一种催化反应器的制作方法

本实用新型涉及化工设备技术领域，特别涉及一种催化反应器。

背景技术：

在化工生产行业中，很多反应的副产物能够回收利用，通过一定的后续处理，得到想要的产品。例如，在己二酸行业中，副产物为含有高浓度有机物的氮气，其中的氮气是可以回收利用的，因此，需要去除掉混在氮气中的高浓度有机物，既能够达到环保的要求，并能产生经济效益。

现有的用于处理此类混有有机物的氮气等可回收气体的反应设备为催化反应器，包括一个反应筒体，反应筒体内设置有一层用于和有机物进行催化反应的催化剂层，含有高浓度有机物的原料气从反应筒体的上部进入，向下进入催化剂层，有机物与催化剂层中的催化剂反应，消耗掉部分有机物，达到筒体底部后，通过两台循环压缩机将筒体底部经过催化反应后的气体抽到筒体的上部，使反应气体上下往复循环进行催化反应，直到气体中的有机物浓度降低到规定浓度时，结束催化反应，得到回收气体。现有催化反应器虽然能够实现有机物的处理，得到回收气体，但是，反应设备需要设置循环压缩机，增大了设备成本，且反应后的气体问题较高，需要后续专门的设备进行冷却，进一步提高了成本。

综上所述，如何解决设备成本高的问题，成为了本领域技术人员亟待解决的问题。

技术实现要素：

有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种催化反应器，以降低含有高浓度有机物的可回收气体的回收成本。

为达到上述目的，本实用新型提供以下技术方案：

一种催化反应器，包括密封筒体，所述密封筒体的底部设置有出料口，所述密封筒体沿其轴向由上至下分成至少两个彼此连通的催化反应区，每个所述催化反应区内均设置有：

气体分布器，用于向对应的所述催化反应区内通入含有有机物的原料气；

催化剂填料筒，位于所述气体分布器的下方，用于装填与有机物反应的催化剂。

优选的，在上述的催化反应器中，所述密封筒体包括筒体、顶部封头和底部封头，所述筒体的上下两端分别与所述顶部封头和所述底部封头密封连接。

优选的，在上述的催化反应器中，所述筒体由至少两个筒段密封组装而成，每个催化剂填料筒对应设置于一个所述筒段内。

优选的，在上述的催化反应器中，所述顶部封头的顶部安装有一个所述气体分布器，该气体分布器为顶部气体分布器，所述顶部封头的顶端开设有进气口，所述顶部气体分布器的上端与所述进气口连通。

优选的，在上述的催化反应器中，所述顶部气体分布器包括多个同轴套装的喇叭喷管，相邻两个所述喇叭喷管之间形成环形锥状气流通道。

优选的，在上述的催化反应器中，设置于所述筒体内的所述气体分布器为中间气体分布器，所述中间气体分布器包括：

主流通管，一端开口且穿过所述筒体的筒壁外部，另一端封闭且固定于所述筒体内；

若干个分支管，均连通设置于所述主流通管上，每个所述分支管的管壁上开设有多个出气孔。

优选的，在上述的催化反应器中，所述中间气体分布器为分体组装结构。

优选的，在上述的催化反应器中，所述密封筒体的筒壁上开设有若干人孔。

优选的，在上述的催化反应器中，所述催化反应区的数量为三个、四个或五个。

优选的，在上述的催化反应器中，所述催化剂填料筒吊装于所述密封筒体内。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

本实用新型中的催化反应器，在密封筒体内沿其轴向分成至少两个彼此连通的催化反应区，每个催化反应区内均设置有气体分布器和催化剂填料筒，且催化剂填料筒位于气体分布器的下方。原料气通过气体分布器向催化反应区内通入含有有机物的原料气，原料气在通过催化剂填料筒时，原料气中的有机物与催化剂填料筒内装填的催化剂进行反应，消耗掉有机物。

工作时，先从位于上部的第一层催化反应区的气体分布器通入原料气，原料气在第一层的催化剂填料筒内进行有机物的催化反应，消耗了一部分有机物，反应后的原料气具有较高的温度，反应后的原料气继续向下部第二层催化反应区流动，与此同时，通过第二层的气体分布器向第二层催化反应区内通入新的原料气，新的原料气与第一层反应后的原料气汇合，新的原料气对第一层反应后的原料气进行降温，同时，第一层反应后的原料气对新的原料气中的有机物浓度进行稀释，汇合后的原料气再一起通过第二层的催化剂填料筒，进行有机物的催化反应，进一步消耗有机物，降低原料气中有机物的浓度，依次类推，上一层反应后的原料气与下一层进来的新的原料气混合后进行催化反应，逐层进行有机物的稀释和消耗，以及降温，最后得到降低至浓度要求的回收气体，回收气体从密封筒体底部的出料口排出。不需要设置循环压缩机和降温设备，从而降低了成本。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的一种催化反应器的结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的一种催化反应器的顶部气体分布器的剖视图；

图3为图2中的顶部气体分布器的俯视图；

图4为本实用新型实施例提供的一种催化反应器的中间气体分布器的结构示意图；

图5为图4中的中间气体分布器的俯视图；

图6为图5中B-B截面的剖视图。

在图1-图6中，1为筒体、2为底部封头、3为顶部封头、4为进气口、5为出料口、6为顶部气体分布器、61为喇叭喷管、62为环形锥状气流通道、7为催化剂填料筒、8为中间气体分布器、81为主流通管、82为分支管、83为出气孔、9为人孔、A为催化反应区。

具体实施方式

本实用新型的核心是提供了一种催化反应器，降低了含有高浓度有机物的可回收气体的回收成本。

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

请参考图1，本实用新型实施例提供了一种催化反应器，包括密封筒体，密封筒体的底部设置有出料口5，密封筒体沿其轴向由上至下分成至少两个彼此连通的催化反应区A，每个催化反应区A内均设置有气体分布器和催化剂填料筒7；其中，气体分布器用于向其所在的催化反应区A内通入含有有机物的原料气；催化剂填料筒7位于同一个催化反应区A内的气体分布器的下方，用于装填与有机物反应的催化剂。

上述催化反应器的工作原理和工作过程是：开始时，先将达到催化反应温度的含有有机物的原料气从位于上部的第一层催化反应区A内的气体分布器进入第一层催化反应区A内，原料气向下经过第一层催化剂填料筒7中，原料气中的有机物与第一层催化剂填料筒7内填装的催化剂进行催化反应，消耗掉部分有机物。经过第一层催化反应后的原料气继续向下移动，进入位于下部的第二层催化反应区A，与此同时，通过第二层催化反应区A内的气体分布器将常温的新的原料气送入到第二催化反应区A内，新的原料气与经过第一层催化反应的原料气混合后一起进入第二层催化反应区A内的催化剂填料筒7内进行再次的催化反应，进一步消耗有机物。在第二层催化反应区A内，新的原料气对第一层反应后的原料气进行降温，同时，第一层反应后的原料气对新的原料气中的有机物浓度进行稀释。依次类推，上一层反应后的原料气进入下一层催化反应区A内，与下一层进来的新的原料气混合，并在下一层中进一步进行催化反应，逐层进行有机物的稀释和消耗，以及降温，最后得到降低至浓度要求的回收气体，回收气体从密封筒体底部的出料口5排出。

可以看出，本实用新型中的催化反应器通过由上至下依次经过至少两次催化反应，通过下层的新的原料气对上一层反应后的原料气进行降温，上一层的原料气可以稀释下一层新的原料气的有机物浓度，能够实现含有有机物的回收气体的有效回收。同时，不需要设置循环压缩机，从而降低了回收气体的回收成本，通过自身进行温度的控制，不需要额外的设备进行降温，因此，进一步降低了成本。

如图1所示，在本实施例中，密封筒体包括筒体1、顶部封头3和底部封头2，筒体1的上下两端分别与顶部封头3和底部封头2密封连接。顶部封头3和底部封头2均与筒体1可拆卸地连接，能够方便内部部件的安装布置。

进一步地，在本实施例中，筒体1由至少两个筒段密封组装而成，每个催化剂填料筒7对应设置于一个筒段内。通过将筒体1分段，可以更加方便地安装内部零部件，最后再将筒体1整体组装。当然，筒体1还可以是一体结构，只是安装制造不方便。

在本实施例中，顶部封头3的顶部安装有一个气体分布器，该气体分布器为顶部气体分布器6，顶部封头3的顶端开设有进气口4，顶部气体分布器6的上端与进气口4连通。顶部气体分布器6是上部第一层催化反应区A内的气体分布器，将顶部气体分布器6设置于顶部封头3的顶部，方便进气，节省空间。顶部气体分布器6用于通入达到催化反应温度的原料气。当然，第一层催化反应区A内的气体分布器还可以设置于筒体1上，只要能够实现进气即可。

如图2和图3所示，本实施例提供了一种具体的顶部气体分布器6，其包括多个同轴套装的喇叭喷管61，相邻两个喇叭喷管61之间形成环形锥状气流通道62。喇叭喷管61的较小一端与进气口4连通，原料气从较小的一端进入顶部气体分布器6，通过环形锥状气流通道62的扩口结构将原料气均匀分布于下方的催化剂填料筒7内。该顶部气体分布器6吊装于顶部封头3的顶部。当然，顶部气体分布器6还可以是其它结构，如由多个呈辐射状的管组成，每个管上开设有多个喷气孔，只要能够实现原料气的均匀分布即可。并不局限于本实施例所列举的结构形式。

如图1、图4-图6所示，在本实施例中，设置于筒体1内的气体分布器为中间气体分布器8，中间气体分布器8包括主流通管81和若干个分支管82；其中，主流通管81的一端穿过筒体1的筒壁外部，此端开口，另一端封闭且固定于筒体1内；所有的分支管82均连通设置于主流通管81上，每个分支管82的管壁上开设有多个出气孔83。优选地，分支管82水平布置于主流通管81的两侧，且分支管82的轴线与主流通管81的轴线垂直，分支管82的末端封闭，出气孔83开设于分支管82的下侧管壁上，出气孔83的轴线与经过分支管82轴线的竖直面之间存在一定的夹角，优选为20°～45°。能够将原料气更均匀地分布于下方的催化剂填料筒7中。当然，中间气体分布器8还可以是其它结构，如进口设置于筒体1的侧面，筒体1内部的部分为水平布置的至少两圈环形管，环形管上设置有出气孔，同样能够实现原料气的均匀分布。

更进一步地，如图5所示，在本实施例中，上述的中间气体分布器8为分体组装结构，即主流通管81为分段组装结构，每段上均安装若干个分支管82，通过法兰将分段的主流通管81组装。这样的结构更加方便制造。当然，中间气体分布器8还可以为一体结构。

如图1所示，为了方便为催化反应器内部结构进行维护，在本实施例中，密封筒体上开设有若干人孔9。优选地，每个催化反应区A的密封筒体的筒壁上均开设有人孔9，顶部封头的顶部还设置有人孔9。

在本实施例中，催化反应器的催化反应区A的数量可以为三个、四个或五个。优选为三个，通过三层催化反应，能够有效降低回收气体中的有机物浓度，使有机物浓度降小于20ppm。当然，催化反应区A的数量还可以是两个，只要能够完成有机物的催化反应，达到要求的浓度即可。

如图1所示，在本实施例中，催化剂填料筒7吊装于密封筒体内，通过在筒体1内壁上设置支撑台，将催化剂填料筒7挂装与支撑台上，实现吊装。

本实用新型中的催化反应器可应用于含有高浓度有机物的氮气的催化反应，以得到较为纯净的氮气。当然，还可应用于其他含有有机物的待回收气体的催化反应。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。