多通道固定床催化反應裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種多通道固定床催化反應裝置，主要解決現(xiàn)有催化反應中使用單管反應裝置篩選批次少、效率低、原料浪費、制作成本高、操作繁瑣、反應平行性差的問題。本實用新型通過采用一種多通道固定床催化反應裝置，包括多通道平行管式反應器系統(tǒng)和與其耦合在一起的取樣進樣系統(tǒng)，多通道平行管式反應器系統(tǒng)包括由液相預加熱器、氣相預加熱器、分布器、反應爐、并聯(lián)反應器、三通閥、微調(diào)閥，取樣進樣系統(tǒng)包括帶共同出口流路的八位閥、六通切換閥和帶捕獲流路的八位閥的技術(shù)方案，較好的解決了上述問題，可用于催化反應的工業(yè)應用中。
【專利說明】多通道固定床催化反應裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種多通道固定床催化反應裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]催化劑的研制和開發(fā)一直是石油化工領(lǐng)域快速發(fā)展的主要推動路，顆粒催化劑的研制與開發(fā)過程中，需要對新制備的樣品進行篩選，考評的指標通常有轉(zhuǎn)化率、選擇性等。對考評裝置要求保證結(jié)果的重現(xiàn)性和可比性。目前，實驗室普遍采用微型反應器或單管反應器，這類反應器盡管簡單實用，但存在每次只能考評一個催化劑，效率很低。這樣造成在眾多催化劑的開發(fā)過程中，特別是需要在相同考評條件、相同原料的同系列催化劑篩選工作出現(xiàn)瓶頸。
[0003]多管(多通道)反應固定床評價裝置能提高催化劑樣品篩選效率。多管反應裝置的主要設計思路就是將單管反應器并聯(lián)在一起，同時進料、同時反應、同時出料。文獻CN1032117A，CN1822895，CN2813623都公開了適用于催化工藝的多管反應器，但這些反應器都存在結(jié)構(gòu)復雜、對原料要求高，且不能催化劑反應與在線取樣分析自動化程度不高。文獻CN2855523公開的米用多管式反應器包括加熱爐、加熱器、導熱棒和至少2個反應管，導熱棒位于加熱爐內(nèi)部設置的空心區(qū)域；加熱器位于加熱爐內(nèi)，空心區(qū)域外；導熱棒內(nèi)設置有至少2個反應管導熱通道，以放置反應管，可用于多管式反應器的工業(yè)生產(chǎn)中。該多管反應器雖然加熱均勻，恒溫段長，但是不能對經(jīng)過分布器的每根管道的物料有效微調(diào)，不能測控并保證進料的平行性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本實用新型所要解決的技術(shù)問題是以往催化劑性能篩選過程中使用單管反應裝置篩選批次少、效率低、原料浪費、制作成本高、操作繁瑣、實驗平行性差的問題，提供一種新的多通道固定床催化反應裝置，該裝置不僅通過有效手段控制物料平均分配到各個反應管中，并將多通道平行管式反應器系統(tǒng)、取樣進樣系統(tǒng)耦合在一起，大大提高催化劑篩選的工作效率，而且具有結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，原料節(jié)約，數(shù)據(jù)誤差小，準確度高的優(yōu)點。
[0005]為解決上述技術(shù)問題，本實用新型采用的技術(shù)方案如下:一種多通道固定床催化反應裝置，包括多通道平行管式反應器系統(tǒng)、取樣進樣系統(tǒng)；多通道平行管式反應器系統(tǒng)、取樣進樣系統(tǒng)通過取樣管線耦合在一起；所述的多通道平行管式反應器系統(tǒng)包括液相預加熱器、氣相預加熱器、分布器、反應爐、并聯(lián)反應管、三通閥、微調(diào)閥；所述的取樣進樣系統(tǒng)包括帶共同出口流路的八位閥1、六通切換閥和帶捕獲流路的八位閥II ;所述的液相預加熱器位于催化反應裝置上方，氣相預加熱器進口與氣體管線相連，液相預加熱器和氣相預加熱器的出口都與位于二者下方的分布器進口相連；分布器的出口分別連接并聯(lián)反應管的進口；并聯(lián)的反應管均放置在同一個加熱爐中，每根反應管的出口依次連接一個微調(diào)閥、一個三通閥；三通閥的一端連接裝置下方取樣分析系統(tǒng)中的第一個八位閥的一個接口，另一端連接位于取樣分析系統(tǒng)背壓閥前的氣體流量計。[0006]上述技術(shù)方案中，多通道平行管式反應器系統(tǒng)中的液相預加熱器、氣相預加熱器、分布器外面具有保溫設備。多通道平行管式反應器系統(tǒng)具有2?10根反應器，放置于反應爐內(nèi)；反應管加熱采用內(nèi)外控溫，所有反應管同時加熱。所述的反應管具有六根，六根反應管的進口分別連接分布器的六個出口。取樣進樣系統(tǒng)取樣時，六個并聯(lián)反應管的反應產(chǎn)物和兩路平衡氣分別流入八位閥I的八個接口，經(jīng)六通閥切換，再流入八位閥II，八位閥II帶有八個定量管，六個并聯(lián)反應管的六個樣品和兩路平衡氣通過上述六通閥和兩個八位閥的相互配合分別送入八個定量管中。兩路平衡氣為氫氣，八位閥和氫氣管線相連，氫氣管線上具有氫氣流量計。所述的八位閥II的進樣口連接所述六通閥的樣品出口，八位閥II的樣品出口連接上述六通閥，經(jīng)六通閥流入產(chǎn)品收集罐。八位閥II的兩個通道連接色譜儀的載氣，進樣時載氣流經(jīng)六通閥和八位閥II的定量管，將樣品帶入氣相色譜的進樣口進行分析。
[0007]上述技術(shù)方案中，多通道固定床催化劑反應評價裝置，包括多通道平行管式反應器系統(tǒng)、取樣進樣系統(tǒng)。其中平行管式反應器系統(tǒng)包括液相預加熱器、氣相預加熱器、分布器、反應爐、六根并聯(lián)反應器、三通閥、微調(diào)閥；取樣進樣系統(tǒng)包括一個帶共同出口流路的八位閥、一個六通切換閥和一個帶捕獲流路的八位閥。通過這樣的設計將多通道平行管式反應器系統(tǒng)、取樣進樣系統(tǒng)耦合在一起，預加熱后的氣相與液相原料在分布器混合后平均分配到反應爐中裝有不同批次催化劑的六根反應管中，每個反應器出口的產(chǎn)物通過取樣系統(tǒng)和進樣系統(tǒng)的多位閥之間相互配合實現(xiàn)一小部分進行逐次分析、絕大部分經(jīng)匯總冷凝后通過氣液分離器分離，氣相產(chǎn)物通過背壓閥放空，液相產(chǎn)物在儲存罐中收集。
[0008]上述技術(shù)方案中，多通道平行管式反應器系統(tǒng)中的液相預加熱器、氣相預加熱器、分布器均放置在同一個保溫罩中保溫。這樣保證液相物料能及時氣化，在反應前與氣相物料充分混合。分布器采用特殊設計，保證有一定壓差，將物料平均分配到六根反應器中。平行管式反應器系統(tǒng)中的六根反應管(如附圖2)分布形式放置于反應爐內(nèi)，反應器加熱采用內(nèi)外控溫、六根反應管同時加熱的方式，這樣可使加熱均勻，反應管的恒溫段更長。多通道平行管式反應器系統(tǒng)中每根反應管下部連接一個微調(diào)閥，微調(diào)閥接下去連一個三通閥，三通閥一頭連接取樣進樣系統(tǒng)，另一頭匯總到背壓閥前的氣體流量計，通過每根反應管下的微調(diào)閥和三通閥相互配合，要測定某根反應管中的物料流量時，可以將其下方三通閥調(diào)至尾氣流量計端，將其余五根反應管下的三通閥調(diào)至進取樣分析系統(tǒng)端，使通過每根反應管中的氣體流量更加平均，并能對每根反應管中的物料流量進行測控。
[0009]本實用新型還實現(xiàn)在反應過程中同步自動取樣分析(附圖3，4)。其取樣分析系統(tǒng)中設計了二個八位閥和兩個六位閥，三個閥門置于保溫烘箱中。取樣過程六個并聯(lián)反應器的反應產(chǎn)物和兩路平衡氣分別流入八位閥I的八個接口，經(jīng)六通閥切換再流入八位閥II，八位閥II帶有八個定量管，六個樣品和兩路平衡氣通過三個閥的相互配合被分別取入八個定量管。進樣過程六個定量管里面的樣品通過八位閥II和六位閥的相互配合被依次帶入氣相色譜，通過將色譜工作站的時間事件和儀表控制的取樣、進樣時間事件匹配，即可實現(xiàn)自動分析。其中八位閥I的一路路被選擇流路從出口流向六位閥，其余七路非選擇流路經(jīng)共同出口經(jīng)匯總冷凝后通過氣液分離器分離，氣相產(chǎn)物通過背壓閥放空，液相產(chǎn)物在儲存罐中收集。連接八位閥I的兩路平衡氣為氫氣，分別連著氫氣流量計，起到吹掃管路和平衡系統(tǒng)壓力的作用。八位閥II的進樣口連接六位閥的樣品出口，八位閥II的樣品出口連接六位閥，經(jīng)六位閥流入產(chǎn)品收集罐。六位閥的兩個通道連接色譜儀的載氣，一進一出，進樣時載氣流經(jīng)六位閥和八位閥II的定量管，將樣品帶入氣相色譜的進樣口進行分析。
[0010]本實用新型通過特殊的設計來保證有效物料平均分配到各個反應管(如附圖1)，并對其實現(xiàn)微調(diào)與測控。本發(fā)明開發(fā)的一種六管并聯(lián)催化劑評價裝置。一次可在相同的條件下同時考評六個催化劑，對催化劑進行篩選，大大提高了工作效率。該裝置的能有效調(diào)控反應物料平均分配，恒溫段長，不僅如此，還專門設計了在線分析系統(tǒng)，對六個樣品同時取樣，很好的解決了該裝置的自動取樣分析問題。
[0011]每個反應器出口的產(chǎn)物通過取樣進樣系統(tǒng)的多位閥之間相互配合實現(xiàn)自動取樣與進樣在線分析，其特征在于分別連著，起到吹掃管路和平衡系統(tǒng)壓力的作用。多位閥之間相互配合實現(xiàn)自動取樣與進樣在線分析。所述的每個反應器出口的產(chǎn)物通過取樣進樣系統(tǒng)的多位閥之間相互配合實現(xiàn)自動取樣與進樣在線分析。多通道平行管式反應器系統(tǒng)中每根反應管下部連接一個微調(diào)閥，微調(diào)閥接下去連一個三通閥，三通閥一頭連接取樣進樣系統(tǒng)，另一頭匯總到背壓閥前的氣體流量計，通過每根反應管下的微調(diào)閥和三通閥相互配合，使通過每根反應管中的氣體流量更加平均。
[0012]預加熱后的氣相與液相原料在分布器混合后平均分配到反應爐中裝有不同批次催化劑的六根反應管中，每個反應器出口的產(chǎn)物通過取樣系統(tǒng)和進樣系統(tǒng)的多位閥之間相互配合實現(xiàn)一小部分進行逐次分析、絕大部分經(jīng)匯總冷凝后通過氣液分離器分離，氣相產(chǎn)物通過背壓閥放空，液相產(chǎn)物在儲存罐中收集。所述的每個反應器出口的產(chǎn)物通過取樣進樣系統(tǒng)的多位閥之間相互配合實現(xiàn)自動取樣與進樣在線分析，八位閥I的一路被選擇流路從出口流向六位，其余七路非選擇流路經(jīng)共同出口經(jīng)匯總冷凝后通過氣液分離器分離，氣相產(chǎn)物通過背壓閥放空，液相產(chǎn)物在儲存罐中收集。
[0013]每個反應器出口的產(chǎn)物通過取樣進樣系統(tǒng)的多位閥之間相互配合實現(xiàn)自動取樣與進樣在線分析，三個多位閥置于保溫烘箱中。所述的每個反應器出口的產(chǎn)物通過取樣進樣系統(tǒng)的多位閥之間相互配合實現(xiàn)自動取樣與進樣在線分析，其特征在于進樣過程六個定量管里面的樣品通過八位閥II和六通閥的相互配合被依次帶入氣相色譜，通過將色譜工作站的時間事件和儀表控制的取樣、進樣時間事件匹配，即可實現(xiàn)自動分析。(如附圖3)
[0014]本實用新型提供的多管反應裝置不僅能提高在催化劑篩選過程中的效率，還具有結(jié)構(gòu)簡單、操作方便、運行安全可靠，數(shù)據(jù)誤差小，平行性好，重復性高，節(jié)約原料等特點，應用范圍廣的特點。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1本實用新型裝置局部流程簡圖；
[0016]圖2本實用新型加熱爐內(nèi)反應器分布圖；
[0017]圖3本實用新型分析系統(tǒng)中取樣狀態(tài)流程圖；
[0018]圖4本實用新型分析系統(tǒng)中進樣狀態(tài)流程圖；
[0019]圖1中，I為氣相進料；2為液相進料；3為氣相預加熱器、液相預加熱器、分布器(在同一保溫罩內(nèi));4為反應管；5為加熱爐；6為微調(diào)閥；7為三通閥；8為氣體流量計；9為分析系統(tǒng)；
[0020]圖2中，I為反應管；2為反應爐內(nèi)加熱；3為反應爐外加熱；
[0021]圖3中，左側(cè)閥為帶共同出口流路的八位閥I，中間閥為六通閥，右側(cè)閥為帶捕獲流路和八個定量管(S1-S8)的八位閥II。八位閥I中I和8為平衡氣，j為集液罐，z為載氣，c為色譜分析柱。
[0022]圖4中，左側(cè)閥為帶共同出口流路的八位閥I，中間閥為六通閥，右側(cè)閥為帶捕獲流路和8個定量管(S1-S8)的八位閥II。八位閥I中I和8為平衡氣，j為集液罐，z為載氣，c為色譜分析柱。
[0023]下面通過具體實施例對本實用新型作進一步闡述。
【具體實施方式】
[0024]【實施例1】
[0025]采用多管反應裝置，將同一種ZSM-5催化劑等量裝入六根反應管中，按壓力
2.0mpa,空速3.0,H/C=2條件進行反應。按照裝置的性能預先設置好氣體預熱器、液體預熱器、分布器、閥箱以及爐溫。測試六管每根反應管的溫度如表1。
[0026]表1
[0027]
【權(quán)利要求】
1.一種多通道固定床催化反應裝置，其特征在于包括多通道平行管式反應器系統(tǒng)、取樣進樣系統(tǒng)；多通道平行管式反應器系統(tǒng)、取樣進樣系統(tǒng)通過取樣管線耦合在一起；所述的多通道平行管式反應器系統(tǒng)包括液相預加熱器、氣相預加熱器、分布器、反應爐、并聯(lián)反應管、三通閥、微調(diào)閥；所述的取樣進樣系統(tǒng)包括帶共同出口流路的八位閥1、六通切換閥和帶捕獲流路的八位閥II ;所述的液相預加熱器位于催化反應裝置上方，氣相預加熱器進口與氣體管線相連，液相預加熱器和氣相預加熱器的出口都與位于二者下方的分布器進口相連；分布器的出口分別連接并聯(lián)反應管的進口 ；并聯(lián)的反應管均放置在同一個加熱爐中，每根反應管的出口依次連接一個微調(diào)閥、一個三通閥；三通閥的一端連接裝置下方取樣分析系統(tǒng)中的第一個八位閥的一個接口，另一端連接位于取樣分析系統(tǒng)背壓閥前的氣體流量計。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多通道固定床催化反應裝置，其特征在于多通道平行管式反應器系統(tǒng)中的液相預加熱器、氣相預加熱器、分布器外面具有保溫設備。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多通道固定床催化反應裝置，其特征在于多通道平行管式反應器系統(tǒng)具有2?10根反應器，放置于反應爐內(nèi)；反應管加熱采用內(nèi)外控溫，所有反應管同時加熱。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的多通道固定床催化反應裝置，其特征在于所述的反應管具有六根，六根反應管的進口分別連接分布器的六個出口。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多通道固定床催化反應裝置，其特征在于取樣進樣系統(tǒng)取樣時，六個并聯(lián)反應管的反應產(chǎn)物和兩路平衡氣分別流入八位閥I的八個接口，經(jīng)六通閥切換，再流入八位閥II，八位閥II帶有八個定量管，六個并聯(lián)反應管的六個樣品和兩路平衡氣通過上述六通閥和兩個八位閥的相互配合分別送入八個定量管中。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的多通道固定床催化反應裝置，其特征在于兩路平衡氣為氫氣，八位閥和氫氣管線相連，氫氣管線上具有氫氣流量計。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的多通道固定床催化反應裝置，其特征在于，所述的八位閥II的進樣口連接所述六通閥的樣品出口，八位閥II的樣品出口連接上述六通閥，經(jīng)六通閥流入廣品收集te。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多通道固定床催化反應裝置，其特征在于，八位閥II的兩個通道連接色譜儀的載氣，進樣時載氣流經(jīng)六通閥和八位閥II的定量管，將樣品帶入氣相色譜的進樣口進行分析。
【文檔編號】B01J8/06GK203400697SQ201320343597
【公開日】2014年1月22日 申請日期:2013年6月17日 優(yōu)先權(quán)日:2013年6月17日
【發(fā)明者】孔德金, 陳秉, 張 榮, 李為, 祁曉嵐 申請人:中國石油化工股份有限公司, 中國石油化工股份有限公司上海石油化工研究院