CN105817182B - 用于催化氧化反应的变压催化方法与装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于催化氧化反应的变压催化方法与装置，方法包括在催化氧化反应开始时增加反应室内的反应气氛压力，产生热量，推动反应进行；反应一段时间，瞬时减压，将残余的反应物在剩余的热量作用下彻底反应；经过变压操作几个循环之后，反应物彻底氧化，排出气体，具体装置包括，变压式催化氧化反应室，变压式催化氧化反应室内置催化剂层(8)；外接进气口(6)与出气口(7)。采用变压催化技术，设备体积小，占用空间小，利于降低旧工艺改造升级的成本和空间；通过变压产生加热效果和改变分子的性质，利于催化反应的进行，热量利用率高；该技术未采用直接电加热，规避了安全性的问题，适用性更强。
Description
技术领域
本专利涉及化工机械结构技术领域，尤其是涉及一种用于催化氧化反应的变压催化方法与装置。
背景技术
对于气相催化氧化反应来说，如图1所示，其原理是反应物以催化剂的表面作为气-固相氧化反应发生的媒介，在加热的条件下发生无焰燃烧，将有机化合物氧化分解为无害产物CO2和H2O。目前，加热是不可或缺的条件，通常采用电阻炉或电加热套等手段，另外电催化则需要直接加电。
现有技术中，对于气相催化氧化来说，加热一直是必不可少的条件，能够为反应提供所需要的能量。迄今为止，加热所采用的手段一般为加热保温炉或者加热套件。
传统的加热方式不可避免使用体积大，能耗大的加热设备，尤其是工业催化应用，并且电加热在一定程度上限制了催化氧化技术的使用范围，例如石油行业，易燃易爆的空间等，不利于出现电加热造成的安全性隐患。另外，现有的催化氧化技术局限于加热方式，并没有对反应气氛进行其他方式的作用来促进反应的进行。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于催化氧化反应的变压催化方法与装置，采用变压催化技术，设备体积小，占用空间小，利于降低旧工艺改造升级的成本和空间；通过变压产生加热效果和改变分子的性质，利于催化反应的进行，热量利用率高；该技术未采用直接电加热，规避了安全性的问题，适用性更强。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种用于催化氧化反应的变压催化方法，包括：在催化氧化反应开始时增加反应室内的反应气氛压力，产生热量，推动反应进行；反应一段时间，瞬时减压，将残余的反应物在剩余的热量作用下彻底反应；经过变压操作几个循环之后，反应物彻底氧化，排出气体。
一种用于催化氧化反应的变压催化装置，包括变压式催化氧化反应室，变压式催化氧化反应室内置催化剂层8；外接进气口6与出气口7。
所述的变压式催化氧化反应室包括高压催化氧化反应室1与低压催化氧化反应室2；进气口6一端连接增压泵11，另一端通过进气口截止阀3连接高压催化氧化反应室1，高压催化氧化反应室1通过中间截止阀4连接低压催化氧化反应室2，低压催化氧化反应室2通过出气口截止阀5连接出气口7；
高压催化氧化反应室1与低压催化氧化反应室2内置催化剂层8。
所述的变压式催化氧化反应室包括缸筒式催化氧化反应室10与变压活塞9，变压活塞9通过驱动机构驱动在缸筒式催化氧化反应室10的缸筒内滑动；缸筒式催化氧化反应室10通过进气口截止阀3连接进气口6，通过出气口截止阀5连接出气口7。
所述的变压活塞9有一个，设于催化剂层8一侧。
所述的变压活塞9有两个，分别设于催化剂层8两侧。
由上述本发明提供的技术方案可以看出，本发明实施例提供的一种用于催化氧化反应的变压催化方法与装置，采用变压催化技术，设备体积小，占用空间小，利于降低旧工艺改造升级的成本和空间；通过变压产生加热效果和改变分子的性质，利于催化反应的进行，热量利用率高；该技术未采用直接电加热，规避了安全性的问题，适用性更强。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例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发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。
图1为现有技术气相催化氧化反应原理图；
图2为本发明实施例提供的用于催化氧化反应的变压催化装置的原理图；
图3为本发明实施例二提供的用于催化氧化反应的变压催化装置的结构原理图；
图4为本发明实施例三二提供的用于催化氧化反应的变压催化装置的结构原理图。
具体实施方式
下面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。基于本发明的实施例，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，都属于本发明的保护范围。
另需要说明的是本文中所提到的描述方位的“上”、“下”、“左”、“右”、“前、“后”除特殊说明均不特指该方位，只是为了描述方便，所述产品的放置方向不同其描述也不尽相同。本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下可理解的方位，都属于本发明的保护范围。
下面将结合附图对本发明实施例作进一步地详细描述。
实施例一
一种用于催化氧化反应的变压催化方法，参考图2，包括：在催化氧化反应开始时增加反应室内的反应气氛压力，产生热量，推动反应进行；反应一段时间，瞬时减压，将残余的反应物在剩余的热量作用下彻底反应；经过变压操作几个循环之后，反应物彻底氧化，排出气体。
反应气氛压力根据催化氧化所需要热量进行设定，范围从1～20个大气压，一般优选1～5个大气压，反应时间与产生的热量和反应物浓度相关，一般优选1～60min。
这里的反应气氛压力、反应一段时间与循环次数本领域普通技术人员可以依据公知的常识或有限次的试验，自行确定。不是本发明讨论的问题。
实施例二
如图2所示，一种用于催化氧化反应的变压催化装置，实现实施例一所述的方法，具体包括变压式催化氧化反应室，外接进气口6与出气口7。变压式催化氧化反应室内置催化剂层8；变压式催化氧化反应室通过变压控制来改变变压式催化氧化反应室内的压力，工作时打开进气口6阀门，关闭出气口7阀门，调节变压进行加压使反应物和参与的反应气氛大量进入变压式催化氧化反应室，产生热量，推动反应进行并关闭进气口6阀门；反应一段时间，瞬时减压，将残余的反应物在剩余的热量作用下彻底反应；经过变压操作几个循环之后，反应物彻底氧化，打开出气口7阀门，排出气体。
本例具体如图3所示，采用两个催化反应室，以便于反应气氛的压缩与扩张。所述的变压式催化氧化反应室包括高压催化氧化反应室1与低压催化氧化反应室2；进气口6一端连接增压泵11，另一端通过进气口截止阀3连接高压催化氧化反应室1，高压催化氧化反应室1通过中间截止阀4连接低压催化氧化反应室2，低压催化氧化反应室2通过出气口截止阀5连接出气口7；高压催化氧化反应室1与低压催化氧化反应室2内置催化剂层8。
工作原理：将进气口截止阀3打开，中间截止阀4与出气口截止阀5关闭，增压泵11(也可以是风机)将反应物和参与的反应气氛大量进入高压催化氧化反应室1，产生热量，推动反应进行，并关闭进气口截止阀3；反应一段时间后，打开中间截止阀4，高压催化氧化反应室1与低压催化氧化反应室2连通，瞬时减压，残余的反应物将进入低压催化氧化反应室2，再将进气口截止阀3打开，中间截止阀4关闭，重复进行上一步骤；经过变压操作几个循环之后，反应物彻底氧化，打开出气口截止阀5，排出气体。
这里的反应气氛压力、反应一段时间与循环次数本领域普通技术人员可以依据公知的常识或有限次的试验，自行确定。不是本发明讨论的问题。
实施例三
如图2所示，一种用于催化氧化反应的变压催化装置，实现实施例一所述的方法，具体包括变压式催化氧化反应室，外接进气口6与出气口7。变压式催化氧化反应室内置催化剂层8；变压式催化氧化反应室通过变压控制来改变变压式催化氧化反应室内的压力，工作时打开进气口6阀门，关闭出气口7阀门，调节变压进行加压使反应物和参与的反应气氛大量进入变压式催化氧化反应室，产生热量，推动反应进行并关闭进气口6阀门；反应一段时间，瞬时减压，将残余的反应物在剩余的热量作用下彻底反应；经过变压操作几个循环之后，反应物彻底氧化，打开出气口7阀门，排出气体。
本例具体如图4所示，所述的变压式催化氧化反应室包括缸筒式催化氧化反应室10与变压活塞9，变压活塞9通过驱动机构驱动在缸筒式催化氧化反应室10的缸筒内滑动；缸筒式催化氧化反应室10通过进气口截止阀3连接进气口6，通过出气口截止阀5连接出气口7。这里所述的变压活塞9有一个，设于催化剂层8一侧。本例的，所述的变压活塞9有两个，分别设于催化剂层8两侧。
这里的驱动机构本领域普通技术人员可以任意选取可以实现往复运动的机构，如气缸、齿轮齿条、四杆机构以及丝杆螺母，均可。
本例采用变压活塞9来进行变压。关闭出气口截止阀5，打开进气口截止阀3，将反应气氛充满催化反应室，通过驱动机构驱动控制变压活塞9向中部的催化剂层8移动，对反应气氛进行加压，产生热量，并使反应物在催化剂层8接触，加快反应；反应一段时间，通过驱动机构驱动控制变压活塞9向外移动瞬时减压，将残余的反应物在剩余的热量作用下彻底反应；经过变压操作几个循环之后，反应物彻底氧化，打开阀门出气口截止阀5，排出气体。
这里的反应气氛压力、反应一段时间与循环次数本领域普通技术人员可以依据公知的常识或有限次的试验，自行确定。不是本发明讨论的问题。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。
Claims (6)
1.一种用于催化氧化反应的变压催化方法，其特征在于，包括：
在催化氧化反应开始时增加反应室内的反应气氛压力，产生热量，推动反应进行；反应一段时间，瞬时减压，将残余的反应物在剩余的热量作用下彻底反应；经过变压操作几个循环之后，反应物彻底氧化，排出气体。
2.一种用于催化氧化反应的变压催化装置，其特征在于，包括变压式催化氧化反应室，变压式催化氧化反应室内置催化剂层(8)；外接进气口(6)与出气口(7)；
变压控制装置连接并控制进气口(6)阀门与出气口(7)阀门，改变变压式催化氧化反应室内的压力。
3.根据权利要求2所述的用于催化氧化反应的变压催化装置，其特征在于，所述的变压式催化氧化反应室包括高压催化氧化反应室(1)与低压催化氧化反应室(2)；进气口(6)一端连接增压泵(11)，另一端通过进气口截止阀(3)连接高压催化氧化反应室(1)，高压催化氧化反应室(1)通过中间截止阀(4)连接低压催化氧化反应室(2)，低压催化氧化反应室(2)通过出气口截止阀(5)连接出气口(7)；
高压催化氧化反应室(1)与低压催化氧化反应室(2)内置催化剂层(8)。
4.根据权利要求2所述的用于催化氧化反应的变压催化装置，其特征在于，所述的变压式催化氧化反应室包括缸筒式催化氧化反应室(10)与变压活塞(9)，变压活塞(9)通过驱动机构驱动在缸筒式催化氧化反应室(10)的缸筒内滑动；缸筒式催化氧化反应室(10)通过进气口截止阀(3)连接进气口(6)，通过出气口截止阀(5)连接出气口(7)。
5.根据权利要求4所述的用于催化氧化反应的变压催化装置，其特征在于，所述的变压活塞(9)有一个，设于催化剂层(8)一侧。
6.根据权利要求4所述的用于催化氧化反应的变压催化装置，其特征在于，所述的变压活塞(9)有两个，分别设于催化剂层(8)两侧。
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