用于在固定床催化剂上进行液相和气相的三相反应的反应器制造技术

本发明专利技术涉及一种用于在固定床催化剂（Ｆ）上进行液相（１）和气相（２）的三相反应的反应器（Ｒ），其中固定床催化剂（Ｆ）水平设置在反应器（Ｒ）中且液相（１）和气相（２）使用固定床催化剂（Ｆ）上的混合及分布装置（ＭＶ）自上而下并流通过反应器（Ｒ），其特征在于混合及分布装置（ＭＶ）包括具有槽形通道（Ｋ）和槽形通道（Ｋ）中液相（１）出口管（Ａ）的液相（１）槽式分布器（ＴＶ）以及间隔设置在槽式分布器（ＴＶ）下方且其中设置有垂直喷嘴（Ｔ）的分布器板（Ｂ），其中喷嘴（Ｔ）具有一个或多个用于气相（２）进入的开口（Ｐ１）和一个或多个设置在用于气相进入的开口（Ｐ１）下方的用于液相（１）进入喷嘴（Ｔ）的开口（Ｐ２），其中设计用于液相（１）进入的开口（Ｐ２）的数目和尺寸使得在预定的液体进料速度下分布器板（Ｂ）上的液面低于用于气相（２）进入的开口（Ｐ１）且高于用于液相（１）进入的开口（Ｐ２）。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于在固定床催化剂上进行液相和气相的三相反应的反应器 本专利技术涉及一种用于在固定床催化剂上进行液相和气相的三相反应的反应器，其具有用于液相和气相的混合及分布装置，还涉及一种进行三相反应的方法和用途。 在固定床催化剂上液相和气相的三相反应在化学加工工程中是常见的。使用一种 或多种水平设置在直立反应器中且液相和气相在其上通过的固定床催化剂的操作模式通 常用于此目的。发生反应的转化率和选择性不仅取决于反应动力学而且尤其取决于反应器 的流体动力学。均匀的反应进程为此是必要的，这从而需要气体和液体，即两种反应物，在 反应器的径向和轴向上都最佳地均匀分布。这尤其在具有相应大尺寸的大型工业反应器中 是成问题的。 另外，三相反应器通常绝热操作，即由于释放或吸收的反应热量，温度随转化进程 而变化而且由于缺乏外部热交换而相应地升高或降低。为了实现没有热点并且因此尤其在 催化剂的使用寿命、转化率和选择性上没有相应不利作用的均匀温度分布，原料的均匀分 布同样是希望的。 因此，在化学加工工程中已经开发了许多用于确保液相和气相在固定床催化剂表 面上非常均匀分布的装置。 US 5， 817， 901描述了一种在固定床催化剂上选择性氢化每分子具有2_20个碳原 子的烃类馏分的方法，其中烃类料流和氢气经来自Sulzer的SMV或SMX型静态混合器供入 固定床，没有更详细描述的液体分布器有利地位于其上游。例如，对直径为10cm的反应器 描述了将来自(；馏分的丁二烯选择性氢化成1-丁烯，其对于上述丁二烯转化成1-丁烯实 现选择性不超过约58%。然而，对于来自烃类馏分的炔类和二烯类组分的选择性氢化而言 令人满意的选择性不能在工业反应器中单纯借助例如来自Sulzer的SMV或SMX型静态混 合器和未详细描述的液体分布器的组合而实现。 EP-A 1147809描述了一种用于包含至少一种气相和至少一种液相的多相混合物 至固定床上的分布器，该分布器由其上设置有出口管和其下端提供有另一个筛式分布器元 件的分布器板组成。 W0-A 03/039733描述了一种用于包含至少一种气相和至少一种液相的混合物至 固定床上的分布器。该分布器包括分布器板P，分布器板P提供有多个通过该板的混合及出 口管，该管具有气体的上入口、液相及合适的话小部分气相的侧入口以及气相和液相混合 物的下口 ，分布器板P还提供有额外的筛式分布器元件，其具有可控孔隙率且朝上侧壁设 置在下口下方和固定床催化剂上方。与没有此元件的实施方案对比，该额外分布器元件的 设置确保气相和液相更均匀地流到固定床催化剂上。 W0-A 95/35159描述了另一种用于气相和液相至固定床上的两相分布器，其具有 分布器板和出口管，其中提供了两组在不同高度上具有开口的出口管使得甚至在低通量下 仍确保均匀分布。 DE-A 102004021128描述了另一种具有用于气态原料和液态原料并流进入固定床 催化剂的入口的反应器，其中具有开口的分布器板和设置在开口中的静态混合器设在反应4器上游。分布器板和静态混合器的组合可以显著降低高径比h/d，即反应器的高度与直径之 比，以实现<5的数值。 然而，当使用已知分布器装置时，三相反应的转化率和选择性，尤其是选择性氢化的转化率和选择性，在直径大于0. 5m的大型工业反应器中并不令人满意。 因此本专利技术的目的是提供一种甚至在大型工业反应器情况下也可以按比例增大并且确保气相和液相大体均匀分布从而获得高转化率和选择性的用于三相反应器的混合及分布装置。 该目的由一种用于在固定床催化剂上进行液相和气相的三相反应的反应器实现， 其中固定床催化剂水平设置在反应器中且液相和气相经固定床催化剂上的混合及分布装 置自上而下并流通过反应器，其中混合及分布装置包括具有槽形通道和槽形通道中液相出 口管的液相槽式分布器以及间隔设置在槽式分布器下方且其中安装有垂直喷嘴的分布器 板，其中该喷嘴具有一个或多个用于气相进入的开口和一个或多个设置在用于气相进入的 开口下方的用于液相进入喷嘴的开口 ，其中设计用于液相进入的开口的数目和尺寸使得在 预定的液体进料速度下分布器板上的液面低于用于气相进入的开口且高于用于液相进入 的开口。 本专利技术因此提供一种用于液相和气相的混合及分布装置，其包括两个主要部件， 即以类似于已知槽式分布器的方式装备有其中安装液相出口管的槽形通道的液相分布器， 但独特特点是出口管延伸到分布器板附近，该分布器板起主分布器作用并且设置在下面使 得出口管总是浸入位于分布器板上的液体中。为此，在分布器板中安装具有一个或多个用 于气相进入的开口和一个或多个设置在这些下方用于液相进入的开口的喷嘴，其中设计用 于液相进入的开口的数目和尺寸使得在预定的液体进料速度下分布器板上的液面低于用 于气相进入的开口且高于用于液相进入的开口。 由于预分布器的出口管总是延伸到起主分布器作用的分布器板上的液面以下，从 起预分布器作用的槽式分布器经出口管流出的液体总是均匀引入位于分布器板上的液体 中而没有液体射出或甚至喷出。 优选设计用于液相进入分布器板喷嘴的开口的数目和尺寸使得甚至在液体进料 速度偏离预定液体进料速度在向上方向高达20 %和在向下方向高达50 %的情况下分布器 板上的液面低于用于气相进入的开口且高于用于液相进入的开口。 根据本专利技术，确保了液相和气相的均匀分布，尤其还对于直径为0. 5-5m或l-4m或 1. 2-3m的大型反应器。 优选每平方米50-200或70-150或90-130个喷嘴规则设置在起主分布器作用的 分布器板上。 这里，喷嘴可以三角形位置或以正方形排列设置在分布器板上。 优选喷嘴的自由直径为5-75mm，在分布器板上方长度为100-600mm，在分布器板 下方长度为20-250mm，并且具有设置在分布器板上方高10-100mm处直径为20-45mm的用于 液相进入的开口以及用于气相进入的直径为l-30mm的开口。 更优选喷嘴的自由直径为10-60mm，在分布器板上方长度为200-400mm，在分布器 板下方长度为50-200mm，并且在分布器板上方高22_75mm处的用于液相进入的开口直径为 3-35mm，用于气相进入的开口直径为5-20mm。 更优选喷嘴的自由直径为35-50mm，在分布器板上方长度为250-350mm，在分布器 板下方长度为100-150mm，并且设置在分布器板上方高40-60mm处的用于液相进入的开口 直径为10-25mm，用于气相进入的开口直径为5-15mm。 用于液相进入的开口可以有利地调整其高度和取向。 优选通过数量和用于气相进入的开口控制在反应器入口和喷嘴入口之间气相的 压降使得在反应器操作过程中在最低气体通量下在反应器入口和喷嘴入口之间气相的压 降为50-500帕斯卡，优选75-300帕斯卡，更优选100-200帕斯卡。 本专利技术反应器优选连续操作。 为了在必要中断操作的情况下能够排空反应器，分布器板提供有均匀分布在分布器板上的空载孔，其数目和尺寸的选择使得在反应器正常操作中通过反应器的全部液相中仅最大5%流经空载孔。优选空载孔的直径为10-20mm。 起预分布器作用的槽式分布器具有槽形通道，在槽形通道中具有液相出口管，优 选构造该分布器使得槽形通道本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于在固定床催化剂（Ｆ）上进行液相（１）和气相（２）的三相反应的反应器（Ｒ），其中固定床催化剂（Ｆ）水平设置在反应器（Ｒ）中且液相（１）和气相（２）经固定床催化剂（Ｆ）上的混合及分布装置（ＭＶ）自上而下并流通过反应器（Ｒ），其中混合及分布装置（ＭＶ）包括：－具有槽形通道（Ｋ）和槽形通道（Ｋ）中液相（１）出口管（Ａ）的液相（１）槽式分布器（ＴＶ）以及－间隔设置在槽式分布器（ＴＶ）下方且其中安装有垂直喷嘴（Ｔ）的分布器板（Ｂ），其中喷嘴（Ｔ）具有一个或多个用于气相（２）进入的开口（Ｐ１）和一个或多个设置在用于气相进入的开口（Ｐ１）下方的用于液相（１）进入喷嘴（Ｔ）的开口（Ｐ２），其中设计用于液相（１）进入的开口（Ｐ２）的数目和尺寸使得在预定的液体进料速度下分布器板（Ｂ）上的液面低于用于气相（２）进入的开口（Ｐ１）且高于用于液相（１）进入的开口（Ｐ２）。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 2007-6-21 60/945,461一种用于在固定床催化剂(F)上进行液相(1)和气相(2)的三相反应的反应器(R)，其中固定床催化剂(F)水平设置在反应器(R)中且液相(1)和气相(2)经固定床催化剂(F)上的混合及分布装置(MV)自上而下并流通过反应器(R)，其中混合及分布装置(MV)包括-具有槽形通道(K)和槽形通道(K)中液相(1)出口管(A)的液相(1)槽式分布器(TV)以及-间隔设置在槽式分布器(TV)下方且其中安装有垂直喷嘴(T)的分布器板(B)，其中喷嘴(T)具有一个或多个用于气相(2)进入的开口(P1)和一个或多个设置在用于气相进入的开口(P1)下方的用于液相(1)进入喷嘴(T)的开口(P2)，其中设计用于液相(1)进入的开口(P2)的数目和尺寸使得在预定的液体进料速度下分布器板(B)上的液面低于用于气相(2)进入的开口(P1)且高于用于液相(1)进入的开口(P2)。2. 根据权利要求1的反应器(R)，其中设计用于液相(1)进入的分布器板(B)的喷嘴 (T)中开口 (P2)的数目和尺寸使得甚至在液体进料速度偏离预定液体进料速度在向上方 向高达20%和在向下方向高达50%的情况下分布器板(B)上的液面低于用于气相(2)进 入的开口 (PI)且高于用于液相(1)进入的开口 (P2)。3. 根据权利要求1或2的反应器(R)，其中反应器的直径为0. 5-5m，优选l_4m，更优选 1. 2-3m。4. 根据权利要求l-3中任一项的反应器(R)，其中每平方米50-200，优选70-150，更优 选90-130个喷嘴(T)规则设置在分布器板(B)上。5. 根据权利要求4的反应器(R)，其中喷嘴(T)以三角形位置或以正方形排列设置在 分布器板(B)上。6. 根据权利要求1-5中任一项的反应器(R)，其中喷嘴(T)的自由直径为5-75mm，在 分布器板(B)上方长度为100-600mm，在分布器板(B)下方长度为20-250mm，用于液相(1) 进入的开口 (P2)直径为2-45mm且设置在分布器板(B)上方高10-lOOmm处，用于气相(2) 进入的开口 (PI)直径为l-30mm。7. 根据权利要求6的反应器(R)，其中喷嘴(T)的自由直径为10-60mm，在分布器板 (B)上方长度为200-400mm，在分布器板(B)下方长度为50-200mm，用于液相(1)进入的开 口 (P2)直径为3-35mm且设置在分布器板(B)上方高22_75mm处，用于气相(2)进入的开 口 (PI)直径为5_20mm。8. 根据权利要求7的反应器(R)，其中喷嘴(T)的自由直径为35-50mm，在分布器板(B) 上方长度为250-350mm，在分布器板(B)下方长度为100-150mm，用于液相(1)进入的开口 (P2)直径为10-25mm且设置在分布器板(B)上方高40-60mm处，用于气相(2)进入的开口 (PI)直径为7_15mm。9. 根据权利要求1-8中任一项的反应器(R)，其中用于液相(1)进入的开口 (P2)可以 调整其高度和取向。10. 根据权利要求l-9中任一项的反应器(R)，其中选择用于气相(2)进入的开口 (PI) 的数目和尺寸使得在反应器操作过程中在最低气体通量下在反应器(R)入口和喷嘴(T)入 口之间气相(2)的压降为...

【专利技术属性】
技术研发人员：M贝希特尔，B黑普费尔，M维勒，A戴斯，R盖尔，S伊泽尔伯恩，
申请(专利权)人：巴斯夫欧洲公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]