至最后一层反应管即最内层反应管；上圆形圆心和下圆形圆心均位于反应器壳体轴线上，同属一层的每条反应管的顶端至反应器壳体轴线的垂直连线与其底端至反应器壳体轴线的垂直连线所呈夹角均相等。所有反应管顶端至其底端的直线连线均与反应器壳体的轴线相平行。在上述技术方案基础上，当反应管为偶数根时，设其为N条，则反应物入口和反应物出口位于同一折流管箱上，则具有反应物入口的折流管箱上的折流槽为(N/2)-1条，另一折流管箱上的折流槽为N/2条；当反应管为奇数根时，设其为N条，则反应物入口和反应物出口位于不同折流管箱上，且上下折流管箱上的折流槽均为(N-1)/2条。在上述技术方案基础上，所述折流管箱上可拆卸设置有一个或多个在线检测仪表，所述在线检测仪表与折流槽相连通。在上述技术方案基础上，沿反应管的外壁上压制有2条旋向相反、旋转升角一致的螺旋线，使得反应管的内壁上向内凸出形成有两螺旋线相应的螺旋凸起。本技术具有如下优点：(1)通过设置混合装置，使多种反应溶液充分混合，提高反应效率。(2)通过设置预热装置，使混合后的反应溶液在进入反应装置前提前升温，进入反应装置后尽快达到反应温度，提高反应效率。(3)反应装置采用连续流管道，连续流管道通过折流管箱连通，大大减小了相邻反应管之间的距离，使单位体积内反应管的长度大大增长，在满足同样化学反应的条件下，本技术的体积和占地空间更小，生产成本更低。(4)反应管呈螺旋状缠绕，反应物沿着螺旋管形成螺旋状切线运动，使反应物在低流速情况下获得高雷诺数，大大提高湍流效果，在不断流动反应中仍能不间断混合；另外，缠绕式反应管组整体呈弹簧形，可以消除反应传热产生的热应力，不会将热应力传导至管板端，大大提高了设备的使用寿命。(5)CIP清洗装置和吹扫干燥装置可以高效清除系统中上次反应的反映溶液残留，保持反应系统的内部洁净，避免影响反应系统下一次反应的进行。(6)多级进料装置、混合装置、预热装置和反应装置，通过连续流管道相连通，适用于多级反应的持续进行，减少了重复本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种采用固定床反应器的催化反应系统，其特征在于，包括：/n多级进料装置、多级混合装置、多级预热装置、多级反应装置、淬灭装置、CIP清洗装置和吹扫干燥装置；/n每级所述进料装置、混合装置、预热装置、反应装置依次连通，第一级混合装置与所述CIP清洗装置、吹扫干燥装置相连通，每级反应装置与后一级混合装置相连通，最后一级的反应装置与所述淬灭装置相连通；/n每级所述进料装置包括一组或多组依次连接的原料罐、进料泵和流量控制器，所述每个原料罐用于盛装一种反应溶液，所述流量控制器用于控制所述进料泵从所述原料罐中以一定速率抽取反应溶液；/n每级所述混合装置用于将从所述原料罐中抽取的反应溶液进行混合，得到混合溶液；/n每级所述预热装置包括预热管程和预热壳程，所述预热管程用于流通从所述混合装置导入的混合溶液，所述预热壳程用于流通用于预热反应物的预热介质，将混合溶液预热至反应活性临界温度；/n每级所述反应装置包括反应器壳体，所述反应器壳体上设置有与其内腔相连通的壳程入口和壳程出口，所述反应器壳体的上下两端均连接有管板和折流管箱，所述折流管箱上开设有若干条相分离的折流槽，所述管板与折流管箱的折流槽共同组成若干个相分离的折流通道，所述反应器壳体的内部设置有反应管组，所述反应管组包括多根反应管，所述反应管从内向外依次设置有多层，每根反应管的上下两端均穿过并固定连接于管板上，相邻的反应管通过与它们相对应的折流通道依次一一串联连通，所述折流管箱上设置有反应物入口和反应物出口，所述折流槽内设置有固体催化物。/n...

【技术特征摘要】
20181115 CN 2018218802960;20181115 CN 2018218802641.一种采用固定床反应器的催化反应系统，其特征在于，包括：
多级进料装置、多级混合装置、多级预热装置、多级反应装置、淬灭装置、CIP清洗装置和吹扫干燥装置；
每级所述进料装置、混合装置、预热装置、反应装置依次连通，第一级混合装置与所述CIP清洗装置、吹扫干燥装置相连通，每级反应装置与后一级混合装置相连通，最后一级的反应装置与所述淬灭装置相连通；
每级所述进料装置包括一组或多组依次连接的原料罐、进料泵和流量控制器，所述每个原料罐用于盛装一种反应溶液，所述流量控制器用于控制所述进料泵从所述原料罐中以一定速率抽取反应溶液；
每级所述混合装置用于将从所述原料罐中抽取的反应溶液进行混合，得到混合溶液；
每级所述预热装置包括预热管程和预热壳程，所述预热管程用于流通从所述混合装置导入的混合溶液，所述预热壳程用于流通用于预热反应物的预热介质，将混合溶液预热至反应活性临界温度；
每级所述反应装置包括反应器壳体，所述反应器壳体上设置有与其内腔相连通的壳程入口和壳程出口，所述反应器壳体的上下两端均连接有管板和折流管箱，所述折流管箱上开设有若干条相分离的折流槽，所述管板与折流管箱的折流槽共同组成若干个相分离的折流通道，所述反应器壳体的内部设置有反应管组，所述反应管组包括多根反应管，所述反应管从内向外依次设置有多层，每根反应管的上下两端均穿过并固定连接于管板上，相邻的反应管通过与它们相对应的折流通道依次一一串联连通，所述折流管箱上设置有反应物入口...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈延坤，王飞，
申请(专利权)人：山东诺为制药流体系统有限公司，
类型：新型
国别省市：山东;37