[發(fā)明專(zhuān)利]用于增強(qiáng)氣體分布的方法和裝置

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201611158568.1
• 申請(qǐng)日: 2011-09-21
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN106861564A
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-06-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: A.謝赫
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 墨西哥石油集團(tuán)有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): B01J10/00
• 分類(lèi)號(hào): B01J10/00;B01J19/18;B01J19/24;B01J4/00
• 代理公司: 中國(guó)專(zhuān)利代理(香港)有限公司72001
• 代理人: 劉辛,李炳愛(ài)

本申請(qǐng)是2011年9月21日提交的題為“用于增強(qiáng)氣體分布的方法和裝置”的國(guó)家申請(qǐng)?zhí)枮?01180056024.3（PCT/US2011/052542）的發(fā)明專(zhuān)利申請(qǐng)的分案申請(qǐng)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明的各種實(shí)施方案大體涉及用于增強(qiáng)反應(yīng)器中的氣體分布的方法和裝置。本發(fā)明的多種實(shí)施方案更特別涉及在鼓泡塔反應(yīng)器中提供改進(jìn)的氣體分布的分布器（sparger）。

背景技術(shù)

在多種現(xiàn)有商業(yè)方法中使用液相氧化反應(yīng)。例如，液相氧化目前用于將醛氧化成酸（例如丙醛氧化成丙酸）、將環(huán)己烷氧化成己二酸和將烷基芳烴氧化成醇、酸或二酸。后一類(lèi)（烷基芳烴的氧化）中特別有意義的商業(yè)氧化法是對(duì)二甲苯液相催化部分氧化成對(duì)苯二甲酸。對(duì)苯二甲酸是具有多種用途的重要的化合物。對(duì)苯二甲酸的主要用途是作為聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯（“PET”）制造中的原料。PET是在全世界大量用于制造瓶子、纖維和包裝之類(lèi)的產(chǎn)品的公知塑料。

在典型的液相氧化法，包括對(duì)二甲苯部分氧化成對(duì)苯二甲酸中，將液相進(jìn)料流和氣相氧化劑流引入反應(yīng)器并在該反應(yīng)器中形成多相反應(yīng)介質(zhì)。引入反應(yīng)器中的液相進(jìn)料流含有至少一種可氧化的有機(jī)化合物（例如對(duì)二甲苯），而氣相氧化劑流含有分子氧。以氣體形式引入反應(yīng)器中的至少一部分分子氧溶解到反應(yīng)介質(zhì)的液相中以可向液相反應(yīng)提供氧。如果該多相反應(yīng)介質(zhì)的液相含有不足的分子氧濃度（即如果某些部分的反應(yīng)介質(zhì)“缺氧”），不合意的副反應(yīng)會(huì)生成雜質(zhì)和/或預(yù)期反應(yīng)的速率減慢。如果該反應(yīng)介質(zhì)的液相含有太少的可氧化化合物，反應(yīng)速率可能不合意地低。此外，如果該反應(yīng)介質(zhì)的液相含有過(guò)量的可氧化化合物濃度，額外的不合意副反應(yīng)會(huì)生成雜質(zhì)。

傳統(tǒng)液相氧化反應(yīng)器配有用于混合其中所含的多相反應(yīng)介質(zhì)的攪拌裝置。攪拌反應(yīng)介質(zhì)以促進(jìn)分子氧溶解到反應(yīng)介質(zhì)的液相中，保持溶解的氧在反應(yīng)介質(zhì)的液相中的相對(duì)均勻濃度并保持可氧化的有機(jī)化合物在反應(yīng)介質(zhì)的液相中的相對(duì)均勻濃度。

通常由容器中的機(jī)械攪拌裝置，例如連續(xù)攪拌釜反應(yīng)器（“CSTR”）提供發(fā)生液相氧化的反應(yīng)介質(zhì)的攪拌。盡管CSTR可提供反應(yīng)介質(zhì)的充分混合，CSTR具有許多缺點(diǎn)。例如，CSTR由于它們需要昂貴的發(fā)動(dòng)機(jī)、流體密封軸承和驅(qū)動(dòng)軸而具有相對(duì)較高的資本成本和/或復(fù)雜攪拌機(jī)制。此外，傳統(tǒng)CSTR的旋轉(zhuǎn)和/或振動(dòng)機(jī)械部件需要定期維護(hù)。與這樣的維護(hù)相關(guān)的勞力和停機(jī)時(shí)間增加CSTR的運(yùn)行成本。但是，即使使用定期維護(hù)，CSTR中所用的機(jī)械攪拌系統(tǒng)容易發(fā)生機(jī)械故障并可能在相對(duì)較短時(shí)間內(nèi)就需要更換。

鼓泡塔反應(yīng)器提供CSTR和其它機(jī)械攪拌的氧化反應(yīng)器的有吸引力的替代品。鼓泡塔反應(yīng)器不需要昂貴和不可靠的機(jī)械設(shè)備就提供反應(yīng)介質(zhì)的攪拌。鼓泡塔反應(yīng)器通常包括細(xì)長(zhǎng)的直立反應(yīng)區(qū)，在其中容納反應(yīng)介質(zhì)。反應(yīng)介質(zhì)在反應(yīng)區(qū)中的攪動(dòng)主要由上升經(jīng)過(guò)反應(yīng)介質(zhì)液相的氣泡的自然浮力提供。在鼓泡塔反應(yīng)器中提供的這種自然浮力攪動(dòng)與機(jī)械攪拌反應(yīng)器相比降低了資本和維護(hù)成本。此外，基本不存在與鼓泡塔反應(yīng)器相關(guān)的活動(dòng)機(jī)械部件，這提供了與機(jī)械攪拌反應(yīng)器相比較不容易發(fā)生機(jī)械故障的氧化系統(tǒng)。

當(dāng)在傳統(tǒng)氧化反應(yīng)器（CSTR或鼓泡塔）中進(jìn)行對(duì)二甲苯的液相部分氧化時(shí)，從反應(yīng)器中提取的產(chǎn)物通常是包含粗制對(duì)苯二甲酸（“CTA”）和母液的漿料。CTA含有相對(duì)較高的雜質(zhì)（例如4-羧基苯甲醛、對(duì)甲苯酸、芴酮和其它發(fā)色體）含量，以致其不適合作為PET的生產(chǎn)原料。因此，通常對(duì)傳統(tǒng)氧化反應(yīng)器中制成的CTA施以提純工藝，這將CTA轉(zhuǎn)化成適合制造PET的純化對(duì)苯二甲酸（“PTA”）。

盡管在液相氧化反應(yīng)領(lǐng)域中已取得進(jìn)步，但仍需要改進(jìn)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案涉及在其中限定反應(yīng)區(qū)的反應(yīng)器。這一實(shí)施方案的反應(yīng)器包含布置在反應(yīng)區(qū)中的用于將流體引入反應(yīng)區(qū)的分布器。這一實(shí)施方案的分布器包含至少三個(gè)徑向延伸的流體分布導(dǎo)管，其中各流體分布導(dǎo)管限定至少三個(gè)流體排放口，其中與各流體分布導(dǎo)管相關(guān)聯(lián)的流體排放口的徑向間距向外減小，且其中該分布器的最大直徑為布置該分布器的標(biāo)高（elevation）處的反應(yīng)區(qū)直徑的至少90%。