[发明专利]一种高温高压超重力加氢反应器及应用

说明书

本发明公开了一种高温高压超重力加氢反应器及其应用，其包括电机、主轴、转子和壳体；所述电机输出端的主轴穿过壳体底部伸入到壳体内，所述转子固定在主轴上部；所述超重力加氢反应器还包括旋转盘和进料腔；所述旋转盘与主轴顶端固定连接，所述进料腔设置在壳体的上部，其下端伸入到壳体内并设置在旋转盘正上方，进料腔下端面上设有进料腔出口；所述进料腔内设有超声探头；本发明反应器使得气泡在液相中存在时间长；气液传质效率高；能对反应时催化剂的润湿分数进行有目的的调节；反应器中氢气的分压可以适当降低，提高装置安全性；无需再与其他大型气液预混设备串联，减少设备方面的投资。

技术领域

本发明属于超重力反应器领域，尤其是涉及一种高温高压超重力加氢反应器及应用。

背景技术

超重力反应器为典型的化工强化设备。在超重力环境下，巨大的剪切力将液体撕裂成微米甚至纳米级的液膜、液丝和液滴，产生巨大的和快速更新的相界面，使得相间传质速率比传统塔式反应器中提高1～3个数量级，微观混合和传质过程得到极大强化。同时，由于逆流旋转床的液泛线要比填料塔中的液泛线高40％左右，气速可以适当地提高，使得处理量变大。

对于一些难溶性气体参与的氧化或加氢反应，由于气体溶解度很低，导致反应受到传质控制，严重限制了表观反应速率的提升。传统超重力反应器用于上述氧化或加氢反应时，由于停留时间较短，在反应的同时难以实现气相饱和溶解在液相中，对于较快反应而言，传统超重力反应器内气相向液相传质的速率仍慢于反应速率。以加氢反应为例，氢气需要从气相进入液相，然后与反应物共同吸附在超重力反应器内催化剂的表面，从而在催化剂活性中心的作用下进行反应。采用高氢气压力和高氢油比时，其中实际提供的氢气量远远超过化学反应所需的氢气量，造成循环氢压缩机能耗过高；另一个问题是对于高粘性物料的加氢体系，氢气在其中溶解往往不足，即使氢耗很高，转化率也不高，严重的情况还会造成过量积炭结焦。

发明内容

本发明要解决的第一个技术问题是提供一种高温高压超重力加氢反应器(简称：RPB)；该反应器特别适用于高温高压加氢催化反应，可大幅降低反应压力，减小设备投资和操作成本，提高装置的安全性；也特别适用于料液粘度≧500mPa.s的反应物料；该反应器具有优异的传质和微观混合性能，通过调控旋转床转速即可实现对纳微米气泡的尺寸、在液相中的上升速度、有效气液混合比的调控；同时，由于液膜在旋转床反应器中具有快速的更新频率，十分有利于溶解的气相反应物快速到达催化剂表面，以及产物迅速离开催化剂表面，实现高效催化和产物分离。

本发明要解决的第二个技术问题是提供一种高温高压超重力加氢反应器的应用。

为解决上述第一个技术问题，发明采用如下的技术方案：

本发明一种高温高压超重力加氢反应器，包括电机、主轴、转子和壳体；所述电机输出端的主轴穿过壳体底部伸入到壳体内，所述转子固定在主轴上部；所述超重力加氢反应器还包括旋转盘和进料腔；所述旋转盘与主轴顶端固定连接，所述进料腔设置在壳体的上部，其下端伸入到壳体内并设置在旋转盘正上方；所述进料腔内设有超声探头，进料腔上设有第一气体入口、液体入口和催化剂入口；所述壳体下部设有气液出口。

作为技术方案的进一步改进，所述的超声探头功率为0-25kW，频率为5-300kHz的频率。

作为技术方案的进一步改进，所述旋转盘为多层等距均分旋转盘，可实现液体等量分配到每层旋转盘，层数为2-100，除最底层旋转盘外，其它多层旋转盘中心设有进料孔，从上到下每层进料孔孔径等间距缩小。

作为技术方案的进一步改进，所述壳体上部还设有气体出入口。

作为技术方案的进一步改进，所述壳体侧面还设有第二气体入口。

所述转子内装载的固体可以为散装的球形、三叶草、圆柱或马鞍形催化剂，或整体结构式泡沫金属，或整体结构式堇青石，或整体结构式丝网催化剂。