[實用新型]一種用于氣-液-固三相反應(yīng)體系的整體式反應(yīng)器

有效

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• 申請日: 2014-09-10
• 公開（公告）號: CN204193907U
• 公開（公告）日: 2015-03-11
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 范輝;王景超;李曉;崔曉曦;李忠;孟凡會;鄭華艷;馬國強(qiáng);韓濤
• 申請（專利權(quán)）人: 賽鼎工程有限公司
• 主分類號: B01J8/04
• 分類號: B01J8/04
• 代理公司: 山西五維專利事務(wù)所(有限公司) 14105
• 代理人: 魏樹巍

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型屬于一種反應(yīng)器，尤其涉及一種用于氣-液-固三相反應(yīng)體系的整體式反應(yīng)器。

背景技術(shù)

氣-液-固三相反應(yīng)是化工生產(chǎn)中常見的反應(yīng)體系，在該體系的固相通常指催化劑，氣相為反應(yīng)物，而液相為反應(yīng)物、產(chǎn)物或惰性介質(zhì)。氣-液-固三相反應(yīng)與氣-固、氣-液和液-固兩相反應(yīng)體系相比，存在傳遞阻力大和傳遞過程復(fù)雜的缺點。攪拌式漿態(tài)床反應(yīng)器通過降低催化劑粒度和劇烈攪拌的方式使得催化劑始終保持懸浮狀態(tài)，大大提高了氣-液-固三相間的傳質(zhì)和傳熱效率，同時該反應(yīng)器還具有反應(yīng)溫度均勻和能夠?qū)崿F(xiàn)在線更換催化劑的優(yōu)點，在工業(yè)上取得了廣泛的應(yīng)用。但由于其對催化劑粒度和強(qiáng)力機(jī)械攪拌的要求，導(dǎo)致了該反應(yīng)器存在催化劑易磨損，固-液兩相分離困難和催化劑粉末易粘壁等一系列難題，大大增加了催化劑損耗、分離設(shè)備的投資和操作的費用。

整體式或結(jié)構(gòu)化催化劑具有規(guī)整和均勻的孔道結(jié)構(gòu)，由許多外部彼此相連、縱向不設(shè)阻擋的平行通道或者小室組成，活性組分被制成極薄的涂層結(jié)構(gòu)負(fù)載于孔道內(nèi)壁。由于整體式催化劑與傳統(tǒng)顆粒狀催化劑有很大的區(qū)別，使得整體式反應(yīng)器在三相反應(yīng)中表現(xiàn)出優(yōu)于傳統(tǒng)攪拌式漿態(tài)床反應(yīng)器的特性，具體為：(1)床層壓力降低，整體催化劑由許多平行且直的孔道組成，故其與固定床和漿態(tài)床相比壓降降低了2～3個數(shù)量級；(2)傳質(zhì)效率高，當(dāng)選擇適當(dāng)?shù)臍庖簝上嗔魉贂r，催化劑孔道內(nèi)會出現(xiàn)近似活塞流的流型，增大了傳質(zhì)；(3)催化劑易分離和更換，由于整體催化劑固定于反應(yīng)器中，催化劑不易磨碎和流失，分離和更換更加簡單；(4)放大效應(yīng)小，整體催化劑結(jié)構(gòu)規(guī)整，實驗室和工業(yè)用的整體反應(yīng)器的差別就僅在于孔道數(shù)量的不同，更易于放大。由于整體催化技術(shù)具有諸多優(yōu)點，成為當(dāng)今多相催化領(lǐng)域中最具發(fā)展?jié)摿Φ难芯糠较蛑弧?/p>

整體式催化劑雖然在多相反應(yīng)中表現(xiàn)出比傳統(tǒng)的攪拌式漿態(tài)床反應(yīng)器的更多的優(yōu)勢，但由于反應(yīng)器設(shè)計不足和催化劑本身的結(jié)構(gòu)特點，導(dǎo)致其仍存在如下缺點：(1)傳熱效果不理想，由于整體催化劑的孔道是相對獨立的，相鄰的孔道之間無任何的傳質(zhì)作用，因而不存在徑向傳熱，透過孔道壁的徑向熱傳導(dǎo)也很低，故對放熱反應(yīng)而言，會使得反應(yīng)溫度迅速升高，而對于吸熱反應(yīng)則比攪拌式漿態(tài)床反應(yīng)器因降溫而更容易出現(xiàn)反應(yīng)驟停的現(xiàn)象；(2)液相在整體式反應(yīng)器橫截面處分布不均勻，受到制造工藝的限制，單個整體催化劑的高度有限，為達(dá)到所需的催化劑床層高度，需將整體催化劑進(jìn)行多層重疊串聯(lián)，使得液相在兩層整體催化劑接觸面處分布不均勻；(3)整體催化劑的裝填和更換仍較麻煩，整體催化劑雖然外形和孔道結(jié)構(gòu)比較規(guī)整，但是在催化劑裝填過程中由于必須保證層與層之間孔道的完美對接，且還應(yīng)控制徑向催化劑間縫隙的大小適中，同時由于其裝填量比較大，使得由于局部催化劑失活而導(dǎo)致的催化劑更換更加麻煩。

綜上所述，整體催化劑在氣-液-固三相反應(yīng)中具有許多優(yōu)勢，但由于催化劑結(jié)構(gòu)特點和反應(yīng)器的不足導(dǎo)致其存在傳熱效率低、液體沿橫截面分布不均和裝填更換催化劑麻煩的缺點。上述問題的根本原因是現(xiàn)有整體式反應(yīng)器與整體催化劑不比匹配，而在實際的化工生產(chǎn)過程中具有重要作用，反應(yīng)器結(jié)構(gòu)設(shè)計的合理與否不但決定著催化劑性能，甚至?xí)ιa(chǎn)的連續(xù)和穩(wěn)定運行具有重要影響。因此，針對整體催化劑的結(jié)構(gòu)特點，開發(fā)一種換熱效率高、液相分布均勻和裝填更換催化劑更加簡單的整體式反應(yīng)器，具有重要的理論和現(xiàn)實意義。

發(fā)明內(nèi)容

本實用新型的目的是提供一種適用于氣-液-固三相體系的整體式反應(yīng)器，該反應(yīng)器在能發(fā)揮出整體催化劑床層壓降低、傳質(zhì)效率高、放大效應(yīng)小和催化劑無需分離等優(yōu)點的同時，還具有換熱效率高、液相分布均勻和裝填及更換催化劑便捷的優(yōu)點。