[发明专利]一种超重力反应器及反应方法

说明书

技术领域

本发明涉及反应工程领域，更进一步说，是涉及一种超重力反应器及反应方法。

背景技术

催化反应在石油化工，化学工业、生物工程、环境保护等领域可谓无处不在，催化反应在诸如固定床、流化床等各类反应器中进行，反应器提供反应物料、反应物料与均相或多相催化剂发生接触的物理空间，反应器的选型往往决定了反应物料，反应物料与催化剂的接触方式，对催化反应效率的影响至关重要。

超重力技术是二十世纪70年代发展起来的一项工程技术，英国帝国化学公司（ICI）的EP0023745A3专利涉及对化工分离单元操作----蒸馏、吸收、解吸等过程的研究。

中国专利CN1507940A公开了在超重力场中进行催化反应的方法，该方法采用超重力旋转床作为催化反应器，将催化剂固定在旋转床转子上，所涉及催化反应为均相或多相反应，该方法可减少副产物生成，减少设备体积，降低能耗。

中国专利CN1743064A公开了一种将多相催化剂液相化后，在超重力旋转床中进行催化反应的方法。其中所述的液相化是指将催化剂活性组分溶解在液相反应物或溶剂中形成均相混合物，或将其以细小颗粒分散在液相反应物或溶剂中。该方法延长了催化剂的再生周期，提高了生产效率。

中国专利CN1895766A公开了一种选择性加氢方法，该方法将烃类物料除杂质的选择加氢过程在旋转床超重力中进行，将选择性加氢催化剂固定于旋转床转子上，该方法通过调节超重力旋转床转子转速和转子径向厚度调整烃类物料在催化剂床层的停留时间，从而控制加氢的选择性，该方法不同于传统选择加氢工艺。

但以上专利都存在下列问题：若多股液体物料间互溶性差时，混合后的溶液存在局部混合不均或溶液分层现象，则当此混合物流进入超重力场与催化剂床层接触发生反应时，显然反应也只存在于催化剂床层的局部，不同的液体物料间会有相当部分彼此无法相互接触，反应转化率不可能理想。

发明内容

为解决现有技术中存在的问题，本发明提供了一种超重力反应器及反应方法。本发明改进了超重力反应器液体进料口和喷淋管的结构与布局，使得液态催化剂和液态反应物或者两种液体反应物料的混合在超重力场中进行，充分发挥超重力环境中混合效果好的优点；同时解决并简化了后续分离的问题。

本发明的目的之一是提供一种超重力反应器。

所述超重力反应器设置有两个液体进料口，两个液体进料口分别连接各自的液体分布器，两个液体分布器的喷淋管各自独立且设置于以旋转床中轴为圆心的同心圆环上。

优选：

所述两个液体分布器的喷淋管数目相同且依次间隔排列。

本发明的目的之二是提供一种采用所述超重力反应器的反应方法。

包括：

反应物料与催化剂、或者两种反应物料分别从两个液体进料口进入超重力反应器，并经由各自的喷淋管喷洒于旋转填料或固体催化剂内缘上，实现二者混合，同时接触发生反应，或者混合后与气相接触发生反应。

反应后的液相产品与催化剂由超重力反应器液相出口进入液位控制罐，然后进入产品分离罐，产品物料与液态催化剂通过静态分层得以分离。

分离后的催化剂一部分去再生处理，另一部分供循环使用。

对于两股液料的反应，当反应生成沉淀时，若液料间互溶性差，则通过自然分层即可实现液-液-固分离：同时若当该反应为催化反应时，此时催化剂若为液相化形式，则催化剂通过与其中某一种液料互溶而同另一种液料实现分离；催化剂若为固态颗粒形式装填于填料床中，则只涉及反应液料间的液体分层分离。视反应后的液料情况而定，两股液料可直接循环利用或经过处理后再循环使用。

下面以气液催化反应过程为例对本发明的反应过程加以说明：

液态反应物料与液态催化剂通过各自对应的液体入口进入超重力反应器，并经由各自的喷淋管喷洒于旋转填料内缘上，在填料中实现二者混合，同时与气相接触发生催化反应（例如碳四全加氢或选择性加氢过程）。反应后的液相产品与催化剂由超重力反应器液相出口进入液位控制罐，然后进入产品分离罐，产品物料与液态催化剂通过静态分层得以分离。分离后的催化剂一部分去再生处理，另一部分供循环使用，产品物料进入后续流程深加工处理。

本发明中液态反应物料与液态催化剂各自独立进料，进入各自的液体分布器，二者的喷淋管位于各自独立但同心的圆环（以旋转床中轴为圆环）上，这里两套分布器各自的喷淋管数目以相同为最佳，且依次间隔排列，以期达到最好混合效果。