[发明专利]固体/液体淤浆反应设备

说明书

本发明涉及用于进行连续多相催化反应的反应器，该反应器特别(但不是专门地)用于通过费—托型合成反应将由甲烷转化生成合成气催化转化成烃燃料的反应。适用于该设备的其他反应体系包括用于制备石油化学品、由合成气制备氧化物的各种淤浆反应以及脱氢反应。

三相催化反应体系被用于许多化学方法中，并且其在石油化学工业中的应用出现了增加的趋势。在使用中的三相体系中，机械搅拌的、环形及泡罩塔淤浆反应器含有悬浮于液体中的细小催化剂颗粒。在大多数应用中，液体必须与淤浆分离，以除去液体产物，或用于催化剂再生，在液体是惰性介质的情况下，有时由于降解或杂质的聚焦而必须置换该液体。

由于低的传质和耐热，机械搅拌的淤浆反应器特别适用于间歇过程，这些特征也使它们适合于实验室中的反应动力学的测量。然而，这种类型的反应器的严重缺点和限制是在任何连续操作中很难分离催化剂颗粒。

工业上，仅仅机械搅拌的反应器用于由棉子、大豆、玉米、葵花子等得到的油的双键的加氢。由于使用镍催化剂，产物包括人造奶油、催化加氢植物油、皂和脂膏。根据脂油的低扩散性和高粘度来选择反应器。由于不用过滤就可得到完全没有催化剂的产物这样的优点，所以已经提出固定床操作。许多其他加氢反应也是在搅拌的反应器中进行，例如硝基化合物的加氢。

因为避免使用机械移动部件，所以泡罩塔淤浆反应器的操作是简单的。由于低的扩散阻力和有效的传热的结合，所以这些反应器对许多工业过程是有吸引力的。然而，固—液分离通常是在反应器的外面在精细过滤和沉降系统中进行，催化剂淤浆将循环到反应器，有时要用淤浆泵来循环。因此，在泡罩塔淤浆反应器的连续操作中可能遇到严重的问题。

由于世界石油资源的减少，所以使用天然气作为能源就变得更有吸引力，并且使天然改质成为高级烃燃料的方法的重要性正在增加。

因此，本发明的一个目的是提供一种可进行多相催化反应的连续方法的反应器，该反应器没有现有技术的这些缺点。

本发明的一个特殊的目的是提供这样一种反应器，该反应器非常适用于在H₂中转化天然气成为合成气再成为柴油燃料。

根据本发明，提供了一种固/液淤浆反应设备，其包括：用来容纳油浆的反应器；与油浆接触并确定滤液区的过滤器，该过滤器分离淤浆并具有一个滤液产物的出口；用来产生一个横过过滤器的平均压差的设备；用来产生平均压差上下升降或波动的设备；以及用于将气体反应物或其他组分以气泡形式加入到淤浆中的设备。

这样一种系统相当简单然而有效，通常认为特别成问题的分离步骤是在不是非常复杂的情况下和在适当的操作条件下进行，并且过滤器是自身清洗的。

优选的是，该压差是由浸在反应器淤浆中的过滤器产生的静压所产生的。优选的是，淤浆反应器中淤浆上面的空间和滤液段中的滤液或与滤液上面的空间之间的连通避免了产生的压差超过相应的静压。上述连通可通过在淤浆部分和滤液部分之间延伸并与每个部分相通的管子来实现。压力的升降和波动可通过反应器中淤浆的湍流运动来产生。压力的升降和波动也许可以通过对滤液部分的共振作用优选通过管子来传递或增强。

优选的是，横过过滤器的压差的升降或波动的振幅或大小大约与静压差的平均值是相同的或更大。优选的是横过过滤器的平均压差应保持在相当低的水平，一般小于5毫巴(500Pa)。气体接触管除了起到淤浆上面的气相和过滤器的内部之间的联通作用外，还提供了一个简易的气体放出管路，该气体已穿过过滤器薄膜，另外已截留在滤液部分。

气体产物或组分可用任何常规方法放出，例如通过反应器的分开的出口或简单地通过管而放出。进行的实验证明如果气体接触管关闭或严重阻塞，则过滤器也将迅速变得阻塞起来。当然，该接触管将限制横过过滤器的压力降，因此避免了不希望的和破环性的压力聚积，另外，当反应器内部和出口端之间存在相当大的压力降时，可能会发生上述的压力的聚积。

反应装置可包括将脉冲压力施加给滤液区，或者直接施加给滤液、或者施加给滤液上面的气体空间的设备。优选的是，该脉冲压力是通过气缸中的往复活塞的作用而提供。该设备可代替上述管子或作为附件。