本實(shí)用新型屬于催化反應(yīng)領(lǐng)域，更具體地，涉及一種氣液兩用的催化反應(yīng)裝置及方法。

背景技術(shù)：

隨著工業(yè)領(lǐng)域的快速發(fā)展，可以提高反應(yīng)效率和反應(yīng)質(zhì)量的催化劑的作用也愈加重要，污水的催化氣化、氣體的催化重整、催化劑脫硝等等在工業(yè)中應(yīng)用廣泛，它們既關(guān)系到能源的有效利用，又在環(huán)境保護(hù)方面起著至關(guān)重要的作用。

但是催化劑在使用過程中會(huì)帶來諸多問題，如催化劑的磨損損耗、催化劑的無法回收，更重要的是如果催化劑無法與反應(yīng)物充分的接觸會(huì)大大降低反應(yīng)效率。特別是針對(duì)氣體或者液體反應(yīng)物，在催化劑的使用上無法提高催化劑與反應(yīng)物的有效接觸，同時(shí)某些反應(yīng)過程中反應(yīng)產(chǎn)物容易攜帶催化劑排出，造成催化劑的損耗。

目前，在氣體或者液體的催化過程中，很多反應(yīng)的發(fā)生是依靠氣體或者液體與催化劑的被動(dòng)接觸，特別是在實(shí)驗(yàn)設(shè)備這一方面，這樣不僅浪費(fèi)大量的時(shí)間，而且所得的結(jié)果也不理想。

綜上，為了使催化劑充分發(fā)揮作用，需要優(yōu)化反應(yīng)裝置，可以將催化劑顆粒均勻地填入反應(yīng)器，保證各處有相同的空位率。同時(shí)在反應(yīng)中，需要?jiǎng)恿Τ掷m(xù)的將反應(yīng)物接觸催化劑，提高反應(yīng)效率和催化劑的使用效率。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的迫切需求，本實(shí)用新型提出一種氣液兩用催化氣化裝置和方法，其目的在于，通過壓力的高低變化，實(shí)現(xiàn)催化劑與反應(yīng)物的充分接觸，提高反應(yīng)速率和催化劑使用效率。

為了實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型的技術(shù)目的，本實(shí)用新型采用了如下技術(shù)方案：

一種氣液兩用催化反應(yīng)裝置，包括反應(yīng)腔、催化劑固定器、加熱機(jī)構(gòu)、電機(jī)和活塞；反應(yīng)腔用于通入反應(yīng)物；催化劑固定器設(shè)置于反應(yīng)腔內(nèi)部，其為中空的柱狀體，柱狀體的側(cè)壁內(nèi)部加工為馬蜂狀結(jié)構(gòu)，用于容放催化劑并防止催化劑移出，同時(shí)作為反應(yīng)物的流動(dòng)通道；活塞的小端連接電機(jī)的輸出軸，大端位于催化劑固定器的空腔內(nèi)；加熱機(jī)構(gòu)設(shè)置在反應(yīng)腔側(cè)壁與催化劑固定器側(cè)壁之間。

進(jìn)一步地，還包括通入反應(yīng)腔的通入管道和設(shè)置在其上的控制閥門，管道用于通入反應(yīng)物。

進(jìn)一步地，還還包括通入反應(yīng)腔的氣體進(jìn)出管道和設(shè)置在其上的氣體閥門，氣體進(jìn)出管道用于通入不影響反應(yīng)的氣體以調(diào)節(jié)反應(yīng)氣壓，以及使用其洗凈反應(yīng)腔內(nèi)的氣體。

進(jìn)一步地，還還包括溫度壓力控制器和溫度壓力傳感器，溫度壓力傳感器實(shí)時(shí)采集反應(yīng)腔內(nèi)的溫度和壓力并上傳給溫度壓力控制器，溫度壓力控制器用于控制氣體閥門的開斷調(diào)節(jié)反應(yīng)壓力，以及控制加熱機(jī)構(gòu)的功率調(diào)節(jié)反應(yīng)溫度。

進(jìn)一步地，還還包括連通反應(yīng)腔底部側(cè)壁的連通出口管道，用于產(chǎn)物液體的排出。

進(jìn)一步地，還所述反應(yīng)腔的壁面涂敷有保溫材料。

綜上所述，本實(shí)用新型有益技術(shù)效果體現(xiàn)在：

1)裝置可以同以實(shí)現(xiàn)氣體或者液體的氣化反應(yīng)，提高了裝置的經(jīng)濟(jì)性和實(shí)用性。

2)解決了液體或氣體催化反應(yīng)中反應(yīng)物與催化劑無法充分接觸的問題，可以提高催化效率。

催化劑裝載于反應(yīng)腔內(nèi)部，不隨氣體或者液體排出而減量，可以調(diào)高催化劑的使用效率。

附圖說明

圖1是本實(shí)用新型氣液兩用催化反應(yīng)裝置結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本實(shí)用新型反應(yīng)裝置內(nèi)部催化裝置截面圖；

圖3是本實(shí)用新型反應(yīng)裝置內(nèi)部加熱裝置示意圖。

具體實(shí)施方式

為了使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本實(shí)用新型，并不用于限定本實(shí)用新型。此外，下面所描述的本實(shí)用新型各個(gè)實(shí)施方式中所涉及到的技術(shù)特征只要彼此之間未構(gòu)成沖突就可以相互組合。

圖1是本實(shí)用新型氣液兩用催化反應(yīng)裝置結(jié)構(gòu)示意圖。本實(shí)用新型氣液兩用催化反應(yīng)裝置包括反應(yīng)腔10、催化劑固定器4、加熱機(jī)構(gòu)3、電機(jī)1和活塞8。反應(yīng)腔10作為反應(yīng)場(chǎng)所，用于通入反應(yīng)物7(氣體或者液體)。催化劑固定器4設(shè)置于反應(yīng)腔10內(nèi)部，其為一中空的柱狀體，柱狀體的側(cè)壁內(nèi)部加工為馬蜂狀結(jié)構(gòu)，馬蜂狀結(jié)構(gòu)中的開孔尺寸小于催化劑5顆粒尺寸，一方面用于容放催化劑5并防止催化劑5移出，另一方面作為氣體或液體的流動(dòng)通道。催化劑承載裝置的蜂窩狀設(shè)計(jì)可以更加均勻催化劑的分布，不隨著氣體或液體的流動(dòng)而流動(dòng)，實(shí)現(xiàn)催化劑與反應(yīng)物的充分接觸?；钊?的小端連接電機(jī)1的輸出軸，活塞8的大端位于催化劑固定器4的空腔內(nèi)，通過電機(jī)實(shí)現(xiàn)活塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)，改變催化劑兩側(cè)的壓力，實(shí)現(xiàn)反應(yīng)物的持續(xù)流動(dòng)。加熱機(jī)構(gòu)3設(shè)置在反應(yīng)腔10側(cè)壁與催化劑固定器4側(cè)壁之間，加熱機(jī)構(gòu)設(shè)置在反應(yīng)腔內(nèi)部，可以更好的實(shí)現(xiàn)氣體或者液體的升溫控制，同時(shí)對(duì)排氣閥的控制維持反應(yīng)腔內(nèi)部的壓力恒定。

按照本實(shí)用新型的一種較佳實(shí)施方式，還可向反應(yīng)腔10內(nèi)通入管道11，通過管道11方便地通入反應(yīng)物7(氣體或液體)，在管道11上設(shè)置控制閥門12，方便開通和關(guān)斷。

按照本實(shí)用新型的一種較佳實(shí)施方式，還可向反應(yīng)腔10內(nèi)通入氣體進(jìn)出管道2，氣體進(jìn)出管道2通入N₂等其他不影響反應(yīng)的氣體控制反應(yīng)壓力，同時(shí)可以使用其洗凈反應(yīng)腔內(nèi)的氣體。氣體進(jìn)出管道2上設(shè)有氣體閥門，可方便氣體的開通和關(guān)斷。

按照本實(shí)用新型的一種較佳實(shí)施方式，還設(shè)有溫度壓力控制器13和溫度壓力傳感器9，溫度壓力傳感器9實(shí)時(shí)采集反應(yīng)腔10內(nèi)的溫度和壓力并上傳給溫度壓力控制器13，溫度壓力控制器13通過控制氣體進(jìn)出管道2的氣體閥門的開和閉以及內(nèi)置加熱機(jī)構(gòu)3的功率進(jìn)行壓力、溫度控制，以實(shí)現(xiàn)反應(yīng)中恒溫恒壓或程序控溫控壓目的。

按照本實(shí)用新型的一種較佳實(shí)施方式，在反應(yīng)腔10的底部側(cè)壁連通出口管道6，產(chǎn)物液體可以通過出口管道6或者氣體通過氣體進(jìn)出管道2排出腔外，催化劑5可以于反應(yīng)腔中持續(xù)使用。

按照本實(shí)用新型的一種較佳實(shí)施方式，反應(yīng)腔10的壁面是涂有耐高溫隔熱的保溫層，可以有效的較少反應(yīng)腔的熱損失。

本實(shí)用新型氣液兩用催化反應(yīng)裝置的工作過程如下：首先在催化劑固定器4內(nèi)裝入實(shí)驗(yàn)所需催化劑5，打開控制閥12將反應(yīng)物氣體或者液體由進(jìn)入管道11通入反應(yīng)腔10中；接著溫度壓力控制器13通過溫度壓力傳感器9、加熱機(jī)構(gòu)3和氣體進(jìn)出管道2對(duì)反應(yīng)腔進(jìn)行升溫升壓，反應(yīng)中電機(jī)1控制活塞8在反應(yīng)腔內(nèi)進(jìn)行往復(fù)運(yùn)動(dòng)，因?yàn)榇呋潭ㄆ鲀蓚?cè)空腔的壓力差變化導(dǎo)致反應(yīng)物7持續(xù)的流過催化劑發(fā)生催化反應(yīng)；反應(yīng)中如果壓力超過實(shí)驗(yàn)所需條件，可以通過氣體進(jìn)出通道2排出腔外。

圖2是本實(shí)用新型反應(yīng)裝置一個(gè)具體實(shí)施例的截面圖。實(shí)施例中整個(gè)裝置的直徑為60cm，高度為55cm，反應(yīng)腔的內(nèi)部直徑為50cm，催化劑固定器的厚度為7.5cm，加熱裝置的厚度為1cm。所述的催化劑固定裝置內(nèi)部為蜂窩狀，可以將催化劑裝載其中，不會(huì)隨著液體或者氣體而大幅度移動(dòng)和聚集，固定裝置的表面孔徑為0.1mm，可以實(shí)現(xiàn)氣體或者液體的自由進(jìn)入，而粒徑大于0.1mm的催化劑可以束縛于裝置中無法移除。

圖3是本實(shí)用新型具體實(shí)施例中反應(yīng)裝置內(nèi)部加熱機(jī)構(gòu)示意圖。在實(shí)施例中，加熱機(jī)構(gòu)為呈柱狀的框架結(jié)構(gòu)，其包括三個(gè)圓環(huán)和四個(gè)支撐桿，三個(gè)圓環(huán)按上、中、下放置，兩兩圓環(huán)之間均通過兩個(gè)支撐桿相接，圓環(huán)和支撐桿的內(nèi)部為空腔用于放置加熱電阻，對(duì)加熱電阻通電，電阻產(chǎn)熱升溫。

反應(yīng)結(jié)束裝置水冷至室溫后，產(chǎn)物液體可以通過出口管道6或者氣體通過氣體進(jìn)出管道2排出腔外，催化劑5可以于反應(yīng)腔中持續(xù)使用。

本領(lǐng)域的技術(shù)人員容易理解，以上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本實(shí)用新型，凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。