一种气固相磁化催化反应器的制造方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及一种气固相磁化催化反应器，属于环境保护大气污染治理领域。
【背景技术】
[0002] 近年来，大气污染问题逐渐成为环境保护领域的热门话题，尤其是对工业烟气等 的治理和其他发达国家相比仍处于技术相对落后的阶段。目前较为广泛的工业化应用的烟 气治理技术为气固相反应器。它通常由气体预分布器、均化空间、固定床层(包括催化剂床 层和惰性填料层)及出口气体收集段等区段组成。其特点是床层内流体的流动接近活塞流， 结构简单、操作方便，投资费用低，床层中催化剂机械磨损小等特点。
[0003] 气固相反应器性能优劣的重要指标之一，就是吸附剂(催化剂）床层中各部位的吸 附剂(催化剂）能否获得最大限度的利用。假设气固相反应器设计不良，会由于气流分布不 均，使吸附剂(催化剂）床层中出现死角和中毒区，致使一部分吸附剂(催化剂）超负荷而过 早失活，另一部分吸附剂(催化剂）却几乎不起作用，从而导致反应器内整个反应过程恶化， 反应性能下降。
[0004] 典型的气固相反应器，它的内部自上而下包括进气口、气体预分布器、上部均化空 间、上部惰性填料层、下部惰性填料层、支撑筛板、下部均化空间和出气口等区段。这些区段 密切联系，相互影响，并且都围绕一个共同的目标一一在低能量消耗的情况下，实现反应物 气流均匀分布于吸附剂(催化剂）床层的各个截面上，使全部催化剂都能获得均匀而充分的 利用。然而，实际操作过程中，往往存在反应物气流分布不均匀，催化剂不能均匀而充分地 被利用，以及压降损失大的问题。
[0005] 有许多研宄者寄希望通过改进烟气进入方式、固定床床体改造等，来实现实时均 匀的催化剂利用效率，这些变化确实使原有的技术得到了许多改善，尤其是对于反应器直 径不大，流体均布问题并不突出的情况，但是随着工业化进程不断推进，工业发展和规模的 扩大，工厂生产能力大型化，大直径的气固相反应器的气流均布问题日显突出。
[0006] 专利CN2075277公开了一种组合式流速均布器，类似多级挡板气体预分布器，可 以做到催化床层内的气流分布相对比较均匀但它的结构复杂，反应器压降损失较大。
[0007] 研宄大多都集中在进口气体预分布器构件本身进行，结合反应器填料层进行的研 宄则较少，而专利CN201454503也是通过对进气口的设计来实现气流均布的。
[0008] 尽管在进气口可以尽量避免回流现象，提高进气的均布性，但是对于进入床层主 体，与吸附剂(催化剂）床层反应时，仍然很难控制其均匀分布的稳定性。
【发明内容】
[0009] 本实用新型要解决气固相反应器内存在的因吸附催化剂或者填料自身大小，形状 和性质的差异，而引起的催化床层内均布不均的问题，提供一种气固相磁化催化反应器，其 包括三角隔板3、上封头4、筒体7、磁助催化层8,上封头4通过法兰5安装在筒体7上，筒 体7顶部设置有进气口 1，进气口 1下端设置有细孔筛板2,在细孔筛板2下方设有三角隔 板3,筒体7上部设置有上部均化层6,筒体7下部设置有下部均化层14,磁助催化层8通过 填料支撑板12设置在上部均化层6和下部均化层14之间，下部均化层14 一侧开有出气口 13,下部均化层14底部设置有液体流出口 15,筒体7下部设置有催化剂卸料口 11，其中磁 助催化层8包括磁场发生器17和催化剂，磁场发生器17设置在催化剂中，且其产生的磁场 方向和气流方向平行，筒体7或细孔筛板2上设置有加热器。
[0010] 所述磁场发生器17为永久磁铁9或电磁发生器18,其中永久磁铁9的磁场排布为 轴向排布的磁铁磁极方向设置相同，相邻排布的磁铁磁极相异。
[0011] 所述磁助催化层8外侧设置机械振打框架16,外接频率调控装置，振打强度为 50-200g，振打时间l-2min，振打冲程30-50mm，振打频率20-80次/min ;所述机械振打框架 16的设计有两个作用，一是为了防止吸附剂(催化剂）因局部磁化而引起的结构变化，二是 为了吸附剂(催化剂）再生时，促进已经吸附(催化）在固相微孔结构里的杂质脱除。
[0012] 本实用新型的目的是根据法拉第导磁性原理，利用目标气体的元素和氮元素的磁 性之差，配合磁场对这些气体特殊的顺磁性，在催化剂固体介质中形成一种高效的结合状 态，来提高气体在气固相催化反应器中的均布能力。氧气和氮气虽然为同一周期相邻的元 素组成的分子，但是磁性差别却非常大：氧气分子中有两个P电子成单地占据能量较高的 反键轨道，产生了分子环流，所以具有磁性，而氮气分子则不具备这样的能力。像氧气分子 两个在反键轨道上面的P电子不稳定，所以在外加电场的作用下，可以由原来无序的热运 动，转变成与外电场方向一致的运动。另外氧的磁化率为氮气的150倍，如果合理利用这一 机理，设计合理的实验条件，就能有效地利用氧气、八8成、45、!0^!1 3等顺磁性气体，以形成 磁化气，有利于实现低温微氧的条件时，还原性混合气较好的与吸附剂(催化剂）进行结合， 大大地提高吸附剂(催化剂）的综合利用效率，可以大大的延长吸附剂(催化剂）穿透时间。
[0013] 本实用新型气固相反应烟气磁化净化的方法是在常温、磁场存在条件下，将具有 顺磁性的气体在经过轴向气固相反应器中被磁化，磁化之后的气体一部分被吸附剂(催化 剂）吸附在固相微孔内部，使得吸附剂(催化剂）进而形成一定的局部磁化区域。AsH 3、H2S、 HCN、PH3等气体分子本身具有顺磁性，但是它的这种性质很少得到国内外的广泛应用，当今 大气污染控制技术方法中，无论是湿法还是干法，都需要利用溶解在水体介质中的气体或 者是吸附在固体介质中的气体来进行，而目前面临最大的问题就是气体吸附不完全，以及 局部过早穿透的问题，采用永久磁铁形成的磁场，将目标气体磁化。当新进入的可磁化气通 过床层与这些吸附有前面磁化气的吸附剂(催化剂）通过磁性凝聚作用，形成了磁性相吸的 "联合体"，使得目标气体在固体吸附剂(催化剂）介质中的均布性能大大增高，从而找到一 种能够降低能耗，成本低廉，方法简单的处理方法，满足AsH 3、H2S、HCN、？比等有顺磁性的气 体在固体介质中吸附量增大，并且还能在原有气固相反应器物理吸附、化学吸附的基础上， 提供一种"磁化物理吸附"的手段。
[0014] 上述装置进气口 1连接待净化的烟气，细口筛板2的作用是加大气流湍流，三角隔 板3的设计是为了减少由进气口直上直下而引起的局部回流，造成反应器内部气体分布不 均的问题，筒体上部设置的上部均化层6,目的是更好的实现气体均布；设置法兰5为了打 开上封头4,方便清理反应器，进行冲洗催化剂或者添加催化剂；在筒体7内的磁助催化层8 实现目标气的磁化吸附(催化）净化过程；
[0015] 本实用新型中永久磁铁可在外层包裹了防腐、机械强度大的材料，目的是防止磁 铁与目标气体发生反应，并且对于酸碱性气体，再生溶液有较高的耐腐蚀性能。
[0016] 本实用新型所述的气固相吸附剂(催化剂）是指一般常用的活性炭，分子筛，沸石， 三氧化二铝等及它们的改性产品，且具有一定机械强度，不会因磁场过大而引起床层分散 的吸附剂(催化剂)，例如有些活性炭催化剂经改性，活性中心含有部分可被磁化的金属，经 过磁化后可产生一定的磁性，从而使吸附剂(催化剂）在靠近磁铁的周围形成局部磁化区， 而离磁铁相对较远的空间形成稀疏的固相结构。为了提高催化床层的机械强度，可以采用 催化剂：沸石=1:0. 5-2的比例混合，这样磁场作用便不会使得催化床层产生过大的间隙， 使得催化效能得以提高。
[0017] 在使用永久磁铁作为磁场发生器时，在永久磁铁层之间可设置缓冲填料层，缓冲 填料层是指机械强度较大的玻璃渣、沸石等，目的是保护固定床内部磁铁轴向间距不会因 为磁力过大，压迫催化剂而发生形变。
[0018] 本实用新型所述的反应器采用的材料为不锈钢材质，防止催化剂再生阶段腐蚀等 问题。
[0019] 本实用新型所述的气体温控系统可采用在细孔筛板2下方增加一个气体预热装 置，在筒体7内部设置有温度检测器进行控制，也可以采用在筒体7外部设置加热套对反应 器进行加热恒温。
[0020] 本实用新型装置设计目的一是使进入反应器的目标气体AsH3、H2S、HCN、？成等，从 上而下流经反应器，因为自身密度比较大的缘故，相对来说会自然沉降，可以减少设备的能 量损耗；二是上部均化层6体积：磁助催化层8体积=1:7-12,这样可以使得气体进入反应 器后相对来说在初始段有一定的均化作用，减少气体回流，三是催化床层和磁化中心，会在 反应器内部形成磁场和间接磁场，增大可被磁化的固体催化剂与目标气体接触的面积，减 少气固相之间的传质阻力。
[0021] 本实用新型将磁场发生器的不同磁性的磁极固定在反应器的内部，保证磁场的稳 定性，一方面，使得目标气体被强电场磁化，另一方面，又将磁化气吸附在吸附剂(催化剂） 的固相微孔内部，使得吸附剂(催化剂）进而形成一定的局部磁化区域。磁场发生器产生的 磁性可以长时间稳定的提供磁场，当新进入的可磁化气通过床层与这些吸附有前面磁化气 的吸附剂(催化剂）形成了磁性相吸的"联合体"，使得目标气体在固体吸附剂(催化剂）介质