一种超重力场中高空速选择性催化装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型属于催化反应技术领域，具体设及一种超重力场中高空速选择性催化 装置，可W广泛的应用于石油化工、煤化工、制药、环保等领域的催化过程。
【背景技术】
[0002] 催化在石油化工，煤化工，制药，环保等领域的具有重要地位。几乎所有的催化过 程都存在内扩散的问题，如反应物料之间的扩散、反应物料与催化剂之间的扩散、产物与催 化剂之间的扩散。由于传质效果差，在重力场中催化反应普遍存在W下缺点：1、催化剂用量 大，催化剂利用效率低；2、传质慢；3、物料的停留时间长，副产物多；4、能耗大；5、催化剂反 应设备体积大。为了解决运些问题，专利（CN: 1507940A，CN: 1895766A)把超重力技术应用 到催化反应过程，取得了较好的效果。
[0003] 众所周知，在工业上高空速的气-液两相催化反应占很大比例，如果在反应过程 中达不到催化剂要求空速，反应副产物增多，并且往往产生的积热造成催化剂失活。运是因 为此类反应气-液接触后在催化剂活性中屯、发生催化反应，同时放出一定的热量，若不及 时移走热量则副反应增加，选择性降低，并且气体也必须速率离开，否者反应深度加深，畐U 产物也会增多。另外，为了便于工厂布置，常常通过减小反应器体积和增大气速来达到空 速要求，造成气体在反应器中停留时间变短，影响了气-液间的传质过程，单位时间的目标 产物也会减少，并且更重要的是可能发生液泛，反应无法进行。但是，目前公开的方法专利 (CN: 1507940A，CN: 1895766A)气-液W逆流或并流的形式接触完成催化反应，适用于低空 速下的气-液两相催化反应，不适用于高空速下的气-液两相催化反应。
[0004] 运主要是：当气-液W逆流形式接触时，气体空速较高时则操作过程发生液泛，反 应热不能及时移除，并且反应深度加深，副反应增加，选择性变差。在工程实践中，为了避免 液泛，往往需要增大反应器体积来减小气速，但是运又造成很难达到催化使用要求空速，同 样引起副产物增多。另外，逆流形式的接触压降过大，为了保证反应对气体空速的要求，一 般需要添加大功率空压机，造成运行费用不经济W及工厂运行成本增加。而并流形式压降 与错流形式压降差异不大，但是并流的传质推动力略低。在空速较大时，气体利用率低导致 单位时间内的目标产物转化率降低。
【发明内容】
[0005] 本实用新型为了解决目前工业上难W实现超重力场中的高空速气-液催化反应， 存在技术难题，提出了一种超重力场中高空速选择性催化装置。解决了现有超重力催化技 术不适用于高空速气-液催化反应的技术难题。
[0006] 本实用新型由如下技术方案实现：一种超重力场中高空速选择性催化装置，结构 包括设有气体流通口和液体进出口的壳体，壳体内设催化剂装填装置，催化剂装填装置上 端与电机的转轴相连，壳体底部中屯、设液体进口，底部一侧设液体出口，壳体上下端并且位 于液体进口两侧分别开设气体流通口；催化剂装填装置为由多孔平板组成的同屯、圆环体， 装填装置内部填充负载有催化剂的多孔介质。
[0007] 所述同屯、圆环体由四个多孔平板组成，孔大小为10-800目，所述多孔介质颗粒大 小20-150目，多孔介质装填孔隙率为0. 60-0. 95,同屯、圆环体上下平面的外径dz比内径d1 的比值范围2-6,高度h与外径dz的比值范围3-10。
[0008] 所述多孔平板的材质为不诱钢或工程塑料；多孔平面介质为活性炭、=氧化二侣 或高岭±。优选为活性炭。
[0009] 利用上述超重力场中高空速选择性催化装置的催化方法，包括如下步骤：反应气 体从气体流通口进入，再从催化剂装填装置的上多孔平面或下多孔平面进入催化剂层，然 后从催化剂装填装置的下多孔平面或上多孔平面流出，反应后的气体从气体出口流出；液 体从液体进口进入，喷射入催化剂装填装置的内环多孔平面，流入催化剂层，然后从催化剂 装填装置的外环多孔平面流出；气-液两相在高速旋转的催化剂层中强烈的混合，端动进 行传质与反应；反应后的液体从液体出口流出。
[0010] 所述催化反应的气体空速范围为10000-2000化1，液体空速范围为200-300h1， 催化反应溫度〇-l〇〇〇°C，压力为0-10MPa,催化剂装填装置转速为100-2000r/min。
[0011] 本实用新型有如下特点：本实用新型气-液两相W错流形式在填装装置中接触完 成催化过程。催化剂的填充装置的上端和下端都开有气体流通口，使气体从填充装置的上 多孔平面进去，下多孔平面流出，或从填充装置的下多孔平面进去，上多孔平面流出。液体 从催化剂填充装置的内环多孔平面进入，在超重力场中迅速被撕成液滴、液丝及液膜，增大 了气-液接触面积。气体从上多孔面或下多孔面进入后，通过质量传递进入液体中，然后 在催化剂的活性中屯、完成催化反应，最终气体从下多孔平面或上多孔平面流出。气-液W 错流形式接触，在高空速下不易发生液泛，可W通过转速的变化来控制反应深度，转速的提 高，液相的停留时间减少，且液体在超重力场中被撕成的液滴、液丝及液膜更小，减小了热 量传递阻力，反应热可及时移出；此过程气体通道截面没有发生变化，并且不与液体逆向接 触，压降较小，运行费用低；催化反应过程，传质效率高，总转化率优于传统催化设备及现有 超重催化设备。
[0012] 公开的现有技术专利（CN: 1507940A，CN: 1895766A)的逆流式及并流式超重力催化 法则不同于此过程，其装填装置的上下平面为非多孔平面，气-液两相从装填装置的内外 多孔平面流入或流出。逆流式超重力催化法，其气体从填充装置的外环多孔平面进入，内环 多孔平面流出，气-液两相逆向运动，虽然传质推动力比本方法稍大，但是易发生液泛，操 作难W控制，并且由于逆向运动造成压降过大，无法应用于大空速的气-液催化过程。另 夕F，并流式超重力催化法，气体和液体一起从填充装置的内环多孔平面流入，外环多孔平面 流出。此方法实验表明压降不大，但是气-液是W并流的形式接触，气体在液体中的传质推 动力减弱，降低了气-液间的传质效率。在空速较大时候，导致气体利用率低，没有完全发 挥出超重力催化技术的优势。
[0013] 与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：催化过程中气体通量大，压降小，能 耗低；气相、液相停留时间短，副产物少，单位时间目标产物多；设备体积小，催化剂用量减 少，成本降低。
【附图说明】
[0014]图I为本实用新型的超重力场中高空速选择性催化装置结构示意图；图2为催化 剂装填装置结构示意图；图3为催化剂装填装置结构正视图；图4为催化剂装填装置结构 俯视图。
[001引图中：1-壳体；2-电机；3-气体进日；4-液体进日；5-液体出日；6-气体出口； 7-催化剂装填装置；7. 1-下多孔平面；7. 2-外环多孔平面；7. 3-上多孔平面；7. 4-内环多 孔平面出-同屯、圆环体高度；dl-同屯、圆环体上下平面的内径；d2-同屯、圆环体上下平面的 外径。
【具体实施方式】
[0016] 下面结合附图详细说明本实用新型，W气体从下多孔平面进入，上多孔平面流出 为例详细说明。
[0017] 如图1、2所示，一种超重力场中高空速选择性催化装置，结构包括设有气体流通 口和液体进出口的壳体1，壳体内设催化剂装填装置7,催化剂装填装置7上端与电机2的 转轴相连，壳体底部中屯、设液体进口 4,底部一侧设液体出口 5,壳体上下端并且位于液体 进口 4两侧分别开设气体流通口；催化剂装填装置7为由多孔平板组成的同屯、圆环体，装填 装置内部填充负载有催化剂的多孔介质。
[001引所述同屯、圆环体由四个多孔平板组成，孔大小为10-800目，所述多孔介质颗粒大 小20-150目，多孔介质装填孔隙率为0. 60-0. 95,同屯、圆环体上下平面的外径dz比内径d1 的比值范围2-6,高度h与外径d2的比值范围3-10。多孔平板的材质为不诱钢或工程塑料； 多孔平面介质为活性炭、=氧化二侣或高岭±。
[0019] 具体过程为：反应气体从气体进口 3进入，再从催化剂装填装置7的下多孔平面 7. 1进入催化剂层，然后从催化剂装填装置7的上多孔平面7. 3流出，反应后的气体从气体 出口 6流出；液体从液体进口 4进入，喷射入催化剂装填装置7的内环多孔平面7. 4,流入 催化剂层，然后从催化剂装填装置7的外环多孔平面7. 2流出；气-液两相在高速旋转的催 化剂层中强烈的混合，端动进行传质与反应；反应后的液体从液体出口 5流出。
[0020] 实施例1
[0021] 采用本实用新型的方法