[发明专利]流体原料在混合装置中预混合的、在催化剂床上、在两种流体原料之间进行反应的反应器

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于在催化剂床上、在两种流体原料(Edukt)之间 进行反应的反应器，其中所述流体原料在一混合装置中预混合，还涉及一 种用于反应器的混合装置和应用。

背景技术

在化工技术中，存在多种将两种流体原料预混合后在一催化剂床上进 行转化的工艺。此处，为使反应过程均匀地进行，需要在反应混合物与催 化剂接触、催化剂对反应情况进行控制之前，在通常很短的允许停留时 间——常常小于150ms或小于50ms——内实现尽可能均质的预混合。

为实现上述目的需要一混合装置，该混合装置能在很短的时间内实现 尽可能高的混合品质，也就是说，需要一种结构高度L/D尽可能小的混合 装置，其中，L表示混合装置在主流体的流动方向上的长度，而D则表示 催化剂床垂直于主流体的流动方向的流入面积。

用于轴向——即纵轴线方向——穿流的反应器的已知混合装置有利地 实现了结构高度L/D为4。这种装置例如在DE-A 10 2004 024 957中公开， 其中在一布置有催化剂床的轴流式反应器中，经气体供给管的管束沿轴 向——即反应器的纵向方向——喷入反应气体，该气体供应管固定在管板 的两端上并具有氧入口，氧被输入气体导管周围的间隙中。

发明内容

而本发明的目的是，提供一种反应器和混合装置，该反应器和混合装 置在明显减小混合装置在主流体的流动方向上的长度从而实现极短的停留 时间的情况下，在将两种流体原料输送到催化剂床之前，在所述两种流体 原料的预混合步骤中，提供几乎为100％的混合品质。

该目的通过一种用于在催化剂床上、在两种流体原料之间进行反应的 反应器实现，其中流体原料在被输送到催化剂床之前、在一小于150ms的 延迟时间内、在一混合装置中被预混合，其中，所述混合装置包括基本横 向于第一流体原料流的流入方向布置的以下元件：

-顺序(一个接一个地)布置的两排或三排管件，所述管件在外侧具 有湍流发生器，所述管件使第一流体原料流的通流截面减小到 1/2～1/10，其中，通过所述管件的内腔引导第二流体原料流，经管件中 的开口将该第二流体原料流喷入第一流体原料流中，

-一设置在管件上游的孔板，和

-一设置在管件下游的孔板。

在一优选的实施形式中发现，通过采用已知的、商业上惯用作换热器 的翅片管/翅管，以在翅片之间的翅片通道中设置开口的方式对这种翅片管 略作修改，通过基本横向于翅片管喷入第一流体原料流，穿过翅片管的内 腔、经过翅片通道中的开口将第二流体原料流喷入第一流体原料流中，实 现了将各翅片之间的翅片通道的间隙用作近乎理想的、高湍流度混合腔。

按已知的方式“流体”表示所有服从非固体连续介质的流体力学基本 定律(dasGesetze nicht fester Kontinua)的液体、蒸 汽和气体。此处，流体原料特别是涉及气态或液态原料，优选气态原料。 流体原料可包括一种或多种物质。

两种流体原料的体积流量通常差别很大，这相应地使混合任务更加困 难：特别是第二流体原料的质量流量可以是第一流体原料的质量流量的 1％～30％，或5％～20％。

催化剂床由催化剂固体颗粒形成，也就说，对于流体原料来说该催化 剂是一种非均相催化剂。催化剂固体颗粒优选可以形成一催化剂固定床， 或者，在另一优选实施形式中，形成一催化剂移动床。

在柱形的直立式反应器中，可在水平的或竖直的层中放入也称为催化 剂布料器(Katalysatorschüttung)的催化剂床。此处，也可以设置有多个 催化剂床。通常设计成可自由流动的成形体的催化剂可被放入一保持装置 例如催化剂筐中。另外优选地，保持装置可由支承筛条、筛网、边缘细缝 筛(Kantenspaltsiebe)等形成。

反应气体混合物从催化剂床的流入面侧流入催化剂床，经一流出面离 开催化剂床。

按照本发明，在催化剂床的流入面上游，设置一用于待转化的流体原 料的混合装置，该混合装置包括以下元件：

-顺序布置的两排或三排管件，该管件在外侧具有湍流发生器，

-一设置在上游的孔板，和

-一设置在下游的孔板。

流体原料在混合装置中被预混合。这里，预混合理解为在进入催化剂 床之前的混合。