一种固体催化剂催化气液反应用S形流体流动路径装置的制作方法

本技术涉及气液反应装置，尤其涉及一种固体催化剂催化气液反应用s形流体流动路径装置。

背景技术：

1、气液催化反应在化工领域较为普遍，是在催化剂催化作用下，气液接触所进行的化学反应。常见的反应有：（1）废气处理，例如：含s、n 、f等有害元素的废气经液体在固体催化剂作用下吸收净化处理。（2）有机液体加氢反应，例如：环己烯加氢反应，将环己烯配制成有机溶液后，控制氢气泵入压力，在钯碳催化剂催化80℃下反应。然而，这些反应均需要借助催化反应装置，而且催化反应装置结构与催化剂利用效率、产物品质存在着密切的关系，因此，现有技术中开展了大量关于气液催化反应的装置。

2、例如：专利号为202123424994.4公开了具有催化臭氧氧化功能的vocs废气处理喷淋塔，包括vocs废气喷淋塔内部从上至下依次设有喷淋装置、布气装置、催化剂承托板和臭氧曝气盘，所述催化剂承托板用于承托催化臭氧氧化催化剂，其表面的布气装置以使得气体分布均匀，所述喷淋装置通过吸收液进料泵与吸收液循环池相连，该吸收液循环池通过吸收液循环泵连回至vocs废气喷淋塔底部，所述vocs废气喷淋塔底部一侧设有废气进气口、臭氧进气口，所述臭氧曝气盘底部的管路穿过臭氧进气口与臭氧发生器相连；所述vocs废气喷淋塔顶部连接有臭氧尾气破坏器。

3、再例如：专利号为202322376766.7公开了适用于气-液-固反应的连续流回路系统，具体公开在反应釜中设置的固体催化剂挡板，使固体催化剂颗粒处于流态化，增加了反应接触面积，有效提高反应速率，避免了固体催化剂颗粒流经循环泵时造成循环泵故障，避免了固体催化剂颗粒在反应器底部的沉积，造成管路堵塞。

4、再例如：专利号为202022005854.2公开了加氢反应过程中固体催化剂连续循环利用装置，将连续沉降槽分为上槽体和下槽体，所述上槽体内部设置有长度从进料口延伸至下槽体的进料管，固体催化剂含量较高的下槽体安装有侧入式搅拌装置，侧入式搅拌工作的同时要尽量不扰动上槽体的上层清液，保证液体产品和固体催化剂能够连续分离，下槽体的固体催化剂在低速搅拌的条件下不会沉积堵塞，可以将含有较多固体催化剂的固液混合物从连续沉降槽底顺利出去，进而实现含有较多固体催化剂的固液混合物通过循环泵回到加氢反应釜中进行循环套用；同时也保证上槽体中的上层产品清液中残留有较少的固体催化剂，有利于降低产品清液的后续处理中过滤设备的负荷。

5、再例如：专利申请号为202410706562.1公开了循环式连续加氢反应设备，包括静态混合器、反应釜、缓冲罐、气液分离罐、收集罐、催化器过滤器、回收罐、氢气罐、催化剂罐和原料罐；静态混合器包括新催化剂加注口、回收催化剂加注口、原料口和排出口，原料罐和催化剂罐分别经对应的泵与原料口和新催化剂加注口，静态混合器的排出口与反应釜的进口连通，氢气罐通过管道与反应釜的进气口连通；反应釜的出料口经管道依次与缓冲罐、气液分离罐连接，气液分离罐的气相产出产品，液相进入收集罐中，收集罐经泵连接至催化剂过滤器中，回收罐经泵与所述回收催化剂加注口连通。本发明实现了原料与催化剂的高效混合、反应的连续进行以及产物的有效分离与催化剂的回收，降低了生产成本。

6、然而，现有技术中的气液固体催化剂催化反应装置依然存在着诸多缺陷：①难以使得固体颗粒催化在反应装置内循环流动而呈动态形式，导致固体颗粒催化剂分布不均匀，甚至沉积在挡板上，催化反应效率低；②固体颗粒催化剂随着液相产物排出，再经过滤返回利用，导致催化剂有效利用周期短，利用效率较差；③连续进料反应时，未实现多点式送气，导致气体分布不均，极易造成局部气塞现象，造成产物中杂质较高，品质较差。

7、基于上述技术缺陷，本研究团队经过立项研究连续流反应体系下固体催化剂催化气液反应而提高催化剂利用效率的项目研究基础上，对气液反应装置进行研究，构建卧式s形流道、卧式回旋流道、塔式旋流分离、立式搅动悬浮过滤的研发构思体系，结合气液反应原理及连续化生产进行考虑，为气液反应领域提供了新装置。

技术实现思路

1、本发明创造提供了一种固体催化剂催化气液反应用s形流体流动路径装置，结构简单，能够实现连续化生产，促使反应液体原料在反应体内呈波浪形流动路径，改善反应效率与效果，有助于提高产物品质。

2、具体技术方案为：

3、固体催化剂催化气液反应用s形流体流动路径装置，包括反应体，反应体左端设原料入口，且反应体右端设产物出口；反应体内设搅拌轴，且搅拌轴一端穿出反应体并连接有电动机；在反应体内的左右两端均设过滤板，且相邻过滤板之间为反应腔；反应腔内沿流体流动方向设有若干呈内中空的换热板，换热板交替设于反应腔顶部和底部，且相邻换热板在反应体外连通；位于反应体内左端的换热板上设介质出口，位于反应体内右端的换热板上设介质入口；搅拌轴与过滤板、换热板和反应体接触处均设有密封轴承；在相邻换热板间的搅拌轴上至少设有一个搅拌叶；在反应腔顶部相邻换热板间设催化剂入口和排气管；在反应腔底部相邻换热板间设进气管和清洗口。

4、通过设过滤板而避免催化剂从产物出口流出，提高反应效率，同时也能够避免堆积在原料入口处而影响进料效率；在相邻过滤板之间形成反应腔，反应腔内沿流体流动方向设有若干呈内中空的换热板，换热板交替设于反应腔顶部和底部，且相邻换热板在反应体外连通，使得反应原料液进入到反应腔内后呈s形或波浪形流动路径，提高反应停留时间，改善反应效果和效率，有助于提高反应产物品质；同时实现了连续化气液反应，提高了气液反应处理效率。

5、为了增强反应效果，提高产品品质，优选，所述反应腔内设若干过滤板，相邻过滤板间至少设有一块换热板和至少设有一个搅拌叶，且相邻过滤板间构成反应单元；在反应单元顶部，过滤板与换热板间、相邻过滤板间均设有催化剂入口和排气管；在反应单元底部，过滤板与换热板间、相邻过滤板间均设有清洗口和进气管。

6、为了实现气体循环反应而改善气体利用的彻底性，优选，所述排气管与所述进气管间设循环组件，且所述进气管上设送气泵。

7、为了能够使得气体进入到反应腔内后，在反应液体内形成大量的微小气泡，优选，所述进气管位于所述反应体内的端部设有分布头，且所述分布头上设有若干微孔。所述分布头参照浴霸结构设计。

8、更优选，所述循环组件是在所述排气管与所述进气管间设循环气泵；或所述循环组件是将所述排气管与所述送气泵进气端连通。

9、为了简化安装，实现集中收集排出的气体，优选，所述排气管顶部设集气管，所述进气管底部设分散管，所述集气管与所述分散管间设循环组件，且所述分散管上设送气泵。

10、为了避免在集气管一端连接循环组件而导致反应体内靠近连接端的气体流出速率较快，而其他排气管连接处气体流出速率较慢，影响反应体内气体整体分布均匀性，优选，所述集气管顶部中间处设集气口，所述集气口与所述循环组件连通。

11、为了改善换热调节温度的效果和效率，优选，所述反应体的壁呈双层，在所述反应体的双层壁间形成换热腔，且所述换热腔上设有介质出口和介质入口；相邻换热板在所述换热腔内连通。

12、更优选，所述反应体的壁内设有介质腔，所述介质腔与所述换热板相对应设置，且所述介质腔沿所述反应体壁盘旋使得相邻介质腔连通；所述换热板位于所述反应体的壁内端固定连接在所述介质腔内，且换热板与介质腔连通。

13、优选，所述换热板内设有隔板，且所述隔板将所述换热板内分隔为相互连通的左介质槽和右介质槽；所述换热板上设有连接件。

14、优选，所述换热板上设有换热翅片。

15、与现有技术相比，本发明创造的技术效果体现在：

16、本发明创造结构简单，易于安装，产业化推广成本低；并且能够实现气液反应的连续化生产，提高气液反应效率，同时能够延长原料物料停留时间，提高反应效果和效率，保障产物品质，降低催化剂利用成本。

17、本发明创造能够使得催化剂均匀分布在催化反应腔内，提高催化反应效率和效果。

18、本发明创造适用于液体有机物加氢反应、液体吸收尾气处理等反应体系，满足气体的循环利用或处理，提高气体利用或处理的彻底性，降低成本，提高效率。

19、本发明创造更能够实现反应原料液体与液体呈多层级接触反应，并且反应原料液在反应体内呈波浪形或s形流动路径，提高反应的彻底性，有助于提高产物的得率和产物的品质。