[发明专利]一种用来进行浆态床反应的方法

说明书

技术领域：

本发明属于化工领域，涉及一种用于进行浆态床反应的方法。

背景技术

在有机化学合成工艺中，同时包含气态、液态和固态反应物料的气-液-固三相反应体系是一种很重要的体系，例如费-托合成的浆态床反应器就是一种工业应用的三相反应器。费托合成过程是指将合成气(CO+H₂)转化为烃类和少量有机含氧化合物的化学转化过程，其主要特征为强放热。最初，人们尝试使用固定床和流化床反应器来进行费-托反应操作，但是这些反应器的传热效能并不理想，对反应控制会带来很大的困难。为此，人们开发出了新颖的浆态床反应器。浆态床反应器的特点在于，在反应器内包含悬浮有固体细粒的液体浆液层，而气体物料以鼓泡的形式从该液体浆液层中通过，使得固-液-气三相在合适的反应条件下接触，以完成三相反应。所述浆态反应器中的液相可以是反应物，也可以是悬浮固体催化剂的载液。与传统的固定床和流化床反应器相比，浆态床可以使反应温度得到有效控制，将反应热有效移除，同时更有利于实现大型化生产。

三相浆态床在化工过程中得到广泛的应用。在现有的文献和专利中有许多的报道。如中国专利99127184.X提供了一种气液固三相循环反应器；中国专利03151109.0提供了一种连续操作的气液固三相浆态床工业反应器；中国专利200710037008.5提供了一种带内循环和外部换热的浆态床反应装置及其应用；中国专利101396647A公布的“用于费-托合成的气液固三相悬浮床反应器”，其提供了反应器构造与尺寸设计、气体分布器和换热器的布局与设计、蜡与催化剂的过滤系统、反应器内部的导流装置以及反应器顶部的雾沫消除装置；而南非Sasol公司已基本实现了浆态床反应器技术工业化(A.M.Steynberg,M.E.Dry,B.H.Davisand B.B.Breman,表面科学和催化研究(Studies in Surface Science and Catalysisi)152,A.Steynbergand M.Dry(eds.),m64-195,Elsevier B.V.,2004)。

但是，以上这些现有技术中开发的费托浆态床反应器仍然停留在依靠自然鼓泡或者导流筒内外密度差来实现反应器内浆液的循环。一方面为了避免浆液循环不足情况下，导致的反应器内催化剂沉降、团聚以及失活，需要提高气体流速；同时，为了加强混合效果和传质传热效率，也需要反应器在较高气体流速下进行操作。另一方面，对于现有技术开发的装置来说，如果在较高气体流速下进行操作，气体与浆液相对滑移速度过大，从而引起严重返混，由此显著影响反应效率。因此，人们需要开发出一种新颖的三相内循环浆态床反应方法，通过提高浆液的循环速度，从而提高操作气体流速，进而提高反应器的空间利用率和时空产率，改进反应效率。

发明内容：

针对以上问题，本发明提供了一种新颖的用来进行浆态床反应的方法，该方法使用浆态床反应器，所述浆态床反应器包括反应器壳体1、设置在所述反应器壳体1之内或之上的以下部件：上部出口13、导流管17、下部入口12以及浆态床层3，其中，在所述导流管17中设置有至少一个喷嘴，所述喷嘴的开口方向朝向下方或斜下方，所述方法包括以下步骤：i)从所述下部入口12将气态组分引入所述浆态床反应器，使得所述气态组分在所述导流管17的外壁和所述反应器壳体1的内壁之间的环形空间上升，同时带动该空间内浆态床层3的浆料随之上升,所述气态组分在所述浆料中发生反应；ii)所述反应的气态产物和未反应的气态组分上升离开所述浆态床层3，从所述浆态床反应器的上部出口13排出，而至少一部分浆料从所述导流管17的上部开口进入所述导流管17，沿着所述导流管17向下流动，从导流管17的下部出口流出进入环形空间，且至少一个所述喷嘴喷射气体、液体或者浆液；(iii)重复上述步骤（i）和（ii）。

在本发明的一个实施方式中，所述导流管17中设置多个喷嘴19-1，所述喷嘴19-1穿过所述导流管17的管壁，喷嘴19-1的开口方向与轴向的夹角为0～90°，优选5～45°，更优选为25～30°。

在本发明的另一个实施方式中，所述多个喷嘴19-1沿导流管17内壁以分层螺旋形式设置，每层设置1～8个喷嘴，优选每层设置1个喷嘴；从所述导流管17的顶部观察的时候，所述多个喷嘴沿导流管17的周边均匀设置。优选地，从所述导流管17的顶部观察的时候，所述多个喷嘴19-1的开口方向与所述导流管17管壁的夹角为0～90°。