[发明专利]一种气-液-固三相反应器及其应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种化学工程设备领域，具体涉及一种反应物料为气-液-固三相的反应器。

背景技术

气-液-固三相反应器广泛应用于化工、能源、环境和生化等领域。通常对气-液-固三相反应采用滴流床或称涓流床反应器，机械搅拌釜式反应器、鼓泡塔(挡板鼓泡塔)、回转筒式反应器或於浆床反应器。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。对于气-液-固三相反应体系，相间传质往往是决定反应器效率的关键因素。特别是对于传质是总反应控制步骤和涉及固相催化剂的反应工程，为加快总反应过程，就必须采取某种形式的搅拌，以提高传质效率和相间混合。采用机械搅拌，不仅能耗高，不易密封，造成环境污染，而且产品质量的稳定性和一致性也受到影响。一般的鼓泡床虽然具有结构简单，相间接触好、温度易调节的优点，但气体压降大，流速有限制。滴流床催化剂带出少，气-液分布均匀，可以获得较高的转化率，压降小，但低液速操作时液流径向分布不均匀，如沟流、旁路，可能引起固体催化剂润湿不完全，并且引起径向温度不均匀，形成局部过热，使催化剂迅速失活并使液层过量汽化。回转筒式反应器缺点是粒子返混小，相间接触面小，传热效能低，设备容积较大。

发明内容

本申请目的在于克服上述现有技术中的反应器存在的不足，经发明人多年从事反应器设备的开发研究及工业化生产实践，提供一种气-液-固三相反应器及其应用。

本申请提供的气-液-固三相反应器，包括反应器筒体；筒体内沿筒体的轴向从下至上依次设置有催化剂支撑盘、气液分配盘和液体分布管；催化剂支撑盘和气液分配盘沿筒体的径向设置；

气液分配盘为一板状结构，板面上开设有贯通板体上下表面的孔；

液体分布管为中空的管状结构，管的表面带有贯通管体内外表面的小孔；液体分布管与设置于筒体侧壁面上的侧面进料口相连；

催化剂支撑盘上方的、筒体侧壁面上设有催化剂卸料口；

筒体上端设有顶部进料口；筒体下端设有底部出料口。

所述反应器筒体(1)的长径比为2～12。于筒体内的催化剂支撑盘上放置有催化剂，催化剂位于气液分配盘与催化剂支撑盘间。

所述催化剂支撑盘、气液分配盘和液体分布管数量均为1～8个，沿筒体的轴向从下至上依次按催化剂支撑盘、气液分配盘和液体分布管......催化剂支撑盘、气液分配盘和液体分布管的顺序设置。

所述气液分配盘的每个开孔上都设有一个分配帽；分配帽扣置于气液分配盘上表面，分配帽与气液分配盘上表面间留有间隙。

所述液体分布管由主管和支管组成，主管和支管相连通，主管和支管上等距或不等距地开孔；主管与设置于筒体侧壁面上的侧面进料口相连。

于筒体侧壁面上设有温度控制监测口和/或压力控制监测口。

所述反应器的使用温度为0～400℃，使用压力为0～30.0MPa。

反应器可用于以乙醇胺和氨为原料临氢条件下制备乙二胺反应中。

气-液-固三相反应器包括反应器筒体，反应器长径比为2～12，优选为5～10；催化剂支撑盘为1～8块，优选为3～6每块支撑盘等距或不等距地设置在反应器内，与反应器壁成90°角，支撑盘的直径等于反应器内径，通过支架或焊接在反应器筒体上；液体分布管为1～8个，优选为3～6个，由主管和支管组成，主管和支管等距或不等距地开￠0.1～10mm的孔；气液分配盘上开￠5～100mm的孔，优选为￠10～50mm，并在每个开孔上加装分配帽，分配帽呈三角形、同心圆、射线形或四边形排列；反应器操作温度在0～400℃之间，操作压力在0～30.0MPa之间；侧面进料口为1～8个，优选为2～6个；可以调节原料在不同催化剂床层的进料量，进而产生不同的反应转化率和产品的选择性；催化剂卸料口为1～8个，优选为3～6。

本发明气-液-固三相反应器结构独特新颖，流体力学性能优良、反应选择性和转化率可调、总传质效率高。

本申请具有以下优点：

(1)反应器中催化剂多段装填；

(2)原料分多股进料；

(3)床层压差小；

(4)反应转化率和产品的选择性可调。

附图说明

下面结合附图对本申请进行进一步的说明。

图1是气-液-固三相反应器结构示意图；

图2催化剂支撑盘结构示意图；

图3气液体分布器结构示意图；

图4液体分布器结构示意图。

具体实施方式