[发明专利]一种气液相催化反应系统及其使用方法

说明书

本发明涉及化工领域，具体公开一种气液相催化反应系统及其使用方法，所述气液相催化反应系统包括反应装置、冷凝装置和催化剂循环装置，其中所述催化剂循环装置包括用于补充新鲜催化剂的补液口和用于排出废催化剂的废液口。本发明的气液相催化反应系统用于气液相反应时，若催化剂活性降低，可通过废液口排出部分催化剂，再通过补液口补入新的催化剂，使反应器内的催化剂实现不停车的情况下的自动更换和产物的连续稳定生产，提高设备的生产效率。

技术领域

本发明涉及化工领域，尤其涉及一种气液相催化反应系统及其使用方法。

背景技术

聚氯乙烯(PVC)是聚乙烯和聚丙烯之后第三种最广泛生产的聚合物，在建筑和建筑行业以及包装，电气和服装行业中具有广泛的应用。氯乙烯是一种应用广泛的化工原材料，主要用以制造聚氯乙烯的均聚物与共聚物，是塑料工业的重要原料，也可以作有机合成原料、萃取剂、冷冻剂等。

目前氯乙烯单体的工业合成法主要有乙炔氢氯化法和乙烯氧氯化法，其中乙炔氢氯化法通过汞催化乙炔氢氯化的气固相反应生产氯乙烯，该工艺存在严重的汞流失及环境污染等问题，非汞金属催化剂如AuⅢ、PdⅡ、PtⅡ等表现出较高催化活性但易被还原而失活，并且乙炔氢氯化反应是一个强放热的反应，往往伴随着严重的飞温现象和表面积碳，容易造成催化剂失活，对于传统气固相工艺，采用列管式反应器，列管内装填催化剂，壳程内为换热介质，该工艺的催化剂更换需要停车操作，极为不便，且增加了操作成本，一旦列管被腐蚀，换热介质渗进反应体系影响反应活性，反应物料泄露造成安全隐患。在典型的液相乙炔氢氯化过程中，将液相循环物流和气相物流引入到反应器内形成非均相反应体系，乙炔分子、氯化氢分子穿过气液界面溶解在液相中，被活性中心活化，继而发生加成反应；上述反应过程中通常在反应器内采用循环泵使物料作强制循环，或者反应器内设置催化剂换热器利用反应热的技术实现反应热的高效回收；根据已有的生产经验来看，反应器内采用循环泵的缺点是大量高温物料有可能在泵机密封处泄露，造成安全隐患，而内置催化剂换热器表面结垢是客观存在的，催化剂换热器的表面结垢将导致传热阻力增大，换热效果下降，进一步造成反应器温度不可控，并且由于催化剂换热器在塔内部，必须要停车后才能清理结垢；另外，常用的鼓泡塔反应器通常遇到的问题有：气体通过气体分布器后被分散成较小的气泡，但是，在气泡上升的过程中会重新集聚成大气泡，这对于气液相传质是不利的，这种不利于传质的气泡集聚，会造成总的反应速率的下降，因此急需一种操作简单、安全性高、系统反应稳定性好的高效率气液相催化反应系统。

发明内容

针对现有气液相反应产生气体产物的过程中催化剂易流失污染环境，易失活、更换不便以及反应器存在物料泄露安全隐患、温度不易控制、易结垢、能耗高、反应效率低等问题，本发明提供一种气液相催化反应系统及其使用方法。

为达到上述发明目的，本发明实施例采用了如下的技术方案：

一种气液相催化反应系统，其中，催化剂为液体，反应得到的产物为气体，该系统包括

反应装置，包括设置于其底部的原料进口、中部的液体出口和顶部的气体出口；

冷凝装置，包括进气口、产物气体出口和冷凝液出口，其中进气口与所述反应装置的气体出口连通；

催化剂循环装置，其两端分别与所述反应装置的液体出口和原料进口连通；所述催化剂循环装置还包括用于补充新鲜催化剂的补液口和用于排出废催化剂的废液口。

相对于现有技术，本发明提供的气液相催化反应系统，在反应装置的外部设置冷凝装置和催化剂循环装置，其中冷凝装置可将产物中夹带的转化为气态的液体催化剂冷凝成液体排出，确保液体催化剂在体系中的平衡；催化剂可以在催化剂循环装置与反应装置之间循环流动，催化剂循环装置上的补液口和废液口可实现催化剂在反应装置外的随时更换，其操作简单，控制效果好，可使反应器内的催化剂实现不停车的情况下的自动更换和产物的连续稳定生产，提高设备的生产效率。