一种催化精馏反应器

本发明涉及化工设备，具体涉及一种催化精馏反应器。

背景技术：

1、在工业应用领域，存在许多气液通量大、固体颗粒为催化剂的气液固三相反应过程，如催化精馏、反应物为低浓度气体和液体的催化反应等。该类反应的典型装置包括精馏段、反应段、提馏段、塔顶冷却回流和轻组份出料系统、塔釜再沸器和重组份出料系统。

2、其中专利申请 cn201910022679.7提供了一种醚化催化精馏模块，由催化剂层与不锈钢波纹板组交错排列构成，所述的催化剂层的组成包括催化剂颗粒、填料片和不锈钢丝网，其中的填料片为至少两道并列的不锈钢波纹板，催化剂颗粒填装于不锈钢波纹板的间隙空间，再由不锈钢丝网包裹构成；所述的不锈钢波纹板，于波峰、波谷处制有若干导流窗。本技术方案有效的促进液相表面更新和径向分布均匀度，使气液传质得到进一步提高，且具有反应段床层温度易控，避免飞温、操作弹性更大、操作负荷宽、方便装卸、催化作用稳定、催化剂磨损小、不漏剂、易于工业应用的技术优点。

3、专利申请号 cn201720676926.1提供了一种化学工程和催化蒸馏反应工程的设备，特别是涉及一种催化精馏模块。包括催化精馏单元，所述催化精馏单元包括多个不锈钢容器和多个不锈钢波纹填料，所述不锈钢容器与所述不锈钢波纹填料交替排布，所述每个不锈钢容器内均含有催化剂颗粒，所述催化剂颗粒的总装填体积为所述催化蒸馏模块总体积的10％-70％。本实用新型原则上既能保证催化剂的用量略高于达到目的产物转化率所需的催化剂用量，此量通过催化反应动力学或简单的实验来确定，又能保证提供足够大的空隙率以保证能适应气液两相的通量要求。

4、但是现有技术中，催化精馏模块通常为固定安装在催化精馏塔体内，其随着汽体上升时，容易与反应液之间存在较大的阻力，从而不便于汽液充分接触，影响催化反应效率的问题。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种催化精馏反应器，解决常规催化精馏反应器的中汽液不便于充分接触，影响催化反应效率的问题。

2、为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

3、本发明技术方案之一，本发明提供了一种催化精馏反应器，包括催化精馏塔体；所述催化精馏塔体包括精馏段、‌反应段、以及提馏段；其中在所述催化精馏塔体内且位于所述‌反应段处设置有多层催化精馏单元；在所述催化精馏塔体内还设置有一转轴，其中所述转轴通过电机驱动转动；

4、在所述转轴上设置多个旋转扰流机构；

5、其中在相邻所述催化精馏单元之间预设有便于所述旋转扰流机构旋转扰流的预留腔。

6、进一步的，所述催化精馏单元包括设置在所述催化精馏塔体‌反应段的上层催化精馏模块和下层催化精馏模块；

7、其中在所述上层催化精馏模块的中心设置有开口朝下的上层预留槽，在所述下层催化精馏模块的中心开设有与所述上层预留槽对齐的下层预留槽；

8、其中所述下层预留槽和所述上层预留槽组成用于所述旋转扰流机构旋转动作的预留腔。

9、再进一步的，所述上层催化精馏模块与所述下层催化精馏模块的结构相同；

10、其中所述下层催化精馏模块包括第一外框体、设置在所述第一外框体内的蜂巢形多孔容器、位于所述下层预留槽内壁的内框体；其中在所述蜂巢形多孔容器的中心还设置有便于所述转轴通过的第二中心管。

11、再进一步的，所述第一外框体为与所述催化精馏塔体内壁适配的圆形框；

12、在所述蜂巢形多孔容器的径向开设有相互连通的微孔；

13、在所述蜂巢形多孔容器内均匀间隔地填充有催化剂。

14、再进一步的，所述旋转扰流机构为设置在所述预留腔内的旋转叶；

15、所述旋转叶的旋转外径小于所述下层预留槽的内径；

16、其中所述旋转叶设计为向上送风的倾斜角度。

17、所述电机设置在所述催化精馏塔体的顶部，并通过减速机与安装在所述催化精馏塔体内的转轴传动连接；

18、所述电机为伺服电机。

19、本发明技术方案之二，本发明提供了一种催化精馏反应器，包括催化精馏塔体；所述催化精馏塔体包括精馏段、‌反应段、以及提馏段；其中在所述催化精馏塔体内且位于所述‌反应段处设置有多层催化精馏单元；

20、所述催化精馏单元包括纵向设置在所述催化精馏塔体‌反应段的多个固定型催化精馏模块、与所述固定型催化精馏模块配合使用的转动型催化精馏模块；

21、在所述催化精馏塔体内还设置有一转轴，其中所述转轴通过电机驱动转动；在所述转轴上设置多个转动型催化精馏模块；

22、在所述固定型催化精馏模块的底部开设有一旋转预留槽，在所述旋转预留槽的顶部设置便于所述转轴通过的第三中心管；

23、其中在所述转轴上且位于所述旋转预留槽内设置有所述转动型催化精馏模块。

24、再进一步的，其中所述旋转预留槽为锥形槽结构，所述转动型催化精馏模块为与所述旋转预留槽适配的锥形结构，并且所述转动型催化精馏模块与所述固定型催化精馏模块预留有间隙。

25、再进一步的，所述固定型催化精馏模块包括第二外框体、设置在所述第二外框体内的蜂巢形多孔容器；其中在所述蜂巢形多孔容器的中心竖向设置有第三中心管；所述蜂巢形多孔容器包括均匀布置的第一气液传质孔；在相邻固定间距的第一气液传质孔内分别填充有催化剂；

26、其中在所述转动型催化精馏模块上均匀设置有第二气液传质孔。

27、再进一步的，在所述转动型催化精馏模块上设置有增大扰流的三角形叶片。

28、所述电机设置在所述催化精馏塔体的顶部，并通过减速机与安装在所述催化精馏塔体内的转轴传动连接；

29、所述电机为伺服电机。

30、与现有技术相比，本发明的有益技术效果：

31、本发明中在所述催化精馏塔体内且位于所述‌反应段处安装有多层催化精馏单元；并将所述催化精馏单元内一是预留设计有预留腔，并在预留腔内通过旋转扰流机构的旋转，从而提高预留腔内气液混合的效率；二是采用了互为配合的固定型催化精馏模块和与所述固定型催化精馏模块配合使用的转动型催化精馏模块。此二者设计均可提高汽体向上输送流速，增大汽液接触效率，同时进一步提高催化反应的效率。

技术特征：

1.一种催化精馏反应器，其特征在于：包括催化精馏塔体（1）；

2.根据权利要求1所述的催化精馏反应器，其特征在于：所述催化精馏单元包括设置在所述催化精馏塔体（1）‌反应段的上层催化精馏模块（3）和下层催化精馏模块（5）；

3.根据权利要求2所述的催化精馏反应器，其特征在于：所述上层催化精馏模块（3）与所述下层催化精馏模块（5）的结构相同；

4.根据权利要求3所述的催化精馏反应器，其特征在于：所述第一外框体（501）为与所述催化精馏塔体（1）内壁适配的圆形框；

5.根据权利要求3所述的催化精馏反应器，其特征在于：所述旋转扰流机构为设置在所述预留腔内的旋转叶（4）；

6.根据权利要求1所述的催化精馏反应器，其特征在于：所述催化精馏单元包括纵向设置在所述催化精馏塔体（1）‌反应段的多个固定型催化精馏模块（6）、与所述固定型催化精馏模块（6）配合使用的转动型催化精馏模块（7）；

7.根据权利要求6所述的催化精馏反应器，其特征在于：其中所述旋转预留槽（604）为锥形槽结构，所述转动型催化精馏模块（7）为与所述旋转预留槽（604）适配的锥形结构，并且所述转动型催化精馏模块（7）与所述固定型催化精馏模块（6）预留有间隙。

8.根据权利要求7所述的催化精馏反应器，其特征在于：所述固定型催化精馏模块（6）包括第二外框体（601）、设置在所述第二外框体（601）内的蜂巢形多孔容器；其中在所述蜂巢形多孔容器的中心竖向设置有第三中心管（603）；所述蜂巢形多孔容器包括均匀布置的第一气液传质孔（602）；在相邻固定间距的第一气液传质孔（602）内分别填充有催化剂（8）；

9.根据权利要求8所述的催化精馏反应器，其特征在于：在所述转动型催化精馏模块（7）上设置有增大扰流的三角形叶片。

10.根据权利要求1-9任一所述的催化精馏反应器，其特征在于：

技术总结本发明公开了一种催化精馏反应器，主体为催化精馏塔体。催化精馏塔体包括精馏段、‌反应段、以及提馏段。在催化精馏塔体内且位于‌反应段处设置有多层催化精馏单元，催化精馏塔体内还设置有一转轴。本发明一是在多层精馏单元所述转轴上设置多个特殊设计的转动型催化精馏模块。二是在所述转轴上设置多个专门设计的旋转扰流机构，并且在多层催化精馏单元内预留设计有预留腔，旋转扰流机构在预留腔内旋转。此二设计发明均能起到提高预留腔内气液混合的效率；同时，便于提高汽体向上输送流速，增大汽液接触效率，从而进一步提高催化反应的效率。技术研发人员：孟宇,刘小艳,马良,马亚军受保护的技术使用者：榆林学院技术研发日：技术公布日：2024/9/29