一种固体催化剂催化气液反应用双轴搅拌单流道卧式装置的制作方法

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双轴搅拌单流道卧式装置。

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双轴搅拌单流道卧式装置，利用隔板分隔和第一搅拌组件、第二搅拌组件的设置，使得反应液体流动路径得到延长，保障反应物料在反应体内的停留时间，并利用多点布设进气管，实现随着液体反应物料向左推进过程而分段式补充气体，使得反应液体能够随着反应程度不同而不断接触气体，改善产物品质；同时，利用多点布置排气管，避免大量气体在反应体内无法及时排除而造成送料难度较大的缺陷。

2、具体技术方案为：

3、固体催化剂催化气液反应用双轴搅拌单流道卧式装置，包括反应体，反应体内设有隔板，且所述隔板将所述反应体分隔成上流动腔和下流动腔；所述下流动腔底部设有若干进气管，且所述上流动腔顶部设有若干排气管；所述下流动腔底部靠近右端设有进料管，且所述上流动腔右端靠近顶部设有产物出口；所述反应体内靠近右端设有过滤板，且所述进料管位于所述过滤板左侧；所述下流动腔内设有能够将液体从进料管向左推进的第二搅拌组件，所述上流动腔内设有能够将液体从进料管向右推进的第一搅拌组件，且所述隔板左端与所述反应体左侧内壁间设有供上流动腔和下流动腔连通的连通口；所述隔板右端与所述过滤板间设有循环口；所述进气管连接有送气泵。

4、利用隔板将反应体分隔成上下两个流动腔，并利用流动腔连通，下流动腔内布设若干进气管，上流动腔顶部布设若干排气管，结合第一搅拌组件向右推进物料、第二搅拌组件向左推进物料的结构设计，实现连续化进料反应，且使得反应液体进入到反应体内后流动路径得到延长，使得反应液体能够与气体充分接触反应，提高反应产物品质；而且能够及时排气而避免气塞现象，降低送料难度；经在反应体内靠近右端设过滤板结构，有效避免催化剂颗粒随着产物排出，提高催化剂使用效率。

5、为了能够及时调整反应体内的温度，保障反应温度需求，同时能够使得位于下流动腔内的液体在向左流动时顶部形成波浪形流动以及使得位于上流动腔内的液体在向右流动时底部形成波浪形流动，使得向左流动过程和向右流动过程均形成多个涡流状，进而改善混料效果，提高反应产物品质，优选，所述隔板上设有若干换热板，且换热板呈内中空；所述换热板内设有分隔片，所述分隔片将所述换热板内分隔成左介质腔和右介质腔，且左介质腔和右介质腔相互连通；所述左介质腔上设有左入口，所述右介质腔上设有右入口，相邻换热板间设有连通管，且连通管两端分别安装在左入口和右入口；且位于右端的换热板上右入口上设有介质出口，位于左端的换热板上左入口上设有介质入口。优选，所述换热板垂直于所述隔板。

6、为了更好的改善换热效果，优选，所述反应体前面的壁为双层，且该双层内形成介质流动槽，所述介质流动槽上设有进管和出管；所述隔板上设有若干换热板，且换热板呈内中空；所述换热板内设有分隔片，所述分隔片将所述换热板内分隔成左介质腔和右介质腔，且左介质腔和右介质腔相互连通；所述左介质腔上设有左入口，所述右介质腔上设有右入口；所述分隔片从所述换热板内延伸并抵紧介质流动槽的内壁，使得位于右端的换热板上的右入口与进管连通，位于左端的换热板上的左入口与出管连通，且相邻换热板上的左入口与右入口通过介质流动槽连通。

7、为了保障反应液体能够从下流动腔进入到上流动腔内，优选，连通口从所述隔板左端至所述反应体左侧内壁的间距等于所述上流动腔的宽度或所述下流动腔的宽度，且所述上流动腔的宽度是所述隔板上表面至所述反应体顶部内壁的间距，所述下流动腔的宽度是所述隔板下表面至所述反应体底部内壁的间距；

8、为了能够保障进入到上流动腔内的固体颗粒催化剂能够循环流入到下流动腔内，提高利用率，并且避免大量反应产物液体流入到下流动腔内，优选，所述循环口从所述隔板右端至所述过滤板左侧的间距为0.5-3cm；更优选，所述过滤板右侧至所述反应体右侧内壁的间距为0-3cm；更优选，所述连通口是从所述隔板左端至所述反应体左侧内壁的间距；所述循环口是从所述隔板右端至所述过滤板左侧的间距；所述连通口＞连通口。

9、为了提高换热效果，所述换热板上设有若干换热翅片。

10、为了能够实现下流动腔内向左推进物料，上流动腔内向右推进物料，使得物料流动路径在反应体内形成开口向右的u形路径，同时为了降低液体物料流动难度，降低能耗，优选，所述第一搅拌组件包括沿所述上流动腔左右方向设置的右推进轴，且所述右推进轴从所述上流动腔右端穿出并连接有右推进电机，所述右推进轴上设有若干右推进搅拌叶；和/或所述第二搅拌组件包括沿所述下流动腔左右方向设置的左推进轴，且所述左推进轴从所述下流动腔右端穿出并连接有左推进电机，所述左推进轴上设有若干左推进搅拌叶；所述左推进轴上靠近左端设有上推进搅拌叶，且所述上推进搅拌叶位于所述连通口处。

11、优选，所述左推进轴与所述过滤板和所述反应体接触位置处设有密封轴承；和/或所述右推进轴与所述过滤板和所述反应体接触位置处设有密封轴承。

12、为了避免催化剂堆积在反应体的左端，优选，所述反应体的内部左侧设有过滤板，且所述过滤板右侧至所述隔板左端之间形成所述连通口；所述过滤板左侧至所述反应体内壁之间间距为1-5cm。

13、为了能够保障送气均匀化，优选，所述进气管位于所述反应体外的端部设有分散管，所述分散管连接有送气泵；

14、为了能够使得气体进入到下流动腔内后，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。

15、为了保障集气均匀化，避免影响反应体内局部气体分布量，同时实现排出气体循环利用而提高气体利用率，优选，所述排气管上设有集气管，所述集气管顶部中心位置设有集气口；所述集气口与所述进气管连通，且所述集气口与所述进气管间设有循环泵；或所述集气口经过管道连接在送气泵上。

16、与现有技术相比，本发明创造的技术效果体现在：

17、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。

18、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。

19、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。

20、本发明创造更能够实现反应原料液体与气体呈多层级接触反应，实现不断补充气体接触反应体内反应液体，提高产物得率；并且反应原料液在反应体内呈开口向右的u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。

21、本发明创造在改进的技术措施中引入若干换热板结构，使得上流动腔底部、下流动腔顶部均形成波浪形的液体流动形态，使得反应液体在向左、向右流动过程中形成若干个挤压和涡流状，增强了物料混合的均匀性，有助于提高反应产物的品质。