[实用新型]一种径向微催化反应单元

说明书

技术领域

本实用新型涉及化工机械领域，具体地，涉及一种径向微催化反应单元。

背景技术

固定床反应器主要包括轴向固定床反应器和径向固定床反应器两种类型。轴向固定床反应器设计、加工过程相对容易、操作简单，但存在反应器设备尺寸庞大、床层压降大、容易出现局部飞温、移热缓慢、转化率低以及放大效应明显等问题。径向床反应器高径比较大、床层压降小且反应物在催化剂床层停留时间短，但很难实现反应物在径向上的均匀分布，并且单位催化剂床层的生产强度较低。

为了克服传统化工中存在的传热、传质效率低的问题，二十世纪八九十年代兴起了微化工技术。微反应器作为微化工技术的核心组成部分，它是以毫米、微米为量级的化学反应系统。一方面微反应器具有微尺度化、较大的比表面、扩散距离短、停留时间短以及阻力小等特点，其传质、传热和反应效果较普通反应器高1至3个数量级；另一方面，可以根据实际的工业生产能力要求，通过具有功能化的微反应器模块集成以及数量的增减达到控制和调节生产，有利于实现设备的最大利用效率，同时缩短设备的加工时间。

近年来，将微通道反应器在气固相催化反应和液固相催化反应中的应用受到越来越多的关注。公告号为CN202893334U的中国专利，采用钛合金板式结构，每个钛合金冷却盖板内设置有冷却仓和反应仓，该微通道反应器具有能够承受高压和抗蚀性，不足之处在于反应物在反应仓内停留时间短，生产效率较低。公告号为CN2035404511U、CN103418321B的中国专利，公开了一种通道流速均布的层叠型微通道反应器。将多层的反应板层叠设置，优点在于可以扩大反应规模、提高反应效率且压降低，不足之处在于该微通道反应器不能承受高压。CN104258796A则公开了一种高通量多层螺旋绕管微通道反应器，该反应器具有移热能力强、易于放大和成本低等优势，主要应用于液相反应。

综上所述，现有的微通道反应器还存在无法承受高压、反应效率低和原料停留时间短等不足。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种径向微催化反应单元，该径向微催化反应单元可以解决现有的微通道反应器存在的无法抗高压、反应效率低以及原料停留时间短的技术问题。该径向微催化反应单元能够用于反应体积变化的反应，通过组件的模块集成以及数量的增减达到控制和调节生产，并且催化剂使用量少，压降低、停留时间短、原料转化率高且无气体偏流和短路现象。

为了实现上述目的，本实用新型提供一种径向微催化反应单元该径向微催化反应单元包括圆筒形的筒体，筒体的中空部分形成为中心管，筒体的顶端整体封闭，中心管的底端开口，筒体的侧壁上具有一个或多个径向设置并且贯穿所述侧壁的微反应通道，微反应通道内设置有与该微反应通道同轴的用于增加流体湍动作用的导流组件。

可选地，微反应通道的内表面和/或导流组件的外表面负载有催化活性组分。

可选地，微反应通道内任意一段的直径沿着从微反应通道的微通道外侧开口到微反应通道的微通道内侧开口的方向逐渐减小或不变；微反应通道的任意横截面的直径在2-55毫米的范围内；

可选地，微通道外侧开口的直径与微通道内侧开口的直径的比值为(1.1-25)：1。

可选地，所有微反应通道的内部空间的总体积为筒体的总体积的30-90％。

可选地，微反应通道为选自锥形管、喇叭形管、Y形管和梯形管中的其中一种。

可选地，导流组件包括与径向微反应通道固定连接的固定轴和固定连接在固定轴上的导流元件，导流元件朝向径向微反应通道的进气方向的一端为凸形。

可选地，导流元件为选自半球体、半球面、球面、球体、实心锥体、锥形面和空心锥体中的至少一种.

可选地，实心锥体、锥形面和空心锥体的底面直径以及半球体、半球面、球面和球体的球面直径均小于微通道外侧开口的直径与微通道内侧开口的直径中的较大者，实心锥体、锥形面和空心锥体的高度不大于微反应通道长度的0.9倍；

可选地，相邻两个导流元件的间距不小于所述实心锥体、锥形面和空心锥体的底面直径或半球体、半球面、球面和球体的球面直径。

与现有技术相比，本实用新型提供的径向微催化反应单元，具有如下优点：

1、采用涂覆反应活性组分于微通道内表面和/或导流元件的外表面，活性金属使用量为同等处理能力常规固定床反应器所用量的1％～85％，节约了活性金属的使用量，特别能够降低贵金属催化剂的生产成本；