一种超重力反应器及反应方法技术

本发明专利技术公开了一种超重力反应器及反应方法。所述超重力反应器设置有两个液体进料口，两个液体进料口分别连接各自的液体分布器，两个液体分布器的喷淋管各自独立且设置于以旋转床中轴为圆心的同心圆环上。所述方法包括：反应物料与催化剂、或者两种反应物料分别从两个液体进料口进入超重力反应器，并经由各自的喷淋管喷洒于旋转填料或固体催化剂内缘上，实现二者混合，同时接触发生反应，或者混合后与气相接触发生反应。本发明专利技术改进了超重力反应器液体进料口和喷淋管的结构与布局，使得液态催化剂和液态反应物的混合在超重力场中进行，充分发挥超重力环境中混合效果好的优点；同时解决并简化了液态催化剂与液态产物后续分离的问题。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及反应工程领域，更进一步说，是涉及。
技术介绍
催化反应在石油化工，化学工业、生物工程、环境保护等领域可谓无处不在，催化 反应在诸如固定床、流化床等各类反应器中进行，反应器提供反应物料、反应物料与均相或 多相催化剂发生接触的物理空间，反应器的选型往往决定了反应物料，反应物料与催化剂 的接触方式，对催化反应效率的影响至关重要。 超重力技术是二十世纪70年代发展起来的一项工程技术，英国帝国化学公司 (ICI)的EP0023745A3专利涉及对化工分离单元操作--蒸馏、吸收、解吸等过程的研究。 中国专利CN1507940A公开了在超重力场中进行催化反应的方法，该方法采用超 重力旋转床作为催化反应器，将催化剂固定在旋转床转子上，所涉及催化反应为均相或多 相反应，该方法可减少副产物生成，减少设备体积，降低能耗。 中国专利CN1743064A公开了一种将多相催化剂液相化后，在超重力旋转床中进 行催化反应的方法。其中所述的液相化是指将催化剂活性组分溶解在液相反应物或溶剂中 形成均相混合物，或将其以细小颗粒分散在液相反应物或溶剂中。该方法延长了催化剂的 再生周期，提高了生产效率。 中国专利CN1895766A公开了 一种选择性加氢方法，该方法将烃类物料除杂质的 选择加氢过程在旋转床超重力中进行，将选择性加氢催化剂固定于旋转床转子上，该方法 通过调节超重力旋转床转子转速和转子径向厚度调整烃类物料在催化剂床层的停留时间， 从而控制加氢的选择性，该方法不同于传统选择加氢工艺。 但以上专利都存在下列问题：若多股液体物料间互溶性差时，混合后的溶液存在 局部混合不均或溶液分层现象，则当此混合物流进入超重力场与催化剂床层接触发生反应 时，显然反应也只存在于催化剂床层的局部，不同的液体物料间会有相当部分彼此无法相 互接触，反应转化率不可能理想。
技术实现思路
为解决现有技术中存在的问题，本专利技术提供了。本 专利技术改进了超重力反应器液体进料口和喷淋管的结构与布局，使得液态催化剂和液态反应 物或者两种液体反应物料的混合在超重力场中进行，充分发挥超重力环境中混合效果好的 优点；同时解决并简化了后续分离的问题。 本专利技术的目的之一是提供一种超重力反应器。 所述超重力反应器设置有两个液体进料口，两个液体进料口分别连接各自的液体 分布器，两个液体分布器的喷淋管各自独立且设置于以旋转床中轴为圆心的同心圆环上。 优选： 所述两个液体分布器的喷淋管数目相同且依次间隔排列。 本专利技术的目的之二是提供一种采用所述超重力反应器的反应方法。 包括： 反应物料与催化剂、或者两种反应物料分别从两个液体进料口进入超重力反应 器，并经由各自的喷淋管喷洒于旋转填料或固体催化剂内缘上，实现二者混合，同时接触发 生反应，或者混合后与气相接触发生反应。 反应后的液相产品与催化剂由超重力反应器液相出口进入液位控制罐，然后进入 产品分离罐，产品物料与液态催化剂通过静态分层得以分离。 分离后的催化剂一部分去再生处理，另一部分供循环使用。 对于两股液料的反应，当反应生成沉淀时，若液料间互溶性差，则通过自然分层即 可实现液-液-固分离：同时若当该反应为催化反应时，此时催化剂若为液相化形式，则催 化剂通过与其中某一种液料互溶而同另一种液料实现分离；催化剂若为固态颗粒形式装填 于填料床中，则只涉及反应液料间的液体分层分离。视反应后的液料情况而定，两股液料可 直接循环利用或经过处理后再循环使用。 下面以气液催化反应过程为例对本专利技术的反应过程加以说明： 液态反应物料与液态催化剂通过各自对应的液体入口进入超重力反应器，并经由 各自的喷淋管喷洒于旋转填料内缘上，在填料中实现二者混合，同时与气相接触发生催化 反应(例如碳四全加氢或选择性加氢过程)。反应后的液相产品与催化剂由超重力反应器液 相出口进入液位控制罐，然后进入产品分离罐，产品物料与液态催化剂通过静态分层得以 分离。分离后的催化剂一部分去再生处理，另一部分供循环使用，产品物料进入后续流程深 加工处理。 本专利技术中液态反应物料与液态催化剂各自独立进料，进入各自的液体分布器，二 者的喷淋管位于各自独立但同心的圆环（以旋转床中轴为圆环）上，这里两套分布器各自的 喷淋管数目以相同为最佳，且依次间隔排列，以期达到最好混合效果。 本专利技术对于液相催化剂的实际工业应用具有重要意义，这是因为限制液相催化剂 实际应用的一个重要方面就是需要考虑液态反应产物与液相催化剂的后续分离问题。单纯 考虑产物分离，希望液态反应/产物与液态催化剂互溶性差，使得简单处理即可完成反应 物、产物与催化剂的分离，但传统反应器物料接触特点决定了这样的液态反应/产物与催 化剂组合必定存在传质效果不佳、反应转化率低的问题，影响反应效率；因此单纯从反应角 度考虑希望液态反应物与催化剂具有良好的互溶性，提升二者接触面积，以增进传质。由于 分离与反应两方面因素互相制约，直接限制了液相催化剂的应用，使得其具有的种种好处 仅仅停留在理论层面，无法付诸实施。专利CN1743064A提出的催化方法意在强化传质，但 其液态反应物料与催化剂于超重力场【超重力场指的是旋转的填料床层(或催化剂床层）产 生的离心加速度大于重力加速度G的离心力场】外预混和模式仅适用于二者互溶性好且不 需要或较少考虑后续分离问题的工况，这显然限制了液相催化剂的工业应用范围。本专利技术 中在超重力场中既实现液态反应物料与液态催化剂的深度混合，同时也实现相间的传质最 大化，突破了反应与分离两方面互相制约的局面，为液态催化剂的广泛应用打开了局面，使 得液态催化剂与液态物料间在互溶性较差条件下仍然能够充分接触，完成反应，同时又便 于后续分离。 特别对于催化液与反应液不互溶工况(或二者互溶但需要控制二者接触时间工 况)，本专利技术的优势尤为明显一反应高效且混合液易于后续分离。 本专利技术中超重力场中的混合与反应模式并不仅仅局限于液态反应物料+液态催 化剂的形式，同样也适用于多股液态反应物料在超重力场中的混合与(催化或非催化）反 应，反应若为催化过程的话，此时催化剂即可以固态形式固定于旋转床上，也可以液态形式 溶解于(或微小颗粒形式悬浮于）某一种液态反应物料中。催化剂即可以固态颗粒形式存 在，也可采用液相化形式，其中优选液相化形式；本专利技术改进了催化剂与液相反应物料的混 合方式，使得催化剂与液相反应物和气相反应物间的混合更为充分，避免了CN1743064A中 采用超重力场外预混和存在的反应物料与催化剂局部混合不均问题（当液态催化剂与液相 反应物互溶性差或催化液以颗粒悬浮存在时最为突出）；相应地本专利技术改进了超重力反应 器液体进料口和喷淋管的结构与布局，使得液态催化剂和液态反应物的混合在超重力场中 进行，充分发挥超重力环境中混合效果好的优点；同时本专利技术解决并简化了液态催化剂与 液态产物后续分离的问题。 本专利技术对多股液料间的互溶性要求低，这就大大扩宽了超重力技术用于催化/非 催化领域的适用范围，也解决了物料后续分离的棘手问题。 【附图说明】 图1本专利技术所述的超重力反应器结构示意图 图2液体分布器的喷淋管的正视图 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种超重力反应器，其特征在于：所述超重力反应器设置有两个液体进料口，两个液体进料口分别连接各自的液体分布器，两个液体分布器的喷淋管各自独立且设置于以旋转床中轴为圆心的同心圆环上。

【技术特征摘要】
1. 一种超重力反应器，其特征在于： 所述超重力反应器设置有两个液体进料口，两个液体进料口分别连接各自的液体分布 器，两个液体分布器的喷淋管各自独立且设置于以旋转床中轴为圆心的同心圆环上。2. 如权利要求1所述的超重力反应器，其特征在于： 所述两个液体分布器的喷淋管数目相同且依次间隔排列。3. -种采用如权利要求1或2所述的超重力反应器的反应方法，其特征在于所述方法 包括： 反应物料与催化剂、或者两种反应物料分别从两...

【专利技术属性】
技术研发人员：李文铭，李振虎，郝国均，张文胜，曾东，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司，中国石油化工股份有限公司北京化工研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11