一种卧式高效平推流鼓泡反应器制造技术

本发明专利技术公开了一种卧式高效平推流鼓泡反应器，反应器内由出口隔板和入口隔板分隔分成多个反应单元，每个反应单元设有液相进口导流板和液相出口导流板，气体分布器；所述气体分布器包括水平布置的主分布器和分别于反应器弓形区的弓形分布器；每个反应单元分为液相导流区，鼓泡反应区，气相区和降液区。本发明专利技术通过对液相进口、出口导流板及气体分布器的设计和整合，使反应器内液相呈平推流型，有利于减少有机过氧化物的分解和过度氧化，提高了目标产物的选择性。

【技术实现步骤摘要】
一种卧式高效平推流鼓泡反应器
本专利技术涉及一种高效卧式鼓泡反应器，特别是一种用于常压沸点为80-150℃的有机物与气体反应物接触生产有机氢过氧化物的卧式鼓泡反应器，例如环己烷、乙苯、异丙苯等。
技术介绍
在气液接触反应器中，常见的填充床反应器、降膜反应器、板式反应器、鼓泡反应器、搅拌反应器、喷雾反应器和高速湍动反应器，其中，鼓泡反应器具有很大的储液量，适宜于慢反应和放热量大的反应。这特别适合于有机物液相氧化为有机物过氧化氢的反应，如专利US4066706，乙苯氧化为乙苯过氧化氢；专利US6956136，异丙苯氧化为异丙苯过氧化氢；专利EP0673907异丁烷氧化为叔丁基过氧化氢；专利US4269805环己烷氧化为环己基过氧化氢、二甲苯氧化为芳香醇等均采用鼓泡反应器。这是由于有机物液相氧化反应为慢反应，一般需要数小时或十数小时的停留时间，因而采用鼓泡反应器是适合的。由于鼓泡反应器液相轴向返混现象严重，连续操作型鼓泡反应器反应速率明显下降，很难在单一反应器中达到较高的液相转化率。例如美国Halcon公司的专利US4066706中报道的乙苯氧化制乙苯过氧化氢的反应器采用8个反应隔室串联，美国Nobel公司的专利US4269805中报道的二甲苯氧化为芳香醇的反应器采用了3-6个隔室。异丙苯氧化制异丙苯过氧化氢的反应器采用了3-4级串联。另外，对于有机物氧化为有机物过氧化氢的反应，高浓度的氧希望与低浓度的有机物过氧化氢接触、而高浓度有机物过氧化氢与较低浓度的氧接触，有利于减少有机物过氧化氢的分解和过度氧化，提高有机物过氧化氢的选择性。这在曹钢编写的《异丙苯生产苯酚丙苯》一书P182-183有详细介绍。从以上几点分析，有机物氧化为有机物过氧化氢适用采用平推流反应器，但鼓泡反应器的各腔室却更加接近于全混流，这造成了鼓泡反应器的低效率及有机物过氧化氢的低选择性。以US4066706报道的用于乙苯过氧化氢生产的卧式鼓泡反应器为例，单个腔室内的液相流场在水平方向上存在速度头，如图1所示，由于在乙苯液相氧化反应器内，液相密度通常比气相密度高出100~200倍，因而在单个腔室内的气泡分布将受到液相均匀性的严重影响，如图2所示。气泡分布不均匀时还将导致另一个结果，由于靠近进口区域的气泡量少，气含率低，该区域的密度大，与附件物料形成密度差，这种密度差会推动鼓泡区内的局部环流，造成局部滞留区，在滞留区内的氧化液停留时间将大幅增加，这造成了有机物过氧化氢的分解率增加，降低了有机物过氧化氢的选择性；另外，在靠近出口区域的气泡多，气含率高，密度小，该区域的阻力比密度大的区域更小，液相更加倾向于从该区域流出，造成该区域的流量比其它区域高，这降低了液相流经该区域的停留时间，进而造成流经整个反应器的液相停留时间并不相同，影响反应的转化率和选择性。另外，从圆截面上看，典型的设计如国际壳牌研究有限公司的专利CN200580028895中报道，气相分布管设于反应器底部区，每根气相分布管上液层高度不同，每根气相分布管外的压力也不同，这造成了气体分布器的气相分布不均匀，形成圆截面上的环流，如图3。为了减小返混的问题，万华化学集团股份有限公司的专利CN106554298采用立式鼓泡塔式反应器用于乙苯液相氧化制乙苯过氧化氢，这种型式有效改善液相轴向返混，但径向返混仍然没有提出解决方案，另外，这种型式造成了气相的串联操作，以专利中报道的10级反应段分析，气相在反应器内的压力降比卧式并联单级布气型式的压力降高10倍，这大幅提高了工业装置的操作成本。
技术实现思路
针对上述的鼓泡反应器返混问题，本专利技术提出了一种高效的平推流鼓泡反应器，以减少有机物过氧化氢的分解反应，提高其选择性。为实现上述目的，本专利技术的技术方案为：一种卧式高效平推流鼓泡反应器，呈卧式筒状结构，所述反应器本体两端分别设有进料口和出料口，其特征在于：包括至少一套隔板组，每套隔板组包括出口隔板和入口隔板，所述隔板组沿所述进料口至出料口的物流流动方向依次间隔设置，并形成多个连通的反应单元；所述每套隔板组中出口隔板下端与反应器本体底部固定连接；入口隔板与反应器本体内壁固定连接，且入口隔板与反应器本体的底部、顶部、出口隔板之间均留有间隔；所述入口隔板的上端高度高于出口隔板的上端高度；所述每个反应单元设有气体分布器，所述气体分布器包括主分布器和弓形分布器，所述主分布器水平布置且与反应器本体底部留有物流通道，所述弓形分布器对应分布在反应器本体两侧的弓形区；对应气体分布器设有气相入口和设在反应器本体顶部的气相出口；所述每个反应单元内靠近主分布器位置布置有一排液相进口导流板，所述液相进口导流板数量若干且呈竖直放置；所述每个反应单元内靠近出口隔板的出口高度位置设有一排液相出口导流板，所述液相出口导流板数量若干并呈竖直放置；所述反应器本体的进料口与相邻反应单元的主分布器下端的物流通道相连。作为本专利技术的进一步改进为：所述相邻液相进口导流板之间的间隔长度为0.2-1.0m。液相进口导流板之间的间隔长度根据反应单元的长度有所不同，但相对间隔长度控制在0.2-1.0m可用于平衡液相在入口侧的水平速度头，确保液相流量分配的均匀性。作为本专利技术的进一步改进为：所述液相进口导流板位于主分布器之上，并与对应的液相出口导流板相连形成一块鼓泡导流板。这样能够将大型鼓泡反应区分隔成各个平行的小鼓泡反应区，完全消除鼓泡区的放大效应。作为本专利技术的进一步改进为：所述每个反应单元内的一排液相出口导流板所在的上沿高度不低于对应的出口隔板的出口高度，这样可以平衡各反应单元压力，保证物流的流动速率，提高其选择性。作为本专利技术的进一步改进为：沿所述物流的流动方向，各反应单元内液相出口导流板所在的上沿高度逐级降低，从而形成各反应单元的液相位差，该相位差给液相流动提供了能量，以确保液相在各反应单元内稳定流动。作为本专利技术的进一步改进为：所述出口隔板的高度为反应器本体高度的60-80%，并逐级降低，用以平衡各反应单元压力，同时保证了各反应式内的合适的持液量和液相停留时间，防止出现水平方向上的环流，造成水平方向返混。与传统卧式鼓泡反应器相比，本专利技术的反应器创新点在于：1、反应器设有液相进口导流板和液相出口导流板，用于将液相流入反应器和流出反应器的水平速度头转向，从而避免了液相进出反应区时的水平动能影响鼓泡反应区的均匀性，防止出现水平方向上的环流，造成水平方向返混；2、反应器内的气体分布器设有水平布置的主分布器，并在其下端留有留有物流通道，这使形成的鼓泡主反应区的气泡分布更加均匀稳定，避免了将分布管布在反应器底部弓形区时造成的不均匀；3、反应器设有弓形分布器,用于在反应器弓形区内鼓泡，增加弓形区液体的气含率，平衡弓形区与鼓泡主反应区的密度差，防止出现圆截面上的环流返混；4、反应器充分利用了弓形区域，利用率更高，液相流型更接近平推流，有机物氧化的副反应更少，减少了有机物过氧化氢的过度氧化，目标产物有机物过氧化氢的选择性更高。说明书附图图1：传统反应器内的液相基本流场示意图；图2：传统反应器内气泡分布及环流示意图；图3：传统反应器圆截面上气泡分布及返混示意图；图4：本专利技术实施例1反应器的结构示意图；图5：本专利技术实施例1的反应单元结构示意图；图6：本专利技术反应器中气泡分布本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种卧式高效平推流鼓泡反应器，呈卧式筒状结构，所述反应器本体两端分别设有进料口和出料口，其特征在于：包括至少一套隔板组，每套隔板组包括出口隔板和入口隔板，所述隔板组沿所述进料口至出料口的物流流动方向依次间隔设置，并形成多个连通的反应单元；所述每套隔板组中出口隔板下端与反应器本体底部固定连接；入口隔板与反应器本体内壁固定连接，且入口隔板与反应器本体的底部、顶部、出口隔板之间均留有间隔；所述入口隔板的上端高度高于出口隔板的上端高度；所述每个反应单元设有气体分布器，所述气体分布器包括主分布器和弓形分布器，所述主分布器水平布置且与反应器本体底部留有物流通道，所述弓形分布器对应分布在反应器本体两侧的弓形区；对应气体分布器设有气相入口和设在反应器本体顶部的气相出口；所述每个反应单元内靠近主分布器位置布置有一排液相进口导流板，所述液相进口导流板数量若干且呈竖直放置；所述每个反应单元内靠近出口隔板的出口高度位置设有一排液相出口导流板，所述液相出口导流板数量若干并呈竖直放置；所述反应器本体的进料口与相邻反应单元的主分布器下端的物流通道相连。

【技术特征摘要】
1.一种卧式高效平推流鼓泡反应器，呈卧式筒状结构，所述反应器本体两端分别设有进料口和出料口，其特征在于：包括至少一套隔板组，每套隔板组包括出口隔板和入口隔板，所述隔板组沿所述进料口至出料口的物流流动方向依次间隔设置，并形成多个连通的反应单元；所述每套隔板组中出口隔板下端与反应器本体底部固定连接；入口隔板与反应器本体内壁固定连接，且入口隔板与反应器本体的底部、顶部、出口隔板之间均留有间隔；所述入口隔板的上端高度高于出口隔板的上端高度；所述每个反应单元设有气体分布器，所述气体分布器包括主分布器和弓形分布器，所述主分布器水平布置且与反应器本体底部留有物流通道，所述弓形分布器对应分布在反应器本体两侧的弓形区；对应气体分布器设有气相入口和设在反应器本体顶部的气相出口；所述每个反应单元内靠近主分布器位置布置有一排液相进口导流板，所述液相进口导流板数量若干且呈竖直放置；所述每个反应单元内靠近出口隔板的出口高度位...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐志刚，吴非克，
申请(专利权)人：常州瑞华化工工程技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32