[发明专利]一种用于气液固三相反应的整体反应器的气液分布器

说明书

技术领域

本发明属于石油化工领域，具体涉及一种用于气液固三相反应的整体反应器的气液分布器。

背景技术

整体催化剂是由规整、重复、相互分隔的通道（尺度0.5-5mm）构成的整块陶瓷和金属载体，催化活性组分或者是含有活性组分的合适载体则以薄层形式均匀地分布在孔道的内表面。和其它形式的气液固三相反应器（桨态床与滴流床）相比，整体催化剂具有毫米级的反应通道，特征尺寸小，不仅具有比较大的外比表面积（目数为600cpsi，前端开孔表面有82%的整体催化剂，具有的外比表面积可以达到3476m²/m³），而且大大缩短了流体相际之间的传质距离，因此可以大大的强化气－固、气－液以及气－液－固相间传质过程。整体催化剂强化传质过程主要有两个原因（Moulijn.et al.,Advances in Catalysis，2011，54，249-327.），一是当气液两相保持适当的流速时，催化剂孔道内会出现一种特殊的流动类型：泰勒流（弹状流）。此时，气体和液体分别以小气泡和小液弹相互间隔的形式在整体催化剂的通道内进行流动，并且在气泡和固体催化剂之间有一层非常薄的液膜，这样气体可以很快地扩散到固体表面的催化活性中心上。二是在液弹内部本身也存在着内循环流动过程，强化内部的混合过程，提高传质的推动力。

另外，采用整体结构的催化剂一个重要的优点是物流通过整体催化剂孔道具有比较低的阻力降，也就是说在整体催化剂内物流的流速可以在很高的流速下进行操作，而并不会产生比较高的阻力降，而这些阻力降主要靠循环压缩机完成循环过程。在高的流速操作条件下，物流之间的混合可以强化，从而强化了气体，液体和固体三者之间的接触过程，进而可以增强反应过程的效率和选择性。此外，采用整体催化剂进行操作无需进行产物与催化剂分离以及易于集成放大等诸多优点。目前，蜂窝规整载体以其独特的优势已经在化工过程中得到了广泛的应用。尤其是近几十年来在环保领域中的应用，如在汽车，柴油机动车，燃煤电厂，焚烧炉等等尾气排放过程中利用规整结构催化剂可以高效的脱除CO，HC，NO_x和PM等。然而，整体催化剂在气液固三相催化反应过程中的应用目前已经成为研究得热点，如：双氧水的生产，F-T合成，乙烯基醋酸纤维素的合成，葡萄糖合成山梨糖醇等生产工艺中。

然而对于蜂窝规整载体的通道而言，由于不存在着径向的扩散空隙，每一个通道都是一个单独的流动空间，每一个孔道可以认为是一个小的管式反应器，所以初始的液体和气体分布在进口一旦确定下来，两相的流动特点将会一直保持到反应器的出口。因此对于蜂窝规整载体的流体分布，流体的初始分布对气液两相的流动特点以及传质过程都有着至关重要的作用。