[發明專利]一種固定床和噴射浮動床與分離單元耦合的集成系統工藝

有效

• 申請號: 201110189276.5
• 申請日: 2011-07-07
• 公開（公告）號: CN102294204A
• 公開（公告）日: 2011-12-28
• 發明（設計）人: 周政;張志炳;楊高東;龔雄輝;吳平鏗
• 申請（專利權）人: 南京大學
• 主分類號: B01J8/00
• 分類號: B01J8/00
• 代理公司: 南京知識律師事務所 32207
• 代理人: 黃嘉棟

發明領域

本發明涉及一種固定床和噴射浮動床與分離單元耦合而成的集成系統工藝。

背景技術

固定床反應器又稱填充床反應器，裝填有固體催化劑或固體反應物用以實現多相反應過程的一種反應器。固體物通常呈顆粒狀，堆積成一定高度（或厚度）的床層。床層靜止不動，流體通過床層進行反應。它與流化床反應器及移動床反應器的區別在于固體顆粒處于靜止狀態。目前工業上對固體為催化劑，液體為反應原料的液固催化反應主要利用固定床反應器來實現，如酯化反應、水合反應等。?

　　固定床反應器的優點是：①返混小，流體同催化劑可進行有效接觸，?當反應伴有串聯副反應時可得較高選擇性。②催化劑機械損耗小。③結構簡單。③反應穩定。固定床反應器的缺點是：①傳熱差。②操作過程中催化劑不能更換，催化劑需要頻繁再生的反應一般不宜使用，常代之以流化床反應器或移動床反應器。③反應時間較長。④?涉及油水兩相物料時，混合困難，反應速度受限。

噴射浮動床反應器是一種新型的強化反應器，它的工作原理是利用高速流動相去卷吸其它相,?產生劇烈攪拌效果，促使各相密切接觸,并快速完成反應過程。在以固體為催化劑，液體為反應原料的液固催化反應中，噴射浮動床反應器可使反應物之間及反應物與催化劑之間充分混合，大幅強化質量與熱量傳遞速率，改善反應器內的濃度和溫度分布，加快反應進程，有效抑制副反應和提高反應選擇性。

噴射浮動床反應器有許多獨特優異的性能:?①傳質傳熱效率高；②操作彈性高；③單位體積輸入功率大，并可大幅降低能耗；④反應器結構簡單，無剛性攪拌，適合于氧化加氫等危險性反應操作；⑤密封性能好,?尤其適用于高壓反應；⑥混合效果和傳質速率受反應器規模的影響程度小,?易于工程放大。

目前，工業上的反應分離集成系統是由反應設備與分離設備有機組成的集成系統，存在著一定的缺陷。如固定床反應-分離集成系統，即所謂的反應精餾塔，如酯化反應精餾塔。由于利用固定床反應器反應要達到一較高轉化率需要較長的反應時間，所以停留時間較長，設備體積較大。而對于其它反應-分離集成系統，如氧化反應和加氫反應與分離單元組成的集成系統，則存在反應與分離難以相互耦合的問題。

發明內容

本發明的目的是提供一種固定床和噴射浮動床與分離單元耦合而成的集成系統。如附圖一所示。在反應階段，將固定床反應器與噴射浮動床反應器相耦合，利用固定床反應器進行預反應，然后進入噴射浮動床反應器進行強化反應。在固定床反應器中進行的預反應縮短了強化噴射反應器內的反應時間，降低了固體催化劑的破損率，延長了固體催化劑的使用壽命；而噴射浮動床反應器可在相對較短的時間內提高后續反應的轉化率，且能耗低，這又彌補了單純使用固定床反應器的反應時間長轉化率低的不足。若反應器流出的物料會分層，則可利用分相器分出油水兩相，含產物的一相進入精餾系統進行分離，否則物料直接進入精餾系統，及時移走產物并將未完全反應的反應物返回反應單元以提高轉化率。固定床和噴射浮動床與分離單元全系統的耦合可大幅降低能耗，節約成本。

本發明的目的可通過以下技術解決方案來實現：

一種固定床和噴射浮動床與分離單元耦合的集成系統工藝，它包括下列步驟：

步驟1.?將反應所需的新鮮反應料液由管道1輸入中間物料儲罐V-1（這里的反應包括適合固定床反應器的所有反應），用原料輸送泵P-1將物料經過閥門F-1，流量計FM-1和換熱器E-1加熱后，由管道3定量地輸送到固定床反應器R-1中進行預反應。反應物料一次通過固定床反應器R-1，并由中間緩沖罐V-2收集，固定床反應器中由反應所需的固體催化劑填充，其高度與粗細程度由具體的處理量及所需的停留時間決定；

步驟2.?將中間緩沖罐V-2中經過固定床反應器預反應的物料用物料輸送泵P-2經過閥門F-3、流量計FM-2和換熱器E-2由管道5輸入噴射浮動床反應器R-2中進行強化反應，噴射浮動床反應器系統由反應器主體R-2、流體輸送泵P-3、流量計FM-3、換熱器E-3、噴射器J-1及相應的管道和閥門組成，由流體輸送泵P-3將反應器R-2中的流體抽出，經過閥門F-4、流量計FM-3及換熱器E-3加熱到所需反應溫度后由管道7輸入噴射器J-1后，射入反應器R-2中進行循環強化反應，噴射浮動床反應器R-2的具體尺寸由物料處理量及停留時間決定；