[發明專利]一種噴射環流反應器及使用方法

有效

• 申請號: 201611043568.7
• 申請日: 2016-11-24
• 公開（公告）號: CN106732208B
• 公開（公告）日: 2019-06-25
• 發明（設計）人: 李德寶;馬中義;賈麗濤;侯博;夏銘
• 申請（專利權）人: 中國科學院山西煤炭化學研究所
• 主分類號: B01J8/18
• 分類號: B01J8/18;B01J8/20;B01J8/22;B01J8/00;C10G2/00
• 代理公司: 太原市科瑞達專利代理有限公司 14101
• 代理人: 劉寶賢

一種噴射環流反應器包括反應器筒體(1)，頂部噴射器(20)、頂部過濾器(18)，底部噴射器(19)，反應器筒體(1)頂端有頂部噴射器(20)和頂部過濾器(18)，頂部噴射器(20)下端連接擴散管(7),擴散管(7)位于反應器筒體(1)內，在反應器筒體(1)下部有底部過濾器(2)，底部過濾器(2)呈圓盤形，其直徑與反應器筒體(1)的內徑相同，底部過濾器(2)的四周與反應器筒體1的內壁密閉相連，在底部過濾器(2)中心位置有底部噴射器(19)，底部噴射器(19)鑲嵌于底部過濾器(2)的正上方，反應器筒體1底端有反應物出口(30)。本發明具有可連續反應，催化劑與產物易分離的優點。

技術領域

本發明屬于一種反應器，尤其涉及氣-液-固三相反應的噴射環流反應器及其使用方法。

背景技術

化學反應器是化工工藝過程的核心，是工程設計和工業生產的關鍵，由于各種化學反應的條件和特性不同,每個反應工藝都需要與之相匹配的反應器。反應器的開發和設計選擇應根據工藝實際情況,運用系統工程的觀點，根據反應過程及催化劑的特征,確定最佳反應器參數。因此，與反應工藝相配套的反應器的開發是新工藝開發的關鍵環節之一。

目前成熟的費托合成工藝主要有鐵基漿態床工藝和鈷基固定床工藝，使用的反應器主要有鼓泡漿態床反應器和列管固定床反應器。鈷基列管固定床反應器雖然具有容易放大的優點，但由于費托合成反應放熱量大,為控制床層溫度導致反應管直徑較小，氣體的空速較低，反應器產能低下，并且催化劑容易積炭造成堵塞。同時固定床反應器結構復雜,操作和維修也十分困難，因此鈷基固定床費托合成的規模化生產存在較大困難。而鼓泡漿態床反應器內漿態相接近等溫狀態，溫控更加容易和靈活，反應熱容易擴散，反應器換熱效率高，操作彈性大，催化劑反應效率高，催化劑的產能較大，非常適用于費托合成的大規模生產。在現有的文獻和專利中有許多的報道。如CN99127184.X提供了一種氣-液-固三相循環反應器；CN03151109.0提供了一種連續操作的氣-液-固三相漿態床工業反應器；CN200710037008.5提供了一種帶內循環和外部換熱的漿態床反應裝置及其應用；CN101396647A公布了用于費-托合成的氣-液-固三相懸浮床反應器，其提供了反應器構造與尺寸設計、氣體分布器和換熱器的布局與設計、蠟與催化劑的過濾系統、反應器內部的導流裝置以及反應器頂部的霧沫消除裝置。

但是，以上提供的漿態床反應器主要存在返混、催化劑分布不均勻、分布器堵塞等問題。分布器處于反應器底部，容易進入液體和固體催化劑，造成出氣不穩，氣體分布不均，分布器需要經常檢修。另外氣泡上容易吸附微小的固體催化劑顆粒隨尾氣流失，氣相冷凝液中也難免混入固體催化劑顆粒，影響產品質量。因此，對于漿態床費托合成反應器，如何強化整個反應器內的顆粒懸浮、液固均勻混合、以及三相之間的傳質、傳熱、和反應仍是其核心技術之一。

噴射環流反應器具有氣-液-固三相混合效果好、多相傳質性能好、傳熱能效高、工作體積大、操作彈性高、反應器結構簡單等優點，可以充分發揮催化劑性能，是一種性能優異的漿態床反應器，廣泛應用于化工領域。CN 103030622B提供了一種噴射環流反應器用于精細化學品合成的方法，使用的固體催化劑顆粒在反應器內循環，不僅對泵的要求高，而且對換熱器等管線造成沖刷；同時催化劑在循環過程中磨損嚴重，造成后繼的產品分離困難。CN 103977746 A發明了一種用于合成氣轉化的環流反應器，雖然解決了漿態床反應器的返混等缺點，但是其催化劑與產物的分離困難，其設置的固液分離器很容易堵塞，造成操作困難。

發明內容：

針對上述問題，本發明提供了一種可連續反應，催化劑與產物易分離的噴射環流反應器及使用方法。

本發明是利用噴射環流的方式加強氣-液-固三相的傳質和傳熱效果，并利用液體產物對過濾器連續清洗，解決了過濾器的堵塞問題，保證了液體產物的連續穩定采出。