[发明专利]在存在固体催化剂时使流体供给流与流体氧化剂流发生反应的水平式反应器

说明书

技术领域

本发明涉及一种水平式反应器(卧式反应器)，所述水平式反应器用于在两个或多个催化剂固定床上分两级或多级存在固体催化剂时使流体供给流(流体进料流)与流体氧化剂流发生反应。

背景技术

通常，流体进料(起始材料)与流体氧化剂流在竖直反应器中的固定床催化剂处发生反应，在所述竖直反应器中，所述固体催化剂作为催化剂床存在，反应物流轴向或径向地流过所述催化剂床。在此，流体氧化剂流(特别是氧、空气或含水蒸气的氧和空气混合物)的引入和混合通常必须在进入催化剂床的催化剂上游的整个入口区域上、在混合物几乎没有不均匀性且在非常短的时间内(通常少于0.1秒)的条件下、非常均匀地实施，以便抑制二次反应(副反应)，特别是火焰形成、裂化、煤烟形成等。

这些要求在竖直的轴向反应器中几乎不能实现，并且在径向反应器中仅能以较高的成本实现。

水平式固定床反应器(即具有水平纵向轴线、通常为筒形的反应器)更适合于满足上述要求。已知的水平式固体反应器是：具有催化剂固定床的ABB Lummus的反应器，然而其缺点是仅能在短时间内工作，此后必须关闭反应器，以便使催化剂再生；或者是具有多个催化剂床的水平式反应器，其中所述多个催化剂床沿纵向方向连续设置并且经由内部通道特别是与催化剂床之间设置的换热器连接，例如Casale公司的水平式甲醇转换塔或Kellogg公司的水平式氨气转换塔。

发明内容

考虑到上述内容，本发明的目的在于，提供一种改进的水平式反应器，该水平式反应器用于当存在固体催化剂时使流体供给流与流体氧化剂流发生反应，所述水平式反应器特别是确保改进了流体供给流与流体氧化剂流在混合装置中的混合。

所述目的通过这样一种水平式反应器实现，所述水平式反应器用于在两个或多个催化剂固定床上分两级或多级存在固体催化剂时使流体供给流与流体氧化剂流发生反应，所述催化剂固定床平行于筒形反应器壁的纵向轴线、水平地设置在所述反应器壁的内部空间中，其中在所述反应器壁的端部以可拆卸的方式安装有罩盖，所述流体供给流从上向下流过所述反应器，所述反应器的特征在于：

-所述两个或多个催化剂固定床分别由多个模块形成，每个所述模块包括：

-长方体形框架，所述长方体形框架在所述催化剂固定床的整个高度上延伸，并且在所述长方体形框架中

-安装有一个或多个下部筛网和一个上部筛网，以及

-在所述上部筛网和所述一个或多个下部筛网之间存在有固体催化剂，

-所述催化剂固定床的所有模块组装在长方体形外部框架中，所述长方体形外部框架水平地设置在所述反应器中，并且基本上在除了罩盖以外的所述反应器的整个长度和整个宽度上延伸，和

-用于所述流体氧化剂流的混合装置设置在每个催化剂固定床的上游，所述混合装置包括下述部件：

-多个具有凹部的长方体形框架，所述长方体形框架

-组装在长方体形外部框架中，所述长方体形外部框架具有与用于容置固体催化剂的长方体形外部框架和长方体形框架基本相同的几何形状，

-两排或三排连续设置的管，所述管设置成基本垂直于所述流体供给流的流入方向，在所述管的外侧上具有紊流发生器，所述紊流发生器使所述流体供给流的流动截面(断面)收缩至1/2至1/10，其中所述流体氧化剂流经由分别设置在所述反应器的内壁两侧上的两个供给和分配室穿过所述管的内部空间，并经由所述管中的开口喷入所述流体供给流中，以及

-位于所述管的上游的带孔板，和

-位于所述管的下游的带孔板。

所述反应器通过使混合装置沿流体供给流的流动方向的长度大大缩短并进而使停留时间非常短而确保优良的混合质量。

如所已知的，术语“流体”是指遵循非固体连续介质的流变学规律的所有液体、蒸气和气体。本申请中的流体进料特别是气态或液态进料，优选是气态进料，特别是碳氢化合物。

流体氧化剂流能包括不同成分的气体。流体氧化剂流特别是包括空气、氧、或者氧或空气与水蒸气的混合物。

通常，流体供给流和流体氧化剂流的容积流量是非常不同的，这一点相应地使混合任务更加困难：流体氧化剂流的流量特别是可以为流体供给流的流量的1％至30％，或者可以为流体供给流的流量的5％至20％。

固体催化剂设置在两个或多个催化剂固定床中，这就是说，固体催化剂是相对于流体供给流的非均相催化剂(多相催化剂)。催化剂固定床平行于筒形反应器壁的纵向轴线、水平地设置在所述反应器壁的内部空间中。