一種氣-液-固三相反應器制造技術

本實用新型專利技術涉及一種反應物料為氣-液-固三相反應器，包括反應器筒體；筒體內沿筒體的軸向從下至上依次設置有催化劑支撐盤、氣液分配盤和液體分布管；催化劑支撐盤、液體分布管和氣液分配盤沿筒體的徑向設置；氣液分配盤為一板狀結構，板面上開設有貫通板體上下表面的孔；液體分布管為中空的管狀結構，管的表面帶有貫通管體內外表面的小孔；液體分布管與設置于筒體側壁面上的側面進料口相連；催化劑支撐盤上方的、筒體側壁面上設有催化劑卸料口；筒體上端設有頂部進料口；筒體下端設有底部出料口。本實用新型專利技術氣-液-固三相反應器結構獨特新穎，流體力學性能優良、反應選擇性和轉化率可調、總傳質效率高。（*該技術在2021年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種化學工程設備領域，具體涉及一種反應物料為氣-液-固三相的反應器。
技術介紹
氣-液-固三相反應器廣泛應用于化工、能源、環境和生化等領域。通常對氣-液-固三相反應采用滴流床或稱涓流床反應器，機械攪拌釜式反應器、鼓泡塔(擋板鼓泡塔)、回轉筒式反應器或於漿床反應器。在多相流的反應器中，相間傳質、混合和傳熱是決定反應器性能的重要技術指標，直接影響到反應強度、轉化率和產品質量。對于氣-液-固 三相反應體系，相間傳質往往是決定反應器效率的關鍵因素。特別是對于傳質是總反應控制步驟和涉及固相催化劑的反應工程，為加快總反應過程，就必須采取某種形式的攪拌，以提高傳質效率和相間混合。采用機械攪拌，不僅能耗高，不易密封，造成環境污染，而且產品質量的穩定性和一致性也受到影響。一般的鼓泡床雖然具有結構簡單，相間接觸好、溫度易調節的優點，但氣體壓降大，流速有限制。滴流床催化劑帶出少，氣-液分布均勻，可以獲得較高的轉化率，壓降小，但低液速操作時液流徑向分布不均勻，如溝流、旁路，可能引起固體催化劑潤濕不完全，并且引起徑向溫度不均勻，形成局部過熱，使催化劑迅速失活并使液層過量汽化。回轉筒式反應器缺點是粒子返混小，相間接觸面小，傳熱效能低，設備容積較大。
技術實現思路
本申請目的在于克服上述現有技術中的反應器存在的不足，經專利技術人多年從事反應器設備的開發研究及工業化生產實踐，提供一種氣-液-固三相反應器及其應用。本申請提供的氣-液-固三相反應器，包括反應器筒體；筒體內沿筒體的軸向從下至上依次設置有催化劑支撐盤、氣液分配盤和液體分布管；催化劑支撐盤和氣液分配盤沿筒體的徑向設置；氣液分配盤為一板狀結構，板面上開設有貫通板體上下表面的孔；液體分布管為中空的管狀結構，管的表面帶有貫通管體內外表面的小孔；液體分布管與設置于筒體側壁面上的側面進料口相連；催化劑支撐盤上方的、筒體側壁面上設有催化劑卸料口；筒體上端設有頂部進料口；筒體下端設有底部出料口。所述反應器筒體(I)的長徑比為2 12。于筒體內的催化劑支撐盤上放置有催化齊U，催化劑位于氣液分配盤與催化劑支撐盤間。所述催化劑支撐盤、氣液分配盤和液體分布管數量均為f 8個，沿筒體的軸向從下至上依次按催化劑支撐盤、氣液分配盤和液體分布管催化劑支撐盤、氣液分配盤和液體分布管的順序設置。所述氣液分配盤的每個開孔上都設有一個分配帽；分配帽扣置于氣液分配盤上表面，分配帽與氣液分配盤上表面間留有間隙。所述液體分布管由主管和支管組成，主管和支管相連通，主管和支管上等距或不等距地開孔；主管與設置于筒體側壁面上的側面進料口相連。于筒體側壁面上設有溫度控制監測口和/或壓力控制監測口。所述反應器的使用溫度為(T400°C，使用壓力為(Γ30. OMPa0反應器可用于以乙醇胺和氨為原料臨氫條件下制備乙二胺反應中。氣-液-固三相反應器包括反應器筒體，反應器長徑比為2 12，優選為5 10 ;支撐盤與反應器筒體壁成90°角，直徑等于反應器內徑，通過支架或焊接固定在反應器筒體內；催化劑支撐盤的數量為廣8個，優選為3飛；液體分布管與反應器筒體的內壁成90°角，數量為廣8個，優選為3飛個，由主管和支管組成，主管和支管等距或不等距地開直徑O.riOmm的孔；氣液分配盤上開直徑5 IOOmm的孔，優選為直徑l(T50mm，并在每個開孔上 加裝分配帽，分配帽呈三角形、同心圓、射線形或四邊形排列；反應器操作溫度在(T400°C之間，操作壓力在(Γ30. OMPa之間；側面進料口為f 8個，優選為2 6個；可以調節原料在不同催化劑床層的進料量，進而產生不同的反應轉化率和產品的選擇性；催化劑卸料口為1^8個,優選為3 6。本專利技術氣-液-固三相反應器結構獨特新穎，流體力學性能優良、反應選擇性和轉化率可調、總傳質效率高。本申請具有以下優點(I)反應器中催化劑多段裝填；(2)原料分多股進料；(3)床層壓差小；( 4 )反應轉化率和產品的選擇性可調。以下結合附圖對本申請進行進一步的說明。圖I是氣-姊L-固二相反應器結構不意圖；圖2催化劑支撐盤結構示意圖；圖3氣液體分布器結構示意圖；圖4液體分布器結構示意圖。具體實施方式本申請提供了一種以乙醇胺和氨為原料在臨氫條件下制備乙二胺的方法，該過程聯產哌嗪(PIP)、氨乙基哌嗪(AEP)、羥乙基哌嗪(HEP)、二乙烯三胺(DETA)、羥乙基乙二胺(AEEA)等。反應體系由乙醇胺、氨、氫氣和催化劑組成。用下列實施例來進一步說明本專利技術，但本專利技術的保護范圍并不限于下列實施例子。實施例I采用圖I的設備、圖2的催化劑支撐盤、圖3的氣液體分布器和圖4的液體分布器。反應器筒體高度為1200mm，直徑為500mm，內部裝有二層液體分布管3，其上開直徑O. 5mm及直徑2. Omm的孔、二層氣液分布器4及110個分配帽，分配帽呈正三角形排列、二層催化劑支撐盤2，間距為300mm。反應器筒體I內沿筒體的軸向從下至上依次按催化劑支撐盤2、氣液分配盤4、液體分布管3、催化劑支撐盤2、氣液分配盤4和液體分布管3順序設置；催化劑支撐盤2、液體分布管3和氣液分配盤4沿筒體的徑向設置；氣液分配盤4為一板狀結構，板面上開設有貫通板體上下表面的孔；于筒體I內的催化劑支撐盤2上放置有催化劑，催化劑位于氣液分配盤4與催化劑支撐盤2間。所述氣液分配盤4等距開孔；呈菱形排列。所述氣液分配盤4的每個開孔上都設有一個分配帽5 ;分配帽5扣置于氣液分配盤4上表面，分配帽5與氣液分配盤4上表面間留有間隙。所述液體分布管3由主管和支管組成，主管和支管相連通，主管和支管上等距或不等距地開孔；主管與設置于筒體I側壁面上的側面進料口 9相連。于筒體I側壁面上設有溫度控制監測口 6和/或壓力控制監測口 7。設備工藝條件如下反應溫度為155°C，反應壓力為8. OMPa，氨/乙醇胺摩爾比為10，氫氣/乙醇胺摩爾比為O. 015，乙醇胺液體空速為O. 51Γ1。催化劑采用專利技術專利CN101704753A報道的制備方法制備。催化劑顆粒度在Φ2 3mm之間，催化劑為先期一次性投入反應器內。先將氫氣通入反應器，通過加熱氫氣使反應器提溫、提壓，溫度、壓力分別達到150° C、8. OMPa后逐步加入液氨，待溫度穩定后，加入原料乙醇胺，乙醇胺的單程轉化率可達到50%，乙二胺的選擇性可達到80%。權利要求1.一種氣-液-固三相反應器，其特征在于包括反應器筒體(I);筒體(I)內沿筒體的軸向從下至上依次設置有催化劑支撐盤(2)、氣液分配盤(4)和液體分布管(3);催化劑支撐盤(2)、液體分布管(3)和氣液分配盤(4)沿筒體的徑向設置； 氣液分配盤(4)為一板狀結構，板面上開設有貫通板體上下表面的孔； 液體分布管(3)為中空的管狀結構，管的表面帶有貫通管體內外表面的小孔；液體分布管(3)與設置于筒體(I)側壁面上的側面進料口(9)相連； 催化劑支撐盤(2)上方的、筒體(I)側壁面上設有催化劑卸料口(II);筒體(I)上端設有頂部進料口( 8 );筒體(I)下端設有底部出料口( 10 )。2.根據權利要求I所述的氣-液-固三相反應器，其特征在于所述反應器筒體(I)的 長徑比為2 12; 于筒體(I)內的催化劑支撐盤(2 )上放置有催化劑，催化劑位于氣液分配盤(4)與本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種氣？液？固三相反應器，其特征在于：包括反應器筒體（1）；筒體（1）內沿筒體的軸向從下至上依次設置有催化劑支撐盤（2)、氣液分配盤（4）和液體分布管（3）；催化劑支撐盤（2)、液體分布管（3）和氣液分配盤（4）沿筒體的徑向設置；氣液分配盤（4）為一板狀結構，板面上開設有貫通板體上下表面的孔；液體分布管（3）為中空的管狀結構，管的表面帶有貫通管體內外表面的小孔；液體分布管（3）與設置于筒體（1）側壁面上的側面進料口（9）相連；催化劑支撐盤（2）上方的、筒體（1）側壁面上設有催化劑卸料口（11）；筒體（1）上端設有頂部進料口（8）；筒體（1）下端設有底部出料口（10）。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：陳曙光，安麗華，丁云杰，
申請(專利權)人：中國科學院大連化學物理研究所，
類型：實用新型
國別省市：