一种催化反应装置的制作方法

1.本发明涉及催化反应设备技术领域，尤其涉及一种催化反应装置。


背景技术：

2.催化反应是指在催化剂的作用下，各种有机化合物之间的反应过程，有机化合物中待反应的物料经常包括气相原料、液相原料和固相的催化剂，但由于反应釜体积较大，气、液、固三相原料一般难以在反应釜内充分混合，导致催化反应效率较低，并影响最终的产品质量。
3.为了解决上述问题，大型生产企业一般购置特定的大型催化反应装置，以保证气、液、固三相原料的充分混合。
4.但是当研究一项新型催化反应时，前期必须要在实验室进行实验室试验，实验室试验通过之后，再进行小试、中试，最后才能够进入企业进行量化生产。在上述不断的实验过程中，实验室试验数据以及小试、中试数据是量化生产的理论基础，如果实验室试验数据不准确，将直接影响量化生产的反应进程、生产效率、终产物的纯度等等，因此，实验室试验数据的准确性至关重要。
5.但是，现有技术中，实验室的催化反应装置一般都比较简单，并不能完全保证气、液、固三相原料的充分混合，最终导致实验数据的准确性下降，对量化生产产生很大的影响。
6.综上可知，现有技术在实际使用上显然存在不便与缺陷，所以有必要加以改进。


技术实现要素：

7.针对上述的缺陷，本发明的目的在于提供一种催化反应装置，其使用简单方便，比较适合实验室试验，在进行原料混合过程中，混合效果较好，反应比较充分，实验数据的精度较高，能够为后期的量化生产提供准确的理论基础。
8.为了实现上述目的，本发明提供一种催化反应装置，包括反应釜，所述反应釜的内部设置催化剂载体，所述催化剂载体的上部连接升降结构和旋转结构；所述升降结构转动连接所述催化剂载体，所述升降结构包括升降套，升降套的内部螺纹套接升降轴的螺纹段，升降轴上部的非螺纹段转动连接定位盘，且升降轴的非螺纹段向上穿出定位盘后连接驱动结构；所述升降套的外部滑动套接导向套，导向套的外周固接若干根导向杆，导向杆的顶部均固定在定位盘的底部；所述旋转结构包括旋转盘，旋转盘的内环转动连接定位盘；旋转盘的底面固接中空伸缩轴，中空伸缩轴的底面固接催化剂载体；旋转盘的上面设有环形设置的轮齿，轮齿啮合连接所述驱动结构；所述驱动结构包括齿轮箱，齿轮箱中设置相互啮合的第一从动轮和第二从动轮，第二从动轮连接升降轴，第一从动轮连接主动轴，主动轴的中部固定套接主动轮，主动轮啮合连接所述轮齿。
9.根据本发明所述的催化反应装置，所述催化剂载体包括位于中间、且用于连接升降结构和旋转结构的安装盘，所述安装盘的外周呈辐射状设置若干个骨架，相邻两个骨架
之间形成载体单元，且载体单元间隔设置，每个载体单元上均设有若干个蜂窝；所述安装盘转动连接升降套的底部，所述安装盘固接中空伸缩轴的底面。
10.根据本发明所述的催化反应装置，所述升降套的外周横截面为正多边形，所述导向套的内周横截面为与升降套的外周相同的正多边形。
11.根据本发明所述的催化反应装置，所述正多边形为正四边形、正五边形或者正六边形。
12.根据本发明所述的催化反应装置，所述升降套的外壁与导向套的内壁之间的间隙最大为3mm。
13.根据本发明所述的催化反应装置，所述升降套与导向套为间隙配合。
14.根据本发明所述的催化反应装置，所述旋转盘转动连接在定位板中，定位板固接驱动箱的内壁，驱动箱设置在反应釜的上表面。
15.根据本发明所述的催化反应装置，所述中空伸缩轴包括伸缩套筒和多个伸缩轴，每个所述伸缩轴均滑动连接所述伸缩套筒，所述伸缩套筒的底部的圆周方向均匀开设有多个第二避让槽，每个所述第二避让槽分别贯通一个第一避让槽，每个所述第一避让槽内均设有伸缩限位环，每个所述伸缩限位环的下端分别同轴固定连接一个所述伸缩轴。
16.本发明的目的在于提供一种催化反应装置，通过在反应釜的内部设置催化剂载体，催化剂载体为蜂窝状且包括若干个间隔设置的载体单元，蜂窝状的催化剂载体比表面积大，能够提高催化剂与原料的接触面积，提高反应效率；催化剂载体连接升降结构和旋转结构，能够使催化剂载体在反应釜中同时进行转动和升降，当反应釜中的原料进行反应时，间隔设置的载体单元又具有搅拌桨的功能，可以对原料进行搅拌，提高原料的混合均匀程度，提高反应效率；当反应釜中同时存在气、液、固三相原料时，由于气体原料的密度可能比较小，很快就会上升至反应釜上部，导致底部的原料或者催化剂不能与气体原料充分混合，降低反应效果，本发明的催化剂载体在反应釜中不断进行升降活动，能够使催化剂不断与位于不同高度平面上的气体原料进行混合，同时通过搅拌作用进一步提高气、液、固三相原料的混合程度，使反应充分，获得的实验数据准确度较高；另外，本发明使用简单，在实验室试验过程中，工作人员只要摇动把手，就可以驱动反应装置中的升降和转动活动。综上所述，本发明的有益效果是：使用简单方便，比较适合实验室试验，在进行原料混合过程中，混合效果较好，反应比较充分，实验数据的精度较高，能够为后期的量化生产提供准确的理论基础。
附图说明
17.图1是本发明结构示意图；图2是定位盘、旋转盘以及主动轮的配合结构示意图；图3是催化剂载体的结构示意图；图4是升降套和导向套的配合结构示意图；图5是中空伸缩轴的结构示意图；在图中：1-反应釜，2-催化剂载体，21-安装盘，22-骨架，23-载体单元，24-蜂窝；3-升降套，30-第一轴承，31-升降轴，311-螺纹段；32-导向套，33-导向杆，34-定位盘；4-旋转盘，40-第三轴承，41-轮齿，42-中空伸缩轴，421-伸缩套筒，422-伸缩轴，423-第一避让槽，424-第二避让槽，425-伸缩限位环，43-定位板，431-第四轴承；5-齿轮箱，51-第一从动轮，52-第二从动轮，53-主动轮，54-主动轴，55-把手，56-驱动箱。
具体实施方式
18.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图，对本发明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发明，并不用于限定本发明。
19.参见图1，本发明提供了一种催化反应装置，包括反应釜1，反应釜1的内部设置催化剂载体2，催化剂载体2的上部连接升降结构和旋转结构。
20.参见图3，催化剂载体2包括位于中间、且用于连接升降结构和旋转结构的安装盘21，安装盘21的外周呈辐射状设置若干个骨架22，相邻两个骨架22之间形成载体单元23，且若干个载体单元23之间相互间隔设置（即，相邻两个载体单元23之间设有预设角度的间隔距离），每个载体单元23上均设有若干个蜂窝24。每个蜂窝24上均设置有催化剂涂层，催化剂涂层的表面分散有催化剂活性组分；催化剂涂层为具有大比表面积的氧化物材料（如氧化铝、氧化钛）；通过蜂窝状的催化剂载体2的设置，能够提高催化剂与原料的接触面积，提高反应效率；同时，间隔设置的载体单元23又具有搅拌桨的功能，反应釜1中的原料进行反应时，间隔设置的载体单元23可以对原料进行搅拌。
21.参见图1，升降结构转动连接催化剂载体2，升降结构包括升降套3，升降套3的底部转动连接安装盘21，例如升降套3的底部固定连接第一轴承30，第一轴承30固定连接安装盘21，第一轴承30能够为轴承座，第一轴承30的主体固定连接安装盘21，第一轴承30的转动体固定连接升降套3，使升降套3能够相对安装盘21转动并能够承受一定的轴向力，使升降套3在相对安装盘21转动的同时能够同时上下移动，本发明通过以上结构实现升降机构与催化剂载体2的转动连接；由于轴承座为现有技术，本发明不再进行详细描述；升降套3的内部螺纹套接升降轴31的螺纹段311，升降轴31上部的非螺纹段转动连接定位盘34，例如定位盘34同轴固定连接轴承，轴承转动连接升降轴31的非螺纹段，实现升降轴31的非螺纹段与定位盘34的转动连接，升降轴31的非螺纹段向上穿出定位盘34后连接驱动结构；升降套3的外部滑动套接导向套32，导向套32的外周固接若干根导向杆33，导向杆33的顶部均固定在定位盘34的底部。
22.参见图4，升降套3的外周横截面为正多边形，导向套32的内周横截面为与升降套3的外周相同的正多边形，正多边形可以为正四边形、正五边形或者正六边形；本发明通过以上结构使升降套3能够相对导向套32进行相对移动，通过升降套3无法相对导向套32进行转动。
23.使用过程中，定位盘34固定不发生转动（固定方式参见下文），则导向杆33和导向套32固定不发生转动；通过驱动结构驱动升降轴31旋转，由于升降轴31与升降套3螺纹套接，且升降套3受导向套32的限定无法转动，因此，升降轴31旋转时，升降套3只能在导向套32中进行升降活动，升降套3底部连接的催化剂载体2能够进行升降活动。
24.为了保证升降套3只能在导向套32的内部上下滑动，而不能在导向套32的内部发生转动，优选的，升降套3的外壁与导向套32的内壁之间的间隙最大为3mm；本发明中，升降套3与导向套32为间隙配合。
25.参见图1和图2，旋转结构包括旋转盘4，旋转盘4的内环转动连接定位盘34，旋转盘4为环形结构，旋转盘4的内环固定有第三轴承40，第三轴承40固定连接定位盘34，,使旋转盘4能够相对于定位盘34发生转动，第三轴承40优选为深沟球轴承，使旋转盘4能够相对于
定位盘34转动，同时旋转盘4与定位盘34在轴线方向无法相对移动；参见图1和图3，旋转盘4的底面固接中空伸缩轴42，中空伸缩轴42的底面固接催化剂载体2，例如中空伸缩轴42的底面通过固接安装盘21实现中空伸缩轴42的底面与催化剂载体2的连接，中空伸缩轴42转动连接反应釜1，中空伸缩轴42的外周上部通过与反应釜1的顶盖之间设有第五轴承，第五轴承优选为深沟球轴承，使中空伸缩轴42能够相对反应釜1转动，同时中空伸缩轴42在轴线方向无法相对反应釜1移动，中空伸缩轴42为桶状结构，升降套3、升降轴31、螺纹段311、导向套32、导向杆33均设置在中空伸缩轴42中；旋转盘4的上面设有环形设置的轮齿41，轮齿41啮合连接驱动结构。
26.其中，参见图1和图5，中空伸缩轴包括伸缩套筒421和多个伸缩轴422，伸缩套筒421的上端固定连接旋转盘4的底面，伸缩轴422的下端固定连接安装盘21；每个伸缩轴422均滑动连接伸缩套筒421，伸缩套筒421为桶状结构，升降套3、升降轴31、螺纹段311、导向套32、导向杆33均设置在伸缩套筒421的内侧；伸缩套筒421的底部的圆周方向均匀开设有多个第二避让槽424，每个第二避让槽424均由伸缩套筒421的底部向上延伸，每个第二避让槽424分别贯通一个第一避让槽423，每个第一避让槽423均由第二避让槽424的上端向上延伸，第一避让槽423的直径尺寸大于第二避让槽424的直径尺寸，每个第一避让槽423内均设有伸缩限位环425，伸缩限位环425能够相对第一避让槽423上下移动，伸缩限位环425的下端面能够活动接触第一避让槽423的底部，每个伸缩限位环425的下端分别同轴固定连接一个伸缩轴422，每个伸缩轴422均设置在对应的第一避让槽423内侧并向下延伸至伸缩套筒421的外侧，伸缩轴422的直径尺寸小于第二避让槽424的直径尺寸。本发明通过以上结构使伸缩轴422能够相对伸缩套筒421上下移动，伸缩套筒421转动时能够带动多个伸缩轴422同时转动，伸缩限位环425能够限制伸缩轴422的高度位置，避免伸缩轴422脱离与伸缩套筒421的连接。
27.使用过程中，当通过驱动结构使旋转盘4发生转动时，旋转盘4底面固接的中空伸缩轴42发生转动，则中空伸缩轴42带动其底部固接的催化剂载体2发生转动（同时，当催化剂载体2进行升降活动时，中空伸缩轴42进行上下的伸缩活动）。
28.由于升降套3通过第一轴承30转动连接安装盘21，因此，催化剂载体2发生转动时，并不影响升降套3与安装盘21的连接关系。通过上述技术方案，本发明实现催化剂载体2的同时转动和升降。
29.优选的，旋转盘4转动连接在定位板43中，定位板43内侧固定有第四轴承431，第四轴承431固定连接旋转盘4，第四轴承431优选为深沟球轴承，使旋转盘4能够相对定位板43转动，定位板43固接驱动箱56的内壁，驱动箱56设置在反应釜1的上表面。通过定位板43能够对旋转盘4的高度位置进行定位，同时能够对定位盘34的高度位置进行定位，提高旋转盘4和定位盘34的稳定性。
30.参见图1，驱动结构包括齿轮箱5，齿轮箱5的上下两侧分别固接驱动箱56的顶部和定位盘34（驱动箱56的设置使定位盘34固定不发生转动）；齿轮箱5中设置相互啮合的第一从动轮51和第二从动轮52，第二从动轮52连接升降轴31，第一从动轮51连接主动轴54，主动轴54的中部固定套接主动轮53，参见图2，主动轮53啮合连接轮齿41，主动轴54的端部还连接把手55。
31.工作过程中，主动轴54转动，则主动轮53和第一从动轮51均发生转动，主动轮53的
转动驱动旋转盘4发生转动（定位盘34固定不动），则催化剂载体2能够转动。第一从动轮51的转动使第二从动轮52发生转动，则升降轴31发生转动，催化剂载体2进行升降活动。
32.综上所述，本发明通过在反应釜的内部设置催化剂载体，催化剂载体为蜂窝状且包括若干个间隔设置的载体单元，蜂窝状的催化剂载体比表面积大，能够提高催化剂与原料的接触面积，提高反应效率；催化剂载体连接升降结构和旋转结构，能够使催化剂载体在反应釜中同时进行转动和升降，当反应釜中的原料进行反应时，间隔设置的载体单元又具有搅拌桨的功能，可以对原料进行搅拌，提高原料的混合均匀程度，提高反应效率；当反应釜中同时存在气、液、固三相原料时，由于气体原料的密度可能比较小，很快就会上升至反应釜上部，导致底部的原料或者催化剂不能与气体原料充分混合，降低反应效果，本发明的催化剂载体在反应釜中不断进行升降活动，能够使催化剂不断与位于不同高度平面上的气体原料进行混合，同时通过搅拌作用进一步提高气、液、固三相原料的混合程度，使反应充分，获得的实验数据准确度较高；另外，本发明使用简单，在实验室试验过程中，工作人员只要摇动把手，就可以驱动反应装置中的升降和转动活动。综上所述，本发明的有益效果是：使用简单方便，比较适合实验室试验，在进行原料混合过程中，混合效果较好，反应比较充分，实验数据的精度较高，能够为后期的量化生产提供准确的理论基础。
33.当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。