[发明专利]后掠式高效热板导流整流多相反应釜

说明书

技术领域

本发明涉及一种多相反应釜，尤其涉及一种后掠式高效热板导流整流多相反应釜，特别适用于在固体钌—锌催化剂作用下，在水相体系中进行的苯与氢气发生的部分加氢反应的气-液-液-固体系。 

背景技术

随着化学工业的发展，多相混合、反应体系越来越广泛。大量的化学反应过程需要涉及气、液、固多相，此类反应在石油化工行业的加氢反应中在应用尤其广泛。由于氢气的沸点低，极难液化，因此，氢气都是以气体状态参加反应。对于液相加氢来说，反应所处的体系就是气-液两相或者气-液-液三相，加氢反应通常还需要非均相催化剂来加快反应进行、提高反应收率，体系更加复杂，甚至是气-液-液-固四相体系。 

在有气相存在的多相反应体系中，如何实现各相均匀混合，尤其是如何实现密度小的气相与密度大的液（固）相的均匀混合是实现反应过程和传质过程有效进行的关键因素。同时，反应过程通常伴随着大量反应热的移除，尤其是随着反应的大规模化和反应器的大型化，如何有效换热，从而保持反应体系稳定的温度控制也是生产过程能否顺利实现的重要因素。 

在固体钌—锌催化剂作用下进行的苯部分加氢制备环己烯的反应体系是一三态四相反应体系：气相（气态的氢）、油相（液态的苯、环己烯等）、水相（液态的水）以及悬浮于水相内的钌-锌浆料固态催化剂微细颗粒，该反应过程伴随着大量反应热的放出。现有的苯加氢生产环己烯技术的反应装置多为立式长圆筒形、内设多级搅拌桨与螺旋式换热盘管的高压反应釜。作为反应原料的苯和氢气由顶部管口进入插底导管，再经底部的分布器进入反应器内的多相混合物的循环流。这种循环流由多级搅拌桨推动，是一种整体的循环流，即在反应器中心区域自上而下直至底部，而在反应器周边区域则由下而上升至反应器顶部的稳定区。由于氢气和苯是经底部的分布器进入循环流，故中心区域由顶部向下的循环流体中所含气泡和液滴的比例显著偏低。 

中国专利名称为一种多相化学反应器（专利号201120067065.X）公开了适用于苯部分加氢制备环己烯的反应体系的反应釜，包括反应器本体，本体内轴向设置多级搅拌桨以及换热盘管，所述本体内轴向设置至少两段密排式螺旋换热盘管，换热盘管中心线直径大于所述搅拌桨的直径；所述本体内侧壁上垂直方向对称设置至少两个矩形侧壁挡板，侧壁挡板与所述密排式螺旋换热盘管之间留有间隙，在相邻的两段换热盘管之间的侧壁挡板上开设至少一个矩形凹槽；所述本体底部设置至少两个曲线形底挡板。该多相化学反应器能够促进气体的吸收和反应的进行，改善反应器的容积利用率和反应效果。但是，上述反应器的搅拌桨为普通搅拌叶片，搅拌叶后产生严重的涡流，导致搅拌功率大，内部设置的换热盘管所起的作用仅仅是换热，不起任何流体流动的优化，该多相化学反应器用于气液固三相反应时，停留时间短，混合不完全，搅拌功率高，当反应放热量大时反应产生的热量不能及时移除，不利于反应的顺利进行，从而降低了反应效率。 

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种可以实现多相体系混合效果好、换热面积大、温度控制精确的后掠式高效热板导流整流多相反应釜。 

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种后掠式高效热板导流整流多相反应釜，包括圆筒形的釜体，所述的釜体直立设置，所述的釜体的侧壁从上到下依次设置有出料口、液体进料口和气体进料口，所述的釜体内纵向设置有与外部的电机连接的中心转轴，所述的中心转轴上设置有三层纵向排列的后掠半管涡轮式搅拌器，所述的后掠半管涡轮式搅拌器的外端与所述的釜体的内壁之间水平均布有6-10个高效换热导流整流装置，所述的釜体的内壁均布有4-6片边壁导流全挡板，所述的釜体的底部设置有与所述的液体进料口连接的液体喷射分布器以及与所述的气体进料口连接的气体喷射分布器，所述的釜体内设置有溢流区，反应产物通过所述的溢流区由所述的出料口采出。 

所述的后掠半管涡轮式搅拌器包括中间圆盘和均布在所述的中间圆盘四周的4-6个横截面呈弧形的半管状叶片，所述的中间圆盘的中央固定套设在所述的中心转轴上，各个所述的半管状叶片的凸面朝向与所述的中心转轴的转动方向相反。其半管状叶片可减少浆液后方的涡流，抑制桨叶后方气穴的产生，提高搅拌的有效功率。同时，中间圆盘可以优化气泡流动方向，增加气泡的停留时间，从而增加气液固接触面积，提高反应效率。 

所述的高效换热导流整流装置包括相互间独立隔开的上、中、下三层换热导流整流板，所述的换热导流整流板的宽度为釜体半径的1/3-3/5倍，每层所述的换热导流整流板的高度为釜体高度的1/9-1/4倍。