一种多级多功能的催化反应器的制作方法

本实用新型涉及废气处理处理技术领域，更具体地说，它涉及一种多级多功能的催化反应器。

背景技术：

近几十年，随着我国工业企业的高发展，经济快速增长，但环境问题也越来越严重，大气污染问题越来越突出，挥发性有机物(vocs)是一类很重要的大气污染物。世界卫生组织（who）对挥发性有机物的定义为：作为有机化合物,在标准大气压下,熔点低于室温、沸点低于50~260℃的有机化合物总称。大部分vocs有强烈毒性，能损害人体血液和心血管系统，引起各种疾病，造成代谢缺陷，对人的身体具有致癌、致畸、致突变的危害。

因此需要研发出能够对vocs进行净化的催化反应器。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种多级多功能的催化反应器，达到对挥发性有机物进行分级净化处理的目的。

本实用新型的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种多级多功能的催化反应器，包括反应罐体，所述反应罐体下端设有进料管和进气管，所述反应罐体上端设有第一排气管，所述反应罐体内从下到上依次设有均带有孔的第一支撑板、第二支撑板、第三支撑板，所述反应罐体在第一支撑板、第二支撑板、第三支撑板上方分别设有由炭基制成的蜂窝状的且内置有钯和铂的第一催化层、由钛合金制成的蜂窝状的且内置有钯和铂的第二催化层、内置有硅和铝的分子筛；

所述反应罐体在第一催化层、第二催化层、分子筛上方均设有使得第一催化层、第二催化层、分子筛上方温度逐渐升高的电加热丝以及控制加热丝温度的温度控制仪。

通过采用上述技术方案，当挥发性有机物从进料管进入反应罐体内后，进气管将空气也通入反应罐体，此时挥发性有机物和空气一起进入第一支撑板上方并在第一催化层的作用下发生催化反应，此时挥发性有机物中的酮类、低碳类的醇、醚被净化，随着挥发性有机物和空气继续上升到第二支撑板上方，此时挥发性有机物中脂类、烃类物质被第二催化层净化，挥发性有机物和空气继续上升到第三支撑板上方，遗留在挥发性有机物中的未被第一催化层和第二催化层净化的物质被第三支撑板上的分子筛净化，此时挥发性有机物被多级多次净化，并被第一排气管排放。

优选的，所述反应罐体内壁设有与进料管连通且用于提高进料管内的物质向第一支撑板方向移动均匀性的分布器。

优选的，所述分布器包括与进料管连通的且沿着第一支撑板长度方向分布的分气管，所述分气管在背离第一支撑板的一侧开设有若干沿着第一支撑板长度方向分布的通孔，所述通孔的孔径向远离进料管的方向逐渐增大，相邻所述通孔之间的孔距向远离进料管的方向逐渐减小。

优选的，所述温度控制仪的检测探头与反应罐体的连接处固定设有密封圈，所述电加热丝通过温度控制仪与电源电性连接。

优选的，所述第一排气管的外壁上设有与第一排气管连通且进入反应罐体内的传热管，所述传热管延伸出第一支撑板下方，所述传热管在第一催化层、第二催化层、分子筛上方均沿螺旋形分布。

优选的，所述反应罐体在第一催化层、第二催化层、分子筛上方均设有补冷空气管，所述补冷空气管上设有第一截止阀，所述补冷空气管在第一截止阀远离反应罐体的一端设有第一抽气泵。

优选的，所述补冷空气管在反应罐体内沿着反应罐体的宽度方向分布，且所述补冷空气管在反应罐体内的部分开设有若干出气孔，所述出气孔沿反应罐体高度方向贯穿补冷空气管。

优选的，所述第一排气管远离反应罐体的一端连接有热交换器，所述进气管远离与反应罐体连接的一端贯穿热交换器。

优选的，所述热交换器包括与第一排气管连通的热交换盒，所述热交换盒远离第一排气管的一端连通有第二排气管，所述进气管贯穿热交换盒。

优选的，所述进气管上连通有供氮气流通的流通管，所述流通管上设有第二截止阀，所述进气管在与流通管连接位置远离反应罐体的一侧设有第三截止阀。

综上所述，本实用新型具有以下有益效果：

（1）、当挥发性有机物从进料管进入反应罐体内后，进气管将空气也通入反应罐体，此时挥发性有机物和空气依次进入第一支撑板上方、第二支撑板上方、第三支撑板上方，将挥发性有机物中醇类、醚类、酮类、烃类物质被第一催化层、第二催化层以及分子筛净化，此时挥发性有机物被多级多次净化，并被第一排气管排放，此时第一排气管中物质为二氧化碳、水，减小挥发性有机物对环境的污染，此时催化反应器是无焰燃，具有环保的作用；

（2）、分布器提高了进料管内的挥发性有机物进入第一支撑板上方的均匀性。

（3）、传热管将第一排气管内的空气的热量，传递到反应罐体内，减小各个电加热丝的使用时的功耗，节约了能源。

附图说明

图1是本实施例的结构示意图；

图2是图1中的a部的放大结构示意图；

图3是本实施例的用于体现补冷空气管的结构示意图；

图4是本实施例的用于体现传热管的结构示意图。

图中：1、反应罐体；11、进料管；12、进气管；121、流通管；122、第二截止阀；123、第三截止阀；124、第二抽气泵；13、第一排气管；131、传热管；132、热交换器；133、热交换盒；134、第二排气管；14、第一支撑板；141、第一催化层；142、补冷空气管；143、第一截止阀；144、第一抽气泵；145、出气孔；146、第一压板；15、第二支撑板；151、第二催化层；152、第二压板；16、第三支撑板；161、分子筛；162、第三压板；17、电加热丝；18、温度控制仪；181、密封圈；19、分布器；191、分气管；192、通孔。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型作进一步详细说明。

一种多级多功能的催化反应器，如图1，包括反应罐体1，反应罐体1下端设有进料管11和进气管12，进料管11和进气管12相对设置，进气管12上设有第二抽气泵124，反应罐体1上端设有第一排气管13，反应罐体1内从下到上依次设有均带有孔的第一支撑板14、第二支撑板15、第三支撑板16，此时第一支撑板14、第二支撑板15、第三支撑板16均水平设置。

如图1，反应罐体1在第一支撑板14上方设有由炭基制成的蜂窝状的且内置有钯和铂的第一催化层141；蜂窝状的第一催化层141可为若干空心的正方体或者空心的圆柱体，此时正方体或者圆柱体上均开设有若干供钯和铂放置的放置孔；也可以使得反应罐体1在第一催化层141上方设有带孔的第一压板146，减小第一催化层141的移动，便于催化反应的发生。

如图1，反应罐体1在第二支撑板15上方设有由钛合金制成的蜂窝状的且内置有钯和铂的第二催化层151；蜂窝状的第二催化层151形状与第一催化层141一致，也可以使得反应罐体1在第二催化层151上方设有带孔的第二压板152，减小第二催化层151的移动，便于催化反应的发生。

如图1，反应罐体1在第三支撑板16上方设有内置有硅和铝的分子筛161；也可以使得反应罐体1在分子筛161上方设有带孔的第三压板162，减小分子筛161的移动，便于催化反应的发生。

如图1，反应罐体1在第一催化层141、第二催化层151、分子筛161上方均设有使得第一催化层141、第二催化层151、分子筛161上方温度逐渐升高电加热丝17以及控制加热丝温度的温度控制仪18。此时第一支撑板14和第二支撑板15之间、第二支撑板15和第三支撑板16之间以及第三支撑板16和反应罐体1上端内壁之间均有电加热丝17和温度控制仪18。温度控制仪18的检测探头与反应罐体1的连接处固定设有密封圈181（如图2），电加热丝17通过温度控制仪18与电源电性连接。此外蜂窝状的第一催化层141、第二催化层151能够吸附空气中的水汽，减小电加热丝17的生锈，延长电加热丝17的使用时间。

如图1，此时电加热丝17和温度控制仪18与公开号为cn109481956a的一种植物连续在线逆流萃取装置中的电加热丝和温度控制仪的连接结构一致，温度控制仪18的型号为xmtd-7000。

如图1，第一支撑板14和第二支撑板15之间的电加热丝17和温度控制仪18的结合使用控制第一支撑板14和第二支撑板15之间的温度为80℃-150℃，当挥发性有机物从进料管11进入反应罐体1内后，进气管12将空气也通入反应罐体1，此时挥发性有机物和空气一起进入第一支撑板14上方并在第一催化层141的作用下发生催化反应，此时挥发性有机物中的酮类、低碳类的醇、醚被净化，如甲醇、乙醚、丙酮。

如图1，第二支撑板15和第三支撑板16之间的电加热丝17和温度控制仪18的结合使用控制第二支撑板15和第三支撑板16之间的温度为200℃-250℃，随着挥发性有机物和空气继续上升到第二支撑板15上方，此时挥发性有机物中脂类、烃类物质被第二催化层151净化，如丁酯、二甲苯、己烷。

如图1，第三支撑板16和反应罐体1上端内壁之间的电加热丝17和温度控制仪18的结合使用控制第三支撑板16和反应罐体1上端内壁之间的温度为300℃-350℃，挥发性有机物和空气继续上升到第三支撑板16上方，遗留在挥发性有机物中的未被第一催化层141和第二催化层151净化的物质被第三支撑板16上的分子筛161进一步的净化。

如图1，第一催化层141、第二催化层151、分子筛161分别作为预催化床、氧化催化床、过度催化床对挥发性有机物实施多级多次净化，之后使得第一排气管13内主要物质为二氧化碳、水，减小对环境的污染，此时催化反应器是无焰燃，具有环保的作用。

如图1，反应罐体1内壁设有与进料管11连通且用于提高进料管11内的物质向第一支撑板14方向移动均匀性的分布器19。分布器19包括与进料管11连通的且沿着第一支撑板14长度方向分布的分气管191，分气管191在背离第一支撑板14的一侧开设有若干沿着第一支撑板14长度方向分布的通孔192，通孔192的孔径向远离进料管11的方向逐渐增大，相邻通孔192之间的孔距向远离进料管11的方向逐渐减小，便于从分气管191内流出的挥发性有机物能够均匀的向反应罐体1底部的方向移动，随后挥发性有机物将从反应罐体1底部均匀的向第一支撑板14方向移动，提高了进入第一支撑板14上方挥发性有机物的均匀性，此外分布器19也可以设置在进气管12的出气口，使得空气也能够均匀的进入第一支撑板14上方，便于第一支撑板14上方第一催化层141净化挥发性有机物中的物质。

如图4，在反应罐体1第一排气管13内的空气温度较高时，在第一排气管13的外壁上设有与第一排气管13连通且进入反应罐体1内的传热管131，传热管131延伸出第一支撑板14下方且传热管131下端开口，传热管131在第一催化层141、第二催化层151、分子筛161上方均沿螺旋形分布，使得传热管131与反应罐体1内的空间充分接触，便于传热管131的热量传递到反应罐体1内，此时减小了电加热丝17使用时的功耗，节约了能源。

如图3，当反应罐体1内温度较高时，反应罐体1在第一催化层141、第二催化层151、分子筛161上方均设有补冷空气管142，补冷空气管142上设有第一截止阀143，补冷空气管142在第一截止阀143远离反应罐体1的一端设有第一抽气泵144，根据需要将第一截止阀143打开，此时第一抽气泵144工作将外界冷空气抽入反应罐体1内，对反应罐体1内降温，直至降低到所需的温度。

如图3，补冷空气管142在反应罐体1内沿着反应罐体1的宽度方向分布，且补冷空气管142在反应罐体1内的部分开设有若干出气孔145，便于冷空气均匀的进入反应罐体1内，减小出现反应罐体1内局部的温度降低，而导致温度控制仪18的检测探头检测的温度出现误差，出气孔145沿反应罐体1高度方向贯穿补冷空气管142，减小补冷空气管142对挥发性有机物和空气向反应罐体1上方移动的影响。

如图1，第一排气管13远离反应罐体1的一端连接有热交换器132，进气管12远离与反应罐体1连接的一端贯穿热交换器132，热交换器132将第一排气管13内空气的温度传递到进气管12上，减小电加热丝17对空气的加热，减小能耗，节约资源。

如图1，热交换器132包括与第一排气管13连通的热交换盒133，热交换盒133远离第一排气管13的一端连通有第二排气管134，进气管12贯穿热交换盒133。

如图1，当催化反应器在进行反应过程中若温度过高导致催化反应器的反应罐体1内物质发生自燃，此时进气管12上连通有供氮气流通的流通管121，流通管121上设有第二截止阀122，进气管12在与流通管121连接位置远离反应罐体1的一侧设有第三截止阀123，打开第二截止阀122、关闭第三截止阀123即可将氮气通入反应罐体1内，此时氮气将对反应罐体1内物质起到保护作用，减小反应罐体1内自燃的发生。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，本实用新型的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本实用新型思路下的技术方案均属于本实用新型的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。