[发明专利]一种喷射环流反应器及使用方法

说明书

一种喷射环流反应器包括反应器筒体(1)，顶部喷射器(20)、顶部过滤器(18)，底部喷射器(19)，反应器筒体(1)顶端有顶部喷射器(20)和顶部过滤器(18)，顶部喷射器(20)下端连接扩散管(7),扩散管(7)位于反应器筒体(1)内，在反应器筒体(1)下部有底部过滤器(2)，底部过滤器(2)呈圆盘形，其直径与反应器筒体(1)的内径相同，底部过滤器(2)的四周与反应器筒体1的内壁密闭相连，在底部过滤器(2)中心位置有底部喷射器(19)，底部喷射器(19)镶嵌于底部过滤器(2)的正上方，反应器筒体1底端有反应物出口(30)。本发明具有可连续反应，催化剂与产物易分离的优点。

技术领域

本发明属于一种反应器，尤其涉及气-液-固三相反应的喷射环流反应器及其使用方法。

背景技术

化学反应器是化工工艺过程的核心，是工程设计和工业生产的关键，由于各种化学反应的条件和特性不同,每个反应工艺都需要与之相匹配的反应器。反应器的开发和设计选择应根据工艺实际情况,运用系统工程的观点，根据反应过程及催化剂的特征,确定最佳反应器参数。因此，与反应工艺相配套的反应器的开发是新工艺开发的关键环节之一。

目前成熟的费托合成工艺主要有铁基浆态床工艺和钴基固定床工艺，使用的反应器主要有鼓泡浆态床反应器和列管固定床反应器。钴基列管固定床反应器虽然具有容易放大的优点，但由于费托合成反应放热量大,为控制床层温度导致反应管直径较小，气体的空速较低，反应器产能低下，并且催化剂容易积炭造成堵塞。同时固定床反应器结构复杂,操作和维修也十分困难，因此钴基固定床费托合成的规模化生产存在较大困难。而鼓泡浆态床反应器内浆态相接近等温状态，温控更加容易和灵活，反应热容易扩散，反应器换热效率高，操作弹性大，催化剂反应效率高，催化剂的产能较大，非常适用于费托合成的大规模生产。在现有的文献和专利中有许多的报道。如CN99127184.X提供了一种气-液-固三相循环反应器；CN03151109.0提供了一种连续操作的气-液-固三相浆态床工业反应器；CN200710037008.5提供了一种带内循环和外部换热的浆态床反应装置及其应用；CN101396647A公布了用于费-托合成的气-液-固三相悬浮床反应器，其提供了反应器构造与尺寸设计、气体分布器和换热器的布局与设计、蜡与催化剂的过滤系统、反应器内部的导流装置以及反应器顶部的雾沫消除装置。

但是，以上提供的浆态床反应器主要存在返混、催化剂分布不均匀、分布器堵塞等问题。分布器处于反应器底部，容易进入液体和固体催化剂，造成出气不稳，气体分布不均，分布器需要经常检修。另外气泡上容易吸附微小的固体催化剂颗粒随尾气流失，气相冷凝液中也难免混入固体催化剂颗粒，影响产品质量。因此，对于浆态床费托合成反应器，如何强化整个反应器内的颗粒悬浮、液固均匀混合、以及三相之间的传质、传热、和反应仍是其核心技术之一。

喷射环流反应器具有气-液-固三相混合效果好、多相传质性能好、传热能效高、工作体积大、操作弹性高、反应器结构简单等优点，可以充分发挥催化剂性能，是一种性能优异的浆态床反应器，广泛应用于化工领域。CN 103030622B提供了一种喷射环流反应器用于精细化学品合成的方法，使用的固体催化剂颗粒在反应器内循环，不仅对泵的要求高，而且对换热器等管线造成冲刷；同时催化剂在循环过程中磨损严重，造成后继的产品分离困难。CN 103977746 A发明了一种用于合成气转化的环流反应器，虽然解决了浆态床反应器的返混等缺点，但是其催化剂与产物的分离困难，其设置的固液分离器很容易堵塞，造成操作困难。

发明内容：

针对上述问题，本发明提供了一种可连续反应，催化剂与产物易分离的喷射环流反应器及使用方法。

本发明是利用喷射环流的方式加强气-液-固三相的传质和传热效果，并利用液体产物对过滤器连续清洗，解决了过滤器的堵塞问题，保证了液体产物的连续稳定采出。