用于增强气体分布的方法和装置制造方法及图纸

技术编号:15670119 阅读:30 留言:0更新日期:2017-06-22 14:33
用于将气体引入反应器的反应区的方法和装置,这样的方法和装置在反应区中更均匀分布气体。用于将气体引入反应器的反应区的分布器可用在进行可氧化化合物,如对二甲苯的液相氧化的系统和方法中此实施方案的反应器包含布置在所述反应区中的用于将流体引入所述反应区的分布器。此实施方案的分布器包含至少三个径向延伸的流体分布导管,其中各流体分布导管限定至少三个流体排放口,其中与各所述流体分布导管相关联的所述流体排放口的径向间距向外减小,和其中所述分布器的最大直径为布置所述分布器的标高处的所述反应区直径的至少90%。

Method and apparatus for enhancing gas distribution

A method and apparatus for introducing gas into a reaction zone of a reactor, such a method and apparatus that distributes gas more evenly in the reaction zone. For the reaction zone of gas into the reactor distributor usable at oxidizable compounds, such as reactor system for p-xylene liquid phase oxidation and the method of this embodiment includes disposed in the reaction zone of the fluid into the reaction zone. This embodiment includes fluid distributor distribution duct at least three radially extending, wherein the fluid distribution duct defines at least three fluid discharge port, wherein the fluid distribution and the radial distance of the catheter associated with fluid discharge port and one of the largest diameter decreases outwards, the distributor for the diameter of at least 90% elevation the layout of the distributor in the reaction region.

【技术实现步骤摘要】
用于增强气体分布的方法和装置本申请是2011年9月21日提交的题为“用于增强气体分布的方法和装置”的国家申请号为201180056024.3(PCT/US2011/052542)的专利技术专利申请的分案申请。
本专利技术的各种实施方案大体涉及用于增强反应器中的气体分布的方法和装置。本专利技术的多种实施方案更特别涉及在鼓泡塔反应器中提供改进的气体分布的分布器(sparger)。
技术介绍
在多种现有商业方法中使用液相氧化反应。例如,液相氧化目前用于将醛氧化成酸(例如丙醛氧化成丙酸)、将环己烷氧化成己二酸和将烷基芳烃氧化成醇、酸或二酸。后一类(烷基芳烃的氧化)中特别有意义的商业氧化法是对二甲苯液相催化部分氧化成对苯二甲酸。对苯二甲酸是具有多种用途的重要的化合物。对苯二甲酸的主要用途是作为聚对苯二甲酸乙二醇酯(“PET”)制造中的原料。PET是在全世界大量用于制造瓶子、纤维和包装之类的产品的公知塑料。在典型的液相氧化法,包括对二甲苯部分氧化成对苯二甲酸中,将液相进料流和气相氧化剂流引入反应器并在该反应器中形成多相反应介质。引入反应器中的液相进料流含有至少一种可氧化的有机化合物(例如对二甲苯),而气相氧化剂流含有分子氧。以气体形式引入反应器中的至少一部分分子氧溶解到反应介质的液相中以可向液相反应提供氧。如果该多相反应介质的液相含有不足的分子氧浓度(即如果某些部分的反应介质“缺氧”),不合意的副反应会生成杂质和/或预期反应的速率减慢。如果该反应介质的液相含有太少的可氧化化合物,反应速率可能不合意地低。此外,如果该反应介质的液相含有过量的可氧化化合物浓度,额外的不合意副反应会生成杂质。传统液相氧化反应器配有用于混合其中所含的多相反应介质的搅拌装置。搅拌反应介质以促进分子氧溶解到反应介质的液相中,保持溶解的氧在反应介质的液相中的相对均匀浓度并保持可氧化的有机化合物在反应介质的液相中的相对均匀浓度。通常由容器中的机械搅拌装置,例如连续搅拌釜反应器(“CSTR”)提供发生液相氧化的反应介质的搅拌。尽管CSTR可提供反应介质的充分混合,CSTR具有许多缺点。例如,CSTR由于它们需要昂贵的发动机、流体密封轴承和驱动轴而具有相对较高的资本成本和/或复杂搅拌机制。此外,传统CSTR的旋转和/或振动机械部件需要定期维护。与这样的维护相关的劳力和停机时间增加CSTR的运行成本。但是,即使使用定期维护,CSTR中所用的机械搅拌系统容易发生机械故障并可能在相对较短时间内就需要更换。鼓泡塔反应器提供CSTR和其它机械搅拌的氧化反应器的有吸引力的替代品。鼓泡塔反应器不需要昂贵和不可靠的机械设备就提供反应介质的搅拌。鼓泡塔反应器通常包括细长的直立反应区,在其中容纳反应介质。反应介质在反应区中的搅动主要由上升经过反应介质液相的气泡的自然浮力提供。在鼓泡塔反应器中提供的这种自然浮力搅动与机械搅拌反应器相比降低了资本和维护成本。此外,基本不存在与鼓泡塔反应器相关的活动机械部件,这提供了与机械搅拌反应器相比较不容易发生机械故障的氧化系统。当在传统氧化反应器(CSTR或鼓泡塔)中进行对二甲苯的液相部分氧化时,从反应器中提取的产物通常是包含粗制对苯二甲酸(“CTA”)和母液的浆料。CTA含有相对较高的杂质(例如4-羧基苯甲醛、对甲苯酸、芴酮和其它发色体)含量,以致其不适合作为PET的生产原料。因此,通常对传统氧化反应器中制成的CTA施以提纯工艺,这将CTA转化成适合制造PET的纯化对苯二甲酸(“PTA”)。尽管在液相氧化反应领域中已取得进步,但仍需要改进。
技术实现思路
本专利技术的一个实施方案涉及在其中限定反应区的反应器。这一实施方案的反应器包含布置在反应区中的用于将流体引入反应区的分布器。这一实施方案的分布器包含至少三个径向延伸的流体分布导管,其中各流体分布导管限定至少三个流体排放口,其中与各流体分布导管相关联的流体排放口的径向间距向外减小,且其中该分布器的最大直径为布置该分布器的标高(elevation)处的反应区直径的至少90%。本专利技术的另一实施方案涉及在其中限定反应区的反应器。这一实施方案的反应器包含布置在反应区中的用于将流体引入反应区的分布器,其中该分布器包含一个或多个限定20至300个流体排放口的流体分布导管,其中在将该分布器理论分割成四个等面积的环形区域时,位于环形区域之一中的流体排放口的累积排放口面积在位于至少另一环形区域中的流体排放口的累积排放口面积的25%内,其中该分布器具有至少25%的总流通开放面积,其中流体排放口具有大约0.5至大约2.0毫米的平均直径,其中多于50%的流体排放口设置为通常向下排出流体,其中该分布器具有大约0.5至大约6米的最大直径,且其中该分布器的最大直径为布置该分布器的标高处的反应区直径的至少90%。本专利技术的再一实施方案涉及通过使至少一部分可氧化化合物与气相氧化剂接触来至少部分氧化该可氧化化合物的系统。这一实施方案的系统包含第一氧化反应器;与第一氧化反应器下游流体连通的第二氧化反应器;与第二氧化反应器下游流体连通并限定反应区的鼓泡塔反应器;和布置在该反应区内并构造成将至少一部分气相氧化剂排放到反应区中的分布器。在此实施方案中,该分布器包含一个或多个限定多个流体排放口的流体分布导管。同样地,在将该分布器理论分割成四个等面积的环形区域时,位于环形区域之一中的流体排放口的累积排放口面积在位于至少另一环形区域中的流体排放口的累积排放口面积的25%内。此外,该分布器具有至少25%的总流通开放面积并具有布置该分布器的标高处的反应区直径的至少90%的最大直径。本专利技术的又一实施方案涉及制造二羧酸的方法。此实施方案的方法包括(a)使可氧化化合物与第一气相氧化剂接触,由此形成粗制二羧酸浆料;(b)提纯至少一部分粗制二羧酸浆料,由此形成纯化二羧酸浆料;和(c)使至少一部分纯化二羧酸浆料与第二气相氧化剂在鼓泡塔反应器的反应区中接触,其中至少一部分第二气相氧化剂经由布置在反应区中的分布器引入反应区。这一实施方案的分布器包含一个或多个限定多个流体排放口的流体分布导管,其中在将该分布器理论分割成四个等面积的环形区域时,位于环形区域之一中的流体排放口的累积排放口面积在位于至少另一环形区域中的流体排放口的累积排放口面积的25%内,其中该分布器具有至少25%的总流通开放面积,其中该分布器的最大直径为布置该分布器的标高处的反应区直径的至少90%。附图简述在本文中参照下列附图描述本专利技术的实施方案,其中:图1是根据本专利技术的一个实施方案构造的反应器的侧视图,特别图解将浆料和气流引入反应器的反应区,和分别从反应器的顶部和底部取出废气和处理过的浆料;图2是沿线段2-2截取的图1中所示的反应器的剖视图,特别图解用于将流体引入反应器的反应区中的具有直的径向延伸的流体分布导管的分布器;图3是适用在图1中所示的反应器中的另一种分布器的底视图,特别图解用于将流体引入反应器的反应区中的具有弯曲的径向延伸的流体分布导管的分布器;图4是适用在图1中所示的反应器中的另一种分布器的底视图,特别图解用于将流体引入反应器的反应区中的具有圆形流体分布导管的分布器;图5是适用在图1中所示的反应器中的另一种分布器的底视图,特别图解用于将流体引入反应器的反应区中的具有正方形流体分布导管的分本文档来自技高网
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用于增强气体分布的方法和装置

【技术保护点】
在其中限定反应区的鼓泡塔反应器,所述鼓泡塔反应器包含:布置在所述反应区中的用于将流体引入所述反应区的分布器,所述分布器包含至少三个非活动径向延伸的流体分布导管,其中各流体分布导管限定至少三个流体排放口,其中与各所述流体分布导管相关联的所述流体排放口的径向间距向外减小,其中所述分布器的最大直径为布置所述分布器的标高处的所述反应区直径的至少90%;和其中所述分布器构造成使由从所述至少三个流体分布导管的至少三个流体排放口排放的气泡向上行经所述反应介质提供反应介质的搅拌,和在所述反应区中的表观气速为0.01至0.9 cm/s。

【技术特征摘要】
2010.09.22 US 12/8875351.在其中限定反应区的鼓泡塔反应器,所述鼓泡塔反应器包含:布置在所述反应区中的用于将流体引入所述反应区的分布器,所述分布器包含至少三个非活动径向延伸的流体分布导管,其中各流体分布导管限定至少三个流体排放口,其中与各所述流体分布导管相关联的所述流体排放口的径向间距向外减小,其中所述分布器的最大直径为布置所述分布器的标高处的所述反应区直径的至少90%;和其中所述分布器构造成使由从所述至少三个流体分布导管的至少三个流体排放口排放的气泡向上行经所述反应介质提供反应介质的搅拌,和在所述反应区中的表观气速为0.01至0.9cm/s。2.权利要求1的反应器,其中在将所述分布器理论分割成四个等面积的环形区域时,位于所述环形区域之一中的流体排放口的累积排放口面积在位于至少另一所述环形区域中的流体排放口的累积排放口面积的25%内。3.权利要求1的反应器,其中各所述流体分布导管流体联接至共用流体进入导管并由其向外延伸。4.权利要求3的反应器,其中所述流体分布导管围绕所述共用流体进入导管基本等距离间隔。5.权利要求1的反应器,其中各所述流体分布导管包含至少四个所述流体排放口。6.权利要求1的反应器,其中所述流体排放口基本等环形间隔。7.权利要求1的反应器,其中所述分布器具有至少25%的总流通开放面积。8.权利要求1的反应器,其中所述分布器具有20至300的所述流体排放口总数。9.权利要求1的反应器,其中所述流体排放口具有0.5至2.0毫米的平均直径。10.权利要求1的反应器,其中多于50%的所述流体排放口设置为通常向下排出所述流体。11.权利要求1的反应器,其中所述分布器具有0.5至6米的最大直径,其中所述分布器的最大直径为布置所述分布器的标高处的所述反应区直径的至少95%。12.权利要求1的反应器,其中所有所述流体排放口之间的平均直径偏差小于0.5毫米。13.在其中限定反应区的鼓泡塔反应器,所述鼓泡塔反应器包含:布置在所述反应区中的用于将流体引入所述反应区的分布器,其中所述分布器包含一个或多个限定20至300个流体排放口的非活动流体分布导管,其中在将所述分布器理论分割成四个等面积的环形区域时,位于所述环形区域之一中的流体排放口的累积排放口面积在位于至少另一所述环形区域中的流体排放口的累积排放口面积的25%内,其中所述分布器具有至少25%的总流通开放面积,其中所述流体排放口具有0.5至2.0毫米的平均直径,其中多于50%的所述流体排放口设置为通常向下排出所述流体,其中所述分布器具有0.5至6米的最大直径,其中所述分布器的最大直径为布置所述分布器的标高处的所述反应区直径的至少90%;和其中所述分布器构造成使由从所述一个或多个流体分布导管的流体排放口排放的气泡向上行经所述反应介质提供反应介质的搅拌,和在所述反应区中的表观气速为0.01至0.9cm/s。14.权利要求13的反应器,其中所述分布器包含至少三个所述流体分布导管,其中各所述...

【专利技术属性】
技术研发人员:A谢赫
申请(专利权)人:墨西哥石油集团有限公司
类型:发明
国别省市:墨西哥,MX

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