气-液-固三相反应器及连续催化氧化合成草甘膦的方法技术

本发明专利技术公开一种气‑液‑固三相反应器。所述气‑液‑固三相反应器包括相连通的鼓泡床反应器和搅拌反应器。所述鼓泡床反应器设于所述搅拌反应器下方，所述鼓泡床反应器包括筒体、设于所述筒体的浆液入口和设于所述筒体内的气体分布器。所述搅拌反应器包括釜体、用于搅拌所述釜体内浆液的搅拌装置及设于所述釜体内的过滤装置，所述过滤装置包括多根呈环形分布且与所述釜体的内壁间隔设置的过滤管及与多根所述过滤管连通且设于所述过滤管底部的滤液管。本发明专利技术提供的所述气‑液‑固三相反应器，具有反应效率高、在反应器内能有效分离催化剂，并能有效减少返混的特点。基于所述气‑液‑固三相反应器，本发明专利技术还提供一种连续催化氧化合成草甘膦的方法。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及化工设备
，具体涉及一种气-液-固三相反应器及应用所述气-液-固三相反应器的连续催化氧化合成草甘膦的方法。
技术介绍
气-液-固三相反应器广泛应用于化工、能源、环境和生化等
在多相流的反应器中，相间传质、混合和传热是决定反应器性能的重要技术指标，直接影响到反应强度、转化率和产品质量。浆态床反应器作为气-液-固三相反应器中的一种，是利用原料气作为反应混合的动力源，以惰性溶剂为载体，将催化剂悬浮在溶剂中进行反应。因为其具有极高的储液量，对于反应热很大的催化反应过程，使用浆态床反应器可以有效的移走反应热，而实现反应器的等温操作，避免出现床层热点，延长催化剂的寿命，从而保证反应器的正常运行；同时，在进行反应时，催化剂与原料的接触面积大，接触充分，反应效率高。因此在当今的化工过程中，浆态床反应器得到了广泛的应用。相关技术中，根据操作方式不同，浆态床反应器有循环式反应器、射流式反应器、沉降式反应器、搅拌反应器和鼓泡床反应器五种。五种浆态床反应器均具有持液量大、具有良好的传热传质和混合性能、可内置外置冷却设施从而方便排出反应热等优点，但是缺点各不相同，表现为：循环式、射流式反应器能耗大，且易于造成催化剂的磨损，射流式反应器不适用于催化反应过程；沉降式反应器适用于间歇式过程，一般多用于废水处理过程，不宜做连续生产；搅拌反应器由于能耗过大对催化剂磨损高，常用作实验室反应器；鼓泡床反应器的气体入口喷嘴设置在反应器底部，浆液在反应器底部堆积量大，易出现堵塞的现象，催化剂的回收需要将固体悬浮液排出后进行处理，常需附设结构复杂、费用高的过滤设备，且物料流型接近于全混流，液相连续操作时返混大，要想达到高转化率，需几个反应器串联，工艺复杂。根据以上各种浆态床反应器的特点，为提高反应器性能，有必要提供一种新的气-液-固三相反应器。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服上述技术问题，提供一种反应效率高、在反应器内能有效分离催化剂，并能有效减少返混的气-液-固三相反应器。本专利技术的技术方案是：一种气-液-固三相反应器，包括相连通的鼓泡床反应器和搅拌反应器，所述鼓泡床反应器设于所述搅拌反应器下方，所述鼓泡床反应器包括筒体、设于所述筒体的浆液入口和设于所述筒体内的气体分布器；所述搅拌反应器包括釜体、用于搅拌所述釜体内浆液的搅拌装置及设于所述釜体内的过滤装置，所述过滤装置包括多根呈环形分布且与所述釜体的内壁间隔设置的过滤管及与多根所述过滤管连通且设于所述过滤管底部的滤液管。优选的，多根所述过滤管间隔设置，相邻两根所述过滤管的间隔距离为所述过滤管直径的1/4-1倍。优选的，所述过滤管的直径为30-100mm。优选的，所述过滤管与所述釜体内壁的间隔距离为所述釜体内径的1/10-1/3。优选的，所述气体分布器的数量为多个，多个所述气体分布器分布于所述筒体内的任意不同高度。优选的，所述筒体呈漏斗型，其包括相连通的直筒部和倒锥体部，所述倒锥体部与所述搅拌反应器连接，所述鼓泡床反应器还包括设于所述倒锥体部内的环形挡液板，所述环形挡液板底部具有至少一个浆液回流口。优选的，所述鼓泡床反应器还包括设于所述倒锥体部的循环液出口及设于所述直筒部的循环液入口，所述循环液出口位于所述环形挡液板的上边缘与所述浆液回流口之间，所述循环液出口与所述循环液入口连通。优选的，所述直筒部与所述釜体的直径比为1：2.5-5。优选的，所述釜体与所述筒体的高度比为1：0.8-5.5。基于所述气-液-固三相反应器，本专利技术还提供一种连续催化氧化合成草甘膦的方法。所述连续催化氧化合成草甘膦的方法包括如下步骤：向所述气-液-固三相反应器内加入占其总体积1％-10％的催化剂，并将双甘膦溶液由所述鼓泡床反应器的所述浆液入口连续引入；所述双甘膦溶液的质量浓度为8-15％；由所述气体分布器连续通入氧气，使所述双甘膦溶液和所述催化剂混合，并将混合液体连续提升至所述搅拌反应器内；反应中，控制反应温度为50-100℃，反应压力为0.6-0.8MPa，物料在所述气-液-固三相反应器内的停留时间为1-10小时。与现有技术相比，本专利技术提供的气-液-固三相反应器，具有如下有益效果：一、所述气-液-固三相反应器将鼓泡床反应器和搅拌反应器组合，物料依次通过鼓泡床反应器和搅拌反应器进行反应，其中所述鼓泡床反应器中的气体分布器提供气体原料，并在所述鼓泡床反应器中进行鼓泡，一方面使物料混合更均匀，另一方面将物料提升至搅拌反应器内；所述搅拌反应器内的搅拌装置将物料进行搅拌，使原料充分接触，所述搅拌反应器内的过滤装置，包括多根呈环形分布的过滤管及与多根所述过滤管连通且设于所述过滤管底部的滤液管，所述搅拌反应器内的物料在气流的作用下，由下至上运动，并通过环形分布的所述过滤管使物料在所述搅拌反应器内呈环流分布，且过滤管内和管外形成压降，使浆液穿过所述过滤管上的过滤孔进入所述过滤管内，并通过所述滤液管排出得到产物。本专利技术提供的气-液-固三相反应器，将鼓泡床反应器和搅拌反应器组合，提高了物料的混合、传质、传热效果，增强了过滤速度，从而提高反应效率及转化率，降低设备投资。二、在所述搅拌反应器内，浆液通过所述过滤管排至所述滤液管，而催化剂被截留在所述过滤管外，从而可实现在反应器内有效分离催化剂，同时所述过滤管过滤浆液为错流过滤方式，可防止催化剂在所述过滤管表面沉积而堵塞所述过滤管。三、所述搅拌反应器内，多根所述过滤管呈环形分布，且相邻两个所述过滤管的间隔距离为所述过滤管直径的1/4-1倍，所述过滤管直径为30-100mm，通过合理设计相邻两根所述过滤管之间的间隔距离，使物料在所述过滤管分布的整个圆周范围内呈显著环流流动，进一步提高物料的混合、传质、传热效果，提高反应效率及转化率。四、所述鼓泡床反应器中的气体分布器为多个，多个所述气体分布器分布于所述筒体内的任意不同高度，因所述鼓泡床反应器和搅拌反应器组合，物料的流动路径增加，在浆液流动状态下，任意高度的气流均可将浆液提升至搅拌反应器内进行反应，且反应完全。与现有技术相比，所述气体分布器不限于设置在所述鼓泡床反应器的底部，从而可减少浆液堵塞所述气体分布器的情况，提高所述鼓泡床反应器的工作效率。五、通过在所述鼓泡床反应器内设置环形挡液板，且所述环形挡液板的底部具有至少一个浆液回流口，由所述环形挡液板上边缘溢出的浆液部分经所述浆液回流口回流至鼓泡床反应器内，另一部分通过循环液出口流出，再经循环液入口进入所述鼓泡床反应器内，可提高所述鼓泡床反应器内物料的传热、传质效果。六、本专利技术提供的气-液-固三相反应器为接近平推流式反应器，在物料反应过程中，在气流的推动作用下，有效减少了返混，从而提高了所述气-液-固三相反应器的生产能力。附图说明图1为本专利技术提供的气-液-固三相反应器的结构示意图；图2为图1所示气-液-固三相反应器中过滤管的分布结构示意图。具体实施方式下面将结合附图和实施方式对本专利技术作进一步说明。请参阅图1，为本专利技术提供的气-液-固三相反应器的结构示意图。所述气-液-固三相反应器1包括鼓泡床反应器11和搅拌反应器12，所述鼓泡床反应器11设于所述搅拌反应器12正下方，且所述鼓泡床反应器11与所述搅拌反应器12相连通。所述鼓泡床反应器11包括筒体111、浆液入口本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种气‑液‑固三相反应器，其特征在于，包括相连通的鼓泡床反应器和搅拌反应器，所述鼓泡床反应器设于所述搅拌反应器下方，所述鼓泡床反应器包括筒体、设于所述筒体的浆液入口和设于所述筒体内的气体分布器；所述搅拌反应器包括釜体、用于搅拌所述釜体内浆液的搅拌装置及设于所述釜体内的过滤装置，所述过滤装置包括多根呈环形分布且与所述釜体的内壁间隔设置的过滤管及与多根所述过滤管连通且设于所述过滤管底部的滤液管。

【技术特征摘要】
1.一种气-液-固三相反应器，其特征在于，包括相连通的鼓泡床反应器和搅拌反应器，所述鼓泡床反应器设于所述搅拌反应器下方，所述鼓泡床反应器包括筒体、设于所述筒体的浆液入口和设于所述筒体内的气体分布器；所述搅拌反应器包括釜体、用于搅拌所述釜体内浆液的搅拌装置及设于所述釜体内的过滤装置，所述过滤装置包括多根呈环形分布且与所述釜体的内壁间隔设置的过滤管及与多根所述过滤管连通且设于所述过滤管底部的滤液管。2.根据权利要求1所述的气-液-固三相反应器，其特征在于，多根所述过滤管间隔设置，相邻两根所述过滤管的间隔距离为所述过滤管直径的1/4-1倍。3.根据权利要求2所述的气-液-固三相反应器，其特征在于，所述过滤管的直径为30-100mm。4.根据权利要求1所述的气-液-固三相反应器，其特征在于，所述过滤管与所述釜体内壁的间隔距离为所述釜体内径的1/10-1/3。5.根据权利要求1至4中任一项所述的气-液-固三相反应器，其特征在于，所述气体分布器的数量为多个，多个所述气体分布器分布于所述筒体内的任意不同高度。6.根据权利要求1至4中任一项所述的气-液-固三相反应器，其特征在于，所述筒体呈漏斗型，其包括相连通的直筒部和倒锥体部，所述倒锥体部与所述搅拌反应器连接，所述鼓...

【专利技术属性】
技术研发人员：艾秋红，尹新宇，罗和安，黄荣辉，
申请(专利权)人：湘潭大学，
类型：发明
国别省市：湖南;43