CN119406358B 一种一氧化碳气体氧化脱氢设备 （烟台焕发新能源有限公司）

(19)国家知识产权局(12)发明专利审查员田佳阳公司44376本发明公开了一种一氧化碳气体氧化脱氢空壳体内壁还固接有隔板一和位于隔板一下方2气罩(2)、固接在中空壳体(1)内壁的底板(3)和开设在底板(3)下端的排气口一(31),其特征在于：所述中空壳体(1)内壁还固接有隔板一(4)和位于隔板一(4)下方的隔板二(5),且隔板一(4)上方与进气罩(2)之间设有经流腔(11),所述中空壳体(1)内部还连接有氧化脱氢单元(6);所述氧化脱氢单元(6)位于底板(3)与隔板二(5)之间，且氧化脱氢单元(6)包括固接在所述隔板二(5)上端固接有旋转接头一(52)和气体输送泵(51),且旋转接头一(52)的所述隔板二(5)上端和下端连接有横向匀热单元(7),且横向匀热单元(7)包括固接在二(5)下端并固定套接在中空转杆(63)外部的齿轮二(73),且齿轮一(72)与齿轮二(73)相所述隔板三(62)上端固接有多个固定杆(76),且多个固定杆(76)上端固接有固定环三(77),所述中空转杆(63)外部固接有固定座(74),且固定座(74)内部活动插接有活动块架(61)内部连接有多个输气管道(66),所述隔板二(5)上端开设有多个管道接口一(67),所述中空壳体(1)外表面开设有多个管道接口二(68),且输气管道(66)的两端分别与冷却风(1)内部还连接有纵向匀热单元(8),且纵向匀热单元(8)包括固接在隔板二(5)上端的电机的两端分别与隔板二(5)下端和隔板三(62)上端固接，所述电机二(81)的输出轴贯穿隔板风环(65)的内壁上均连接有引流组件(84),且引流组件(84)包括固接在冷却风环(65)内壁在陶瓷纤维套(842)另一端并活动套接在导向杆(846)外部的固定环二(843)、转动连接在固定环二(843)下端的转动座(844)、固接在转动座(844)内壁上的多个连接部(845),且连3接部(845)的另一端与转动杆外表面固接。6.根据权利要求5所述的一种一氧化碳气体氧化脱氢设备，其特征在于：所述底板(3)下端连接有碳化清洁单元(9),且碳化清洁单元(9)包括固接在底板(3)下端的文丘里混合部(91)和空压机(93),所述空压机(93)的输出端与文丘里混合部(91)的喉部相连，所述隔板三(62)下端固接有旋转接头二(94),且旋转接头二(94)的内管贯穿隔板三(62)并插入中空转杆(63)的内部，所述旋转接头二(94)的输入端通过输液管道(92)与文丘里混合部(91)的输出端相连。7.根据权利要求6所述的一种一氧化碳气体氧化脱氢设备，其特征在于：所述中空转杆(63)内部还连接有单向阀二(95),且单向阀二(95)位于旋转接头二(94)内管的上方。8.根据权利要求7所述的一种一氧化碳气体氧化脱氢设备，其特征在于：所述催化剂骨架(61)内部还开设有冷却流道，且催化剂骨架(61)下端开设有与冷却流道相连的冷却流道接口(612),所述冷却流道接口(612)贯穿隔板三(62)并向下延伸，所述底板(3)内部开设有管道接头(33),且管道接头(33)通过伸缩管道(32)与冷却流道接口(612)的延伸端相连。4一种一氧化碳气体氧化脱氢设备下其氢气的含量可达到1%以上。而研究表明氢气的存在会导致后续一氧化碳偶联反应催[0003]现有技术中通过以铂或钯为活性组分的催化剂对一氧化碳和氢气的混合气体进化脱氢的方法以及现有专利(公告号为CN102649570B)公开了一氧化碳气体催化反应氧化脱氢的方法，均是采用催化剂处理的方式实现对一氧化碳与氢气混合气体的氧化脱氢处[0006]为解决上述问题，本发明采用如下的技术方案。5转杆内部并与中空转杆固接，所述气体输送泵的输出端与旋转接头一的输入端相连且输入端贯穿隔板一并进入经流腔中。[0010]进一步的，所述催化剂骨架内部连接有多个输气管道，所述隔板二上端开设有多个管道接口一，所述中空壳体外表面开设有多个管道接口二，且输气管道的两端分别与冷却风环和管道接口一相连。[0011]进一步的，所述中空转杆内壁固接有单向阀一，且单向阀一位于旋转接头一内管的下方。[0012]进一步的，所述隔板二上端和下端连接有横向匀热单元，且横向匀热单元包括固接在隔板二上端的电机一、转动连接在隔板二下端的齿轮一、转动连接在隔板二下端并固定套接在中空转杆外部的齿轮二，且齿轮一与齿轮二相啮合，所述电机一的输出轴贯穿隔板二并与齿轮一固接。[0013]进一步的，所述隔板三上端固接有多个固定杆，且多个固定杆上端固接有固定环三，所述中空转杆外部固接有固定座，且固定座内部活动插接有活动块，所述活动块两侧均开设有斜面，所述固定座内部连接有弹簧，且弹簧的两端分别与固定座内壁和活动块一侧相连。[0014]进一步的，所述中空壳体内部还连接有纵向匀热单元，且纵向匀热单元包括固接在隔板二上端的电机二、螺接在催化剂骨架内部的丝杆、活动插接在催化剂骨架内部的导杆，且丝杆的两端分别与隔板二下端和隔板三上端转动连接，所述导杆的两端分别与隔板二下端和隔板三上端固接，所述电机二的输出轴贯穿隔板二并与丝杆的一端固接。[0015]进一步的，多个所述冷却风环的内壁上均连接有引流组件，且引流组件包括固接在冷却风环内壁上的固定环一、固接在固定环一下端的陶瓷纤维套和导向杆、固接在陶瓷纤维套另一端并活动套接在导向杆外部的固定环二、转动连接在固定环二下端的转动座、固接在转动座内壁上的多个连接部，且连接部的另一端与转动杆外表面固接。[0016]进一步的，所述底板下端连接有碳化清洁单元，且碳化清洁单元包括固接在底板下端的文丘里混合部和空压机，所述空压机的输出端与文丘里混合部的喉部相连，所述隔板三下端固接有旋转接头二，且旋转接头二的内管贯穿隔板三并插入中空转杆的内部，所述旋转接头二的输入端通过输液管道与文丘里混合部的输出端相连。[0017]进一步的，所述中空转杆内部还连接有单向阀二，且单向阀二位于旋转接头二内管的上方。[0018]进一步的，所述催化剂骨架内部还开设有冷却流道，且催化剂骨架下端开设有与冷却流道相连的冷却流道接口，所述冷却流道接口贯穿隔板三并向下延伸，所述底板内部开设有管道接头，且管道接头通过伸缩管道与冷却流道接口的延伸端相连。[0020](1)本方案通过在反应通孔内壁上设置有多个冷却风环，冷却风环能够向反应通孔内壁上排出氧气，确保氧气在反应通孔内壁的均匀分布，避免氧气集中于某个区域，从而提高催化反应的效率，同时一氧化碳与氢气的混合气体进入中空转杆，并从倾斜的排气口三排出并吹向反应通孔的内壁，增加气体与催化剂的接触面积和湍流效应，有助于打破气体流动的边界层，使气体更加充分地混合，通过这种气体流向的设计，气体不仅平行流动，还会与反应通孔内壁发生交互，形成一种类似涡流的效应。这种湍流能够加速气体的混合6并避免死区(流速极低的区域),确保催化反应在整个催化器内均匀进行，避免了局部区域因氧气不足或气流不畅而导致反应效率降低，确保反应物能够充分转化。[0021](2)本方案设置有横向匀热单元，电机一工作能够通过齿轮一和齿轮二带动中空转杆转动，中空转杆转动能够帮助打破反应通孔内部气流的静止区域，减少物质在反应通孔内壁的积垢或沉积，中空转杆的转动可以促使气体分布更加均匀，避免出现传统设计中可能出现的气流滞留或死区现象，随着中空转杆的转动，气体流向和速度会动态变化，进一步促进气体与催化剂表面的接触，同时转动中空转杆能够帮助调节应通孔内壁的热量分布，防止某些区域由于反应过于剧烈而导致温度过高造成催化剂失活或副反应的情况。[0022](3)本方案设置有纵向匀热单元，通过纵向匀热单元能够对催化剂骨架的高度进行调节，使催化剂骨架能够上下运动，催化剂骨架的上下移动可以使气流在反应通孔内壁的接触面积发生动态变化，可能有助于优化气体流动与催化剂的接触。在不同的操作阶段，调节催化剂骨架的位置可以帮助更好地分配气体流量，提升反应速率，同时也能够实现帮助在整个反应区内实现更均匀的温度分布，使得高温区域不再局限于反应通孔内壁的周向区域。附图说明[0023]图1为本发明的整体结构示意图；[0024]图2为本发明的剖视图；[0025]图3为本发明的管道接口二结构示意图；[0026]图4为本发明的冷却流道接口、伸缩管道、管道接头和横向匀热单元结构示意图；[0027]图5为本发明的单向阀一结构示意图；[0028]图6为本发明的固定杆和固定环三结构示意图；[0029]图7为本发明的引流组件结构示意图；[0030]图8为本发明的固定座和活动块结构示意图；[0031]图9为本发明图6中A处结构放大示意图；[0032]图10为本发明固定座剖视图。[0033]图中标号说明：具体实施方式[0035]下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例，基于7本发明中的实施例，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[0036]请参阅图1至图10,一种一氧化碳气体氧化脱氢设备，包括中空壳体1、固接在中空壳体1上端的进气罩2、固接在中空壳体1内壁的底板3和开设在底板3下端的排气口一31,所述中空壳体1内壁还固接有隔板一4和位于隔板一4下方的隔板二5,且隔板一4上方与进气罩2之间设有经流腔11,所述中空壳体1内部还连接有氧化脱氢单元6;[0037]所述氧化脱氢单元6位于底板3与隔板二5之间，且氧化脱氢单元6包括固接在中空壳体1内壁上并位于底板3上方的隔板三62、开设在隔板三62内部的排气口二621、连接在隔板三62上端的催化剂骨架61、开设在催化剂骨架61内部的多个反应通孔611、一端与隔板二5下端转动连接且另一端与隔板三62上端转动连接的中空转杆63、倾斜开设在中空转杆63外部的多个排气口三64、线性阵列均匀分布并固接在反应通孔611内壁的多个冷却风环65;[0038]所述隔板二5上端固接有旋转接头一52和气体输送泵51,且旋转接头一52的内管插入中空转杆63内部并与中空转杆63固接，所述气体输送泵51的输出端与旋转接头一52的输入端相连且输入端贯穿隔板一4并进入经流腔11中。[0039]所述催化剂骨架61内部连接有多个输气管道66,所述隔板二5上端开设有多个管道接口一67,所述中空壳体1外表面开设有多个管道接口二68,管道接口二68通过连接管道与管道接口一67相连，连接管道在本申请的说明书附图中未示出，但属于常用的输送气体的方式，这里不再赘述，且输气管道66的两端分别与冷却风环65和管道接口一67相连。[0040]所述中空转杆63内壁固接有单向阀一69,且单向阀一69位于旋转接头一52内管的[0041]通过采用上述技术方案，将进气罩2与供气管(输送一氧化碳与氢气混合气体的管道)相连，将排气口—31与负压设备的管道相连，通过负压设备能够将中空壳体1内部的气体抽出，将管道接口二68与输送氧气的管道相连，一氧化碳与氢气混合气体进入中空壳体1内后先到达经流腔11,气体输送泵51将经流腔11中的混合气体泵送入旋转接头一52中，混合气体从旋转接头—52的内管排出并进入中空转杆63中，混合气体从排气口三64排出并吹向反应通孔611内壁上，混合气体能够与反应通孔611内壁上的催化物(催化剂骨架61为负载型铂、铑等贵金属催化剂，金属组分负载在载体上的催化剂，用以提高金属组分的分散度和热稳定性)反应，同时氧气从管道接口二68进入管道接口一67中，从管道接口一67进入输气管道66中，并从输气管道66进入冷却风环65中，从冷却风环65下端的出口排出并垂直吹向反应通孔611内壁，确保氧气在反应通孔611内壁的均匀分布，避免氧气集中于某个区域，从而提高催化反应的效率，与从倾斜的排气口三64排出并吹向反应通孔611内壁的混合气体混合并与催化物反应(氢气氧化脱氢处理的基本反应是通过催化剂表面促进氢气的氧化反应，通常涉及氢气和氧气(或空气)反应生成水),这样能够增加气体与催化剂的接触面积和湍流效应，有助于打破气体流动的边界层，使气体更加充分地混合，通过这种气体流向的设计，气体不仅平行流动，还会与反应通孔611内壁发生交互种湍流能够加速气体的混合并避免死区(流速极低的区域),确保催化反应在中空壳体1内均匀进行，避免了局部区域因氧气不足或气流不畅而导致反应效率降低，确保反应物能够充分转化。[0042]如图2-图4、图6、图8-图10所示，所述隔板二5上端和下端连接有横向匀热单元7,8且横向匀热单元7包括固接在隔板二5上端的电机一71、转动连接在隔板二5下端的齿轮一[0043]所述隔板三62上端固接有多个固定杆76,且多个固定杆76上端固接有固定环三77,所述中空转杆63外部固接有固定座74,且固定座74内部活动插接有活动块75,所述活动节反应通孔611内壁的热量分布，防止某些区域由于反应过于剧烈而导致温度过高造成催化剂失活或副反应的情况，同时中空转杆63转动时还能够带动固定座74以及活动块75转通孔611内的停留时间。这可能导致气体与催化剂表面更长时间的接触，从而促进反应速在催化剂骨架61内部的导杆83,且丝杆82的两端分别与隔板二5下端和隔板三62上端转动[0046]多个所述冷却风环65的内壁上均连接有引流组件84,且引流组件84包括固接在冷却风环65内壁上的固定环一841、固接在固定环一841下端的陶瓷纤维套842和导向杆846、固接在陶瓷纤维套842另一端并活动套接在导向杆846外部的固定环二843、转动连接在固够驱动催化剂骨架61上下运动，催化剂骨架61上下运动能够使反应通孔611内壁与混合气杆63周向转动且喷出的混合气体与反应通孔611接触的区域),帮助在整个反应区内实现更均匀的温度分布，同时催化剂骨架61的上下移动可以使气流在反应通孔611内壁的接触面9时，反应通孔611内壁上的冷却风环65能够向上移动，冷却风环65向上移动能够带动固定环一841向上移动，固定环一841向上移动时带动陶瓷纤维套842的一端和导向杆846向上移动，从而将固定环一841和固定环二843之间的陶瓷纤维套842(陶瓷纤维具有出色的耐高温性能(可耐温高达1200℃以上),并且具有良好的可压缩性和柔韧性，它通常用于高温催化过程中的隔热、引风和气流调节)展开，展开后的陶瓷纤维套842与反应通孔611内壁形成一个流道区域，从冷却风环65排出的氧气能够从流道区域通过并从陶瓷纤维套842的下端排出与从排气口三64排出的混合气体反应，因为催化剂骨架61移动带动冷却风环65移动，而排气口三64的位置不发生变化，因此冷却风环65与排气口三64的距离变大，从冷却风环65排出的氧气经由陶瓷纤维套842导流能够直接从排气口三64排出至混合气体附近，避免在冷却风环65上升并与排气口三64之间距离变大时，从冷却风环65排出的氧气无法到达排气口三64附近导致的气体无法反应的情况出现。[0048]如图2和图4所示，所述底板3下端连接有碳化清洁单元9,且碳化清洁单元9包括固接在底板3下端的文丘里混合部91和空压机93,所述空压机93的输出端也通过单向阀与文丘里混合部91的喉部相连，所述隔板三62下端固接有旋转接头二94,且旋转接头二94的内管贯穿隔板三62并插入中空转杆63的内部，所述旋转接头二94的输入端通过输液管道92与文丘里混合部91的输出端相连。[0049]所述中空转杆63内部还连接有单向阀二95,且单向阀二95位于旋转接头二94内管[0050]所述催化剂骨架61内部还开设有冷却流道，冷却流道就是供冷却液在催化剂骨架61内部流动的流道，用于对催化剂骨架61实现换热降温，且催化剂骨架61下端开设有与冷却流道相连的两个冷却流道接口612,两个所述冷却流道接口612均贯穿隔板三62并向下延伸，所述底板3内部开设有两个管道接头33,且两个管道接头33分别通过两根伸缩管道32与两个冷却流道接口612的延伸端相连，将其中一个管道接头33外接冷却液供给管道、另一个管道接头33外接回流管道，冷却液从其中一个管道接头33进入伸缩管道32中并从伸缩管道32和冷却流道接口612进入冷却流道内，将催化剂骨架61中热量带走后从另一个冷却流道接口612排出进入另一根伸缩管道32中，然后从另一个管道接头33排出，换热冷却属于现有技术，例如专利公告号为CN102649570B的中国发明专利中也用到了换热技术(该专利采用了换热介质出口、换热管、换热介质入口实现换热),这里不再赘述。[0051]通过采用上述技术方案，将文丘里混合部91(文丘里管，属于成熟的现有技术，这里不再赘述)的输入端连接供液管，由于一氧化碳可能与反应通孔611内壁的金属原子结合，形成稳定的金属-碳化物或其他中间体，降低催化剂的活性，因此定期向文丘里混合部91送入清洁溶剂(水、醇类溶剂等),空压机93能够将氧气压缩后送入文丘里混合部91并在文丘里混合部91与清洁溶剂混合，氧气能够促进催化剂表面金属碳化物的氧化，将其转化为二氧化碳或金属氧化物，通过将氧气与清洁溶剂(如水、醇或酸碱溶液)混合，气体中的氧气可以加速催化剂表面的氧化过程，特别是在高温下，氧气能够快速与碳化物反应，增强清洗过程，特别是对于难以溶解的金属碳化物，氧气可以帮助通过氧化反应将其转化为可清除的气体或可溶物质。[0052]使用方法：将进气罩2与供气管(输送一氧化碳与氢气混合气体的管道)相连，将排气口—31与负压设备的管道相连，通过负压设备能够将中空壳体1内部的气体抽出，将管道接口二68与输送氧气的管道相连，