一种催化合成用微波竖式炉

1.本实用新型涉及微波设备技术领域，具体涉及一种催化合成用微波竖式炉。


背景技术：

2.气体催化合成主要指的是将含碳资源例如生物质、天然气、煤等经转化为co、h2后，再进一步经费托合成催化转化制备液态可燃性烯烃，通过高碳资源的碳资源与低碳资源的氢资源进行耦合，可以大大减少传统高碳资源利用过程中的碳排放。制备烯烃过程中，主要通过co、h2混合气体在高温下催化合成，在此过程中加热的均匀性直接影响到反应的转化率以及反应的完成率。常规加热设备如电加热炉、燃气窑加热速率低、能耗高，且均匀性差。因此，亟需开发一种加热速率高、均匀性好、气密性好的装置来提高气体合成效率。


技术实现要素：

3.本实用新型的目的在于提供一种催化合成用微波竖式炉，解决现有加热设备加热速率低、能耗高的问题。
4.为解决上述的技术问题，本实用新型采用以下技术方案：一种催化合成用微波竖式炉，其特征在于：包括同轴设置的反应管、保温层、壳体，壳体外侧壁上设置有微波发生装置，壳体外侧壁上设置有安装支架，壳体顶部密封连接有第一固定管，第一固定管顶部密封设置有进气管，壳体底部密封连接有第二固定管，第二固定管侧壁上设置有出气管，第二固定管底部插接有k型热电偶，反应管一端密封插接在第一固定管内，反应管另一端密封插接在第二固定管内。
5.更进一步的技术方案是所述壳体外侧壁上沿其长度方向分布有两个红外测温装置；所述微波发生装置沿壳体长度方向设置有两组，其中一组为两个且与红外测温装置相对设置，另一组为三个且沿壳体长度方向均匀分布。
6.更进一步的技术方案是所述反应管内设置有隔板，隔板上方放置吸附有催化剂的吸波载体。
7.更进一步的技术方案是所述第一固定管两端设置有连接法兰，第一固定管顶部焊接有进气管，第一固定管内侧壁上设置有凹槽，凹槽内设置有密封圈。
8.更进一步的技术方案是所述第二固定管两端设置有连接法兰，第二固定管侧壁上焊接有出气管，第二固定管内侧壁上设置有凹槽，凹槽内设置有密封圈，第二固定管底部内侧壁向内凸形成限位台阶，反应管另一端位于限位台阶上。
9.更进一步的技术方案是所述壳体与第一固定管直接设置有第一循环水冷套管，第一循环水冷套管由同轴设置的内管和外管构成，内管和外管之间形成冷却水容纳腔，外管侧壁上分别设置有进水管和出水管，进水管和出水管分别与循环冷却水机的出水口和进水口连接，反应管顶部穿过第一循环水冷套管后插接在第一固定管内。
10.更进一步的技术方案是所述壳体与第二固定管之间设置有第二循环水冷套管，第二循环水冷套管由同轴设置的内管和外管构成，内管和外管之间形成冷却水容纳腔，外管
侧壁上分别设置有进水管和出水管，进水管和出水管分别与循环冷却水机的出水口和进水口连接，反应管底端穿过第二循环水冷套管后插接在第二固定管内且端部顶压在固定台阶上。
11.工作原理：使用时，将预热后的反应气体按适当比例从进气管送入反应管内，开启微波发生装置，加热反应管内的反应气体，合成后的生成物通过底部出气管进入收集装置内。
12.与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：
13.1.采用微波快速均匀地加热，加快气体的催化合成，提高气体合成效率。
14.2.通过在反应管内设置隔板、放置吸附有催化剂的吸波载体，通过吸波材料进一步提高加热速率。
15.3.通过在固定管内设置密封圈，实现反应管与固定管之间的密封装配，提高反应管的气密性。通过拆卸固定管，可以快速更换反应管，便于进行检修和维护。
16.4.通过循环水冷套管的设置，对反应管局部进行降温，避免反应区高温使密封圈损坏，延长密封圈的使用寿命，进一步提高装置的气密性。
17.5.为使反应管内温度场更加均匀，微波发生装置沿壳体长度方向均匀分布；为使测温更加精准，反应管底部设置有k型热电偶，壳体上分布有两个红外测温装置，通过多点测温，严格监控反应管内温度。
附图说明
18.图1为本实用新型的结构示意图。
19.图2为图1中的c
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c剖视图。
20.图3为图2中a部位放大图。
21.图4为图2中b部位放大图。
22.图中：1
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反应管，2
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保温层，3
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壳体，4
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微波发生装置，5
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安装支架，6
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隔板，7
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第一固定管，8
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进气管，9
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第二固定管，10
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出气管，11
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k型热电偶，12
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密封圈，13
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限位台阶，14
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第一循环水冷套管，15
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第二循环水冷套管，16
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红外测温装置，17
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吸附有催化剂的吸波载体。
具体实施方式
23.为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
24.图1、2示出了一种催化合成用微波竖式炉，包括同轴设置的反应管1、保温层2、壳体3，反应管1采用石英玻璃管，保温层2采用多晶莫来石材料制作，壳体3可采用不锈钢材料，壳体3沿其长度方向分布有两个红外测温装置16。壳体3外侧壁上设置有微波发生装置4。微波发生装置4一共设置有五个，分为两组设置，其中一组沿壳体3长度方向均匀分布有三个，壳体3外侧壁上设置有安装支架5，安装支架5与微波发生装置4相对设置，安装支架5便于壳体3的装配。另一组微波发生装置两个，与红外测温装置16相对设置。其中，温度调控的原理为控制系统根据红外测温装置16测得的温度对微波发生装置4的功率等参数进行及
时调整，根据位置较高的一个红外测温装置16调控位于其上方、相对位置、其下方最近的微波发生装置4的功率，根据位置较低的红外测温装置16调控位于其下方、相对位置的微波发生装置4的功率。反应管1内设置隔板6，隔板6上方设置有吸附有催化剂的吸波载体17，吸附有催化剂的吸波载体17采用碳化硅粉与催化剂粉经造粒制球后得到。
25.如图3所示，所述壳体3顶部通过法兰密封连接有第一循环水冷套管14，第一循环水冷套管14由同轴设置的内管和外管构成，内管和外管之间形成冷却水容纳腔，外管侧壁上分别设置有进水管和出水管，进水管和出水管分别与循环冷却水机的出水口和进水口连接，第一循环水冷套管14顶部设置有第一固定管7。第一固定管7两端设置有连接法兰，第一固定管7顶部焊接有进气管8，第一固定管7内侧壁上设置有凹槽，凹槽内设置有密封圈12。反应管1一端穿过第一循环水冷套管14后密封插接在第一固定管7内，密封圈12采用石墨材料或耐高温的氟橡胶制成。
26.如图4所示，所述壳体1底部通过法兰密封连接有第二循环水冷套管15，第二循环水冷套管15由同轴设置的内管和外管构成，内管和外管之间形成冷却水容纳腔，外管侧壁上分别设置有进水管和出水管，进水管和出水管分别与循环冷却水机的出水口和进水口连接，第二循环水冷套管15底部通过法兰连接有第二固定管9，第二固定管9两端设置有连接法兰，第二固定管9侧壁上焊接有出气管10，第二固定管9内侧壁上设置有凹槽，凹槽内设置有密封圈12，第二固定管9底部内侧壁向内凸形成限位台阶13，反应管1另一端穿过第二循环水冷套管15后插接在第二固定管9内且端部顶压在固定台阶13上。
27.这样的设置便于反应管1的更换，当需要更换管径更小的反应管1时，将第一固定管7拆下，可以将反应管1取出，再更换对应管径大小的第一循环水冷套管14、第二循环水冷套管15、第二固定管9后，将小管径的反应管1装好后，再将对应管径的第一固定管7装好即可。为方便装置，各循环水冷套管、固定管之间采用法兰加密封圈密封固定。进气管8、k型热电偶11也采用法兰固定并伸入反应管1内。当石英玻璃管老化需要更换新的反应管1时，将第一固定管7连同进气管8拆下，即可实现反应管1的更换，更换方式简单快捷。
28.尽管这里参照本实用新型的多个解释性实施例对本实用新型进行了描述，但是，应该理解，本领域技术人员可以设计出很多其他的修改和实施方式，这些修改和实施方式将落在本技术公开的原则范围和精神之内。更具体地说，在本技术公开、附图和权利要求的范围内，可以对组成部件或布局进行多种变形和改进。除了对组成部件或布局进行的变形和改进外，对于本领域技术人员来说，其他的用途也将是明显的。