一种轴径向流多步进料的固定床反应器制造技术

本实用新型专利技术提供了一种轴径向流多步进料的固定床反应器，所述固定床反应器包括壳体和设置于所述壳体内部的至少2段催化剂床层；所述壳体包括至少1个进气口、2

【技术实现步骤摘要】
一种轴径向流多步进料的固定床反应器


[0001]本技术属于反应器设计
，涉及一种固定床反应器，尤其涉及一种轴径向流多步进料的固定床反应器。

技术介绍

[0002]二氧化碳作为一种温室气体，其有效利用对于缓解能源危机和实现“碳中和”目标具有重要的战略意义。对二甲苯作为石化行业的基本有机化工原料之一，主要用于生产合成树脂、合成纤维与合成橡胶。获取对二甲苯的传统方法主要是通过石脑油催化重整、甲苯异构化以及近年来常用的甲苯甲醇烷基化转移制备，然而上述方法均需依赖化石资源。因此，将廉价的二氧化碳转化为高附加值产品对二甲苯，不仅可以实现二氧化碳的资源化利用，产生巨大的经济效益，而且可以间接实现碳排放，具有重要的研发意义和良好的工业应用前景。
[0003]目前在众多的二氧化碳制芳烃技术中，首先利用二氧化碳催化加氢制甲醇，然后利用所得甲醇与甲苯直接烷基化反应生成对二甲苯的两步合成新技术尤为引人注意。例如CN 110743609A公开了一种二氧化碳加氢耦合甲苯烷基化制二甲苯的组合型催化剂，所述组合型催化剂可显著提高对二甲苯的选择性和生产效率；CN 111215084A公开了一种二氧化碳一步加氢制取芳烃的特殊催化剂，所述催化剂主要由纳米金属氧化物改性或不改性的Fe2O3和ZSM
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5分子筛组成，具有反应稳定性好、芳烃选择性高等优点。然而，上述研究大多数集中于设计高活性、高选择性和高稳定性的催化剂上，对于实现反应过程的设备—反应器的设计及结构优化均未有所涉及。
[0004]由此可见，如何提供一种用于制备对二甲苯的反应器，特别适用于二氧化碳加氢耦合甲苯烷基化制对二甲苯，强化反应过程，达到低催化剂体积、高单程转化率和低副产物选择性的目的，成为了目前本领域技术人员迫切需要解决的问题。

技术实现思路

[0005]针对现有技术存在的不足，本技术的目的在于提供一种轴径向流多步进料的固定床反应器，所述固定床反应器特别适用于二氧化碳加氢耦合甲苯烷基化制对二甲苯，强化了反应过程，达到了低催化剂体积、高单程转化率和低副产物选择性的目的。
[0006]为达此目的，本技术采用以下技术方案：
[0007]本技术提供一种轴径向流多步进料的固定床反应器，所述固定床反应器包括壳体和设置于所述壳体内部的至少2段催化剂床层，例如可以是2段、3段、4段或5段，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
[0008]所述壳体包括至少1个进气口、2
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8个进液口和至少1个产物出口，其中，所述进气口的数量可以是1个、2个或3个，所述进液口的数量可以是2个、3个、4个、5个、6个、7个或8个，所述产物出口的数量可以是1个、2个或3个，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
[0009]所述进液口位于每2段催化剂床层之间的壳体侧壁。
[0010]所述催化剂床层的中央设置有轴向导气管。
[0011]所述轴向导气管的末端封闭，且侧壁均布有出气孔。
[0012]本技术通过在多段催化剂床层的中央设置轴向导气管，并在所述轴向导气管的侧壁均布出气孔，实现了反应物料在催化剂床层内部的径向流动，强化了反应过程，适用于高空速操作，提升了原料转化率的同时降低了副产物的选择性。
[0013]此外，本技术通过在反应器壳体侧壁设置多个进液口，实现了多步进料操作，结合物料及反应器温度的合理控制，使得反应能在接近热力学平衡的最佳动力学条件下进行，进一步提高了原料转化率和目标产物的选择性。
[0014]优选地，所述催化剂床层的侧壁与所述壳体之间还设置有导气区。
[0015]优选地，所述催化剂床层的顶部与底部均封闭。
[0016]优选地，所述导气区的顶部封闭，底部开口。
[0017]本技术通过设置导气区实现了气相物料径向流过上一段催化剂床层后顺利进入下一段催化剂床层，且催化剂床层的顶部及底部和导气区的顶部均封闭，避免了气相物料的返混或轴向流过催化剂床层。
[0018]优选地，所述进气口为1个，且设置于所述壳体的顶部。
[0019]优选地，所述产物出口为1个，且设置于所述壳体的底部。
[0020]优选地，所述进液口还连接有雾化喷嘴，且所述雾化喷嘴的出口方向与反应器内气相流动方向相反，以促进物料之间的充分混合和反应。
[0021]优选地，所述壳体的横截面为直径0.5
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2m的圆形，例如可以是0.5m、0.6m、0.8m、1m、1.2m、1.4m、1.6m、1.8m或2m，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
[0022]优选地，所述壳体的高度为6
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20m，例如可以是6m、8m、10m、12m、14m、16m、18m或20m，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
[0023]优选地，所述轴向导气管的横截面直径为0.1
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0.4m，例如可以是0.1m、0.15m、0.2m、0.25m、0.3m、0.35m或0.4m，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
[0024]本技术中，所述轴向导气管的横截面直径需控制在合理范围内。当横截面直径小于0.1m时，轴向导气管过细，气相物料在导气管中的传输阻力较大，不适用于高空速操作；当横截面直径大于0.4m时，轴向导气管过粗，占据了过多催化剂空间，不利于反应的充分进行。
[0025]优选地，所述轴向导气管的侧壁开孔率为5％
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20％，例如可以是5％、6％、8％、10％、12％、14％、16％、18％或20％，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
[0026]优选地，所述出气孔的孔径为2
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16mm，例如可以是2mm、4mm、6mm、8mm、10mm、12mm、14mm或16mm，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
[0027]优选地，每2段催化剂床层之间的间距为400
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800mm，例如可以是400mm、450mm、500mm、550mm、600mm、650mm、700mm、750mm或800mm，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
[0028]优选地，从所述壳体的顶部开始计数，第1段催化剂床层的高度为其余催化剂床层高度的1.5
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3倍，例如可以是1.5倍、1.6倍、1.8倍、2倍、2.2倍、2.4倍、2.6倍、2.8倍或3倍，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
[0029]本技术采用多段式催化剂床层，其中，第1段催化剂床层内部主要发生二氧化碳加氢反应，反应热
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H1＝
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49.143KJ/mol，其余催化剂床层内部主本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种轴径向流多步进料的固定床反应器，其特征在于，所述固定床反应器包括壳体和设置于所述壳体内部的至少2段催化剂床层；所述壳体包括至少1个进气口、2
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8个进液口和至少1个产物出口；所述进液口位于每2段催化剂床层之间的壳体侧壁；所述催化剂床层的中央设置有轴向导气管；所述轴向导气管的末端封闭，且侧壁均布有出气孔。2.根据权利要求1所述的固定床反应器，其特征在于，所述催化剂床层的侧壁与所述壳体之间还设置有导气区；所述催化剂床层的顶部与底部均封闭；所述导气区的顶部封闭，底部开口。3.根据权利要求1所述的固定床反应器，其特征在于，所述进气口为1个，且设置于所述壳体的顶部；所述产物出口为1个，且设置于所述壳体的底部。4.根据权利要求1所述的固定床反应器，其特征在于，所述进液口还连接有雾化喷嘴，且所述雾化喷嘴的出口方向与反应器内气相流动方向相反。5.根据权利要求1所述的固定床反应器，其特征在于，所述壳体的横截面为直径0...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴青，曲顺利，郑俊，迟春红，周爱徽，李飞飞，赖育挺，
申请(专利权)人：中国海洋石油集团有限公司，
类型：新型
国别省市：