強(qiáng)化水力學(xué)反應(yīng)器混合效果的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種強(qiáng)化水力學(xué)反應(yīng)器混合效果的方法，主要解決現(xiàn)有技術(shù)存在氣-液和液-液混合效果不理想，結(jié)構(gòu)復(fù)雜的問題。本發(fā)明通過采用在甲醇低壓液相合成醋酸反應(yīng)中使用下述水力學(xué)反應(yīng)器，所述水力學(xué)反應(yīng)器包括出氣口1、擋板2、液體噴射裝置3、進(jìn)氣口4、氣體分布器5、出液口6和進(jìn)液口7；其中，進(jìn)氣口4位于反應(yīng)器側(cè)下部，出氣口1位于反應(yīng)器頂部，進(jìn)液口7位于反應(yīng)器底部，出液口6對稱置于反應(yīng)器下封頭兩側(cè)；氣體分布器5位于擋板2和液體噴射裝置3之間；擋板2位于上封頭以下；擋板2上開有出氣孔的技術(shù)方案較好地解決了該問題，可用于甲醇低壓液相合成醋酸的工業(yè)生產(chǎn)中。
【專利說明】強(qiáng)化水力學(xué)反應(yīng)器混合效果的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種強(qiáng)化水力學(xué)反應(yīng)器混合效果的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]利用甲醇低壓液相羰基化反應(yīng)，使一氧化碳與甲醇在反應(yīng)器中進(jìn)行充分的氣液混合來合成醋酸技術(shù)是目前世界上最常用的醋酸生產(chǎn)技術(shù)。文獻(xiàn)CN101090880A公開了一種醋酸的制造方法，該方法包括在銠催化劑、碘鹽、甲基碘、醋酸甲酯以及水的存在下，使甲醇和一氧化碳連續(xù)反應(yīng)，將反應(yīng)液中的乙醛濃度維持在500ppm以下，以llmol/小時以上的生成速度制造醋酸。現(xiàn)有反應(yīng)器中常采用機(jī)械攪拌的方式來達(dá)到氣-液和液-液的充分混合，但是由于醋酸合成過程中有大量的腐蝕性介質(zhì)，對機(jī)械傳動的軸封和攪拌設(shè)備具有強(qiáng)烈的腐蝕作用，常造成攪拌設(shè)備損壞，造成停車維修，難以實(shí)現(xiàn)持續(xù)、穩(wěn)定和安全的運(yùn)行。因此開發(fā)一種通過自身進(jìn)料達(dá)到良好氣液混合效果的新型反應(yīng)器是目前醋酸合成技術(shù)的迫切需要。
[0003]文獻(xiàn)CN101885678A公開了一種甲醇低壓羰基化合成醋酸用反應(yīng)設(shè)備，該反應(yīng)設(shè)備采用液體循環(huán)用液力來達(dá)到攪拌目的。該方案包括有反應(yīng)罐和在反應(yīng)罐上部的上出料口與下出料口以及反應(yīng)罐底部的進(jìn)料口，反應(yīng)罐連接有液體循環(huán)裝置和氣體輸入裝置；液體循環(huán)裝置是在反應(yīng)罐內(nèi)有至少一個弓I液管連接伸出反應(yīng)罐外的輸液管，反應(yīng)罐外的輸液管連接循環(huán)泵的輸入口，循環(huán)泵的輸出口連接加壓輸液管，加壓輸液管連接帶有冷卻水入口和冷卻水出口的換熱器輸入口，換熱器的輸出口連接排液管，排液管由反應(yīng)罐的頂部插入反應(yīng)罐內(nèi)，在反應(yīng)罐內(nèi)的排液管開口端連接至少一個噴頭；氣體輸入裝置是在反應(yīng)罐內(nèi)的下部設(shè)置有至少一個帶排氣孔的排氣管，排氣管連接伸出反應(yīng)罐的輸氣管，輸氣管在反應(yīng)罐外通過氣體分配器連接進(jìn)氣管。但是，該設(shè)備的氣-液和液-液混合效果還是不理想，并且結(jié)構(gòu)復(fù)雜，對于鋯材設(shè)備來說需要較高的設(shè)備制造水平以及較大的成本投入。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是現(xiàn)有技術(shù)存在氣-液和液-液混合效果不理想，反應(yīng)器結(jié)構(gòu)復(fù)雜的問題，提供一種新的強(qiáng)化水力學(xué)反應(yīng)器混合效果的方法。該方法具有氣-液和液-液混合效果好，結(jié)構(gòu)簡單，安全可靠的特點(diǎn)。
[0005]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下:一種強(qiáng)化水力學(xué)反應(yīng)器混合效果的方法，在甲醇低壓液相合成醋酸反應(yīng)中使用下述水力學(xué)反應(yīng)器，所述水力學(xué)反應(yīng)器包括出氣口 1、擋板2、液體噴射裝置3、進(jìn)氣口 4、氣體分布器5、出液口 6和進(jìn)液口 7 ;其中，進(jìn)氣口 4位于反應(yīng)器側(cè)下部，出氣口 I位于反應(yīng)器頂部，進(jìn)液口 7位于反應(yīng)器底部，出液口6對稱置于反應(yīng)器下封頭兩側(cè)；氣體分布器5位于擋板2和液體噴射裝置3之間；擋板2位于上封頭以下；擋板2上開有出氣孔。
[0006]優(yōu)選地，擋板2和氣體分布器5之間的距離Ii1與液體噴射裝置3和氣體分布器5之間的距尚h2的關(guān)系為:h2 Ih1=O?0.5。[0007]更優(yōu)選地，擋板2和氣體分布器5之間的距離Ii1與液體噴射裝置3和氣體分布器5之間的距尚h2的關(guān)系為:h2 Ih1=0.1~0.35。
[0008]優(yōu)選地,擋板直徑為反應(yīng)器直徑的0.6~0.9 ;擋板上出氣孔的直徑為5~15mm ；擋板開孔率為0.1~0.5。
[0009]優(yōu)選地，所述擋板帶有裙邊，裙邊高度為50~100mm，裙邊與擋板主體呈10°~70。。
[0010]優(yōu)選地，所述氣體分布器為環(huán)式氣體分布器。
[0011]更優(yōu)選地，所述氣體分布器為雙環(huán)式氣體分布器。
[0012]優(yōu)選地，所述雙環(huán)式氣體分布器外管徑與反應(yīng)器直徑之比為0.3~0.8，內(nèi)管徑與反應(yīng)器直徑之比為0.2~0.7，開孔數(shù)為100~500，開孔之間等距均勻分布。
[0013]本發(fā)明中，液體噴射裝置的噴射方向與氣流方向是相同的，即氣液相是順流接觸。所述液體噴射裝置液相垂直向上噴射，縮徑管可以提高出口流速；所述氣體分布器優(yōu)選為雙環(huán)氣體分布器，氣體從外部通入相連通的不同管徑的氣體分布器，均勻等距開孔，促進(jìn)氣相的均勻分布；所述擋板為帶有裙邊及開孔的篩板，氣體可以從開孔處通過，擋板上方空間得到了利用。本發(fā)明通過氣相分布進(jìn)料和液相噴射進(jìn)料相結(jié)合的方式以及擋板的配合作用，增加了反應(yīng)體積 ，實(shí)現(xiàn)了反應(yīng)器內(nèi)氣-液和液-液的充分混合，消除了機(jī)械攪拌帶來的不穩(wěn)定因素，減少了反應(yīng)器內(nèi)死區(qū)，結(jié)構(gòu)簡單且安全可靠。本發(fā)明的水力學(xué)反應(yīng)器用于甲醇低壓液相合成醋酸的反應(yīng)中，可以14mol/小時以上的生成速度生產(chǎn)醋酸，達(dá)到了較好的技術(shù)效果。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1為本發(fā)明中的水力學(xué)反應(yīng)器示意圖。
[0015]圖1中，I為出氣口，2為擋板，3為液體噴射裝置，4為進(jìn)氣口，5為氣體分布器，6為出液口，7為進(jìn)液口。
[0016]本發(fā)明中的反應(yīng)器主要由出氣口 1，擋板2，液體噴射裝置3，進(jìn)氣口 4，氣體分布器5，出液口 6，進(jìn)液口 7組成。出氣口 I主要為反應(yīng)過程中的氣相物料出口，擋板2是帶有出氣孔和裙邊的篩板式擋板，出氣孔的設(shè)置有利于氣相物料穿過擋板，液相物料也可以穿過，但大部分液相物料被擋回，有利于汽液相的返混，增加停留時間，具體實(shí)施時可以根據(jù)氣相量調(diào)整開孔率。所述的液體噴射裝置3為縮徑管，入口管徑為200~400mm，出口管徑為100~200_，可以根據(jù)進(jìn)液量和所需的進(jìn)液速度調(diào)整管徑，噴射裝置所伸入的位置也可以相應(yīng)調(diào)整，垂直向上噴射有利于液液混合，同時利用了液相自身重力行為，促進(jìn)汽液和液液混合，強(qiáng)化了傳質(zhì)作用。氣體分布器5米用雙環(huán)氣體分布器。出液口6米用對稱布置的方式置于反應(yīng)器兩側(cè)，對稱布置的方式有利于反應(yīng)器內(nèi)流形穩(wěn)定。
[0017]下面通過實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的闡述。
【具體實(shí)施方式】
[0018]【實(shí)施例1】
[0019]采用圖1所示的水力學(xué)反應(yīng)器，包括出氣口 1、擋板2、液體噴射裝置3、進(jìn)氣口 4、氣體分布器5、出液口 6和進(jìn)液口 7 ;其中，進(jìn)氣口 4位于反應(yīng)器側(cè)下部，出氣口 I位于反應(yīng)器頂部，進(jìn)液口 7位于反應(yīng)器底部，出液口 6對稱置于反應(yīng)器下封頭兩側(cè)；氣體分布器5位于擋板2和液體噴射裝置3之間；擋板2位于上封頭以下；擋板2上開有出氣孔。
[0020]其中，擋板2和氣體分布器5之間的距離Ii1與液體噴射裝置3和氣體分布器5之間的距離h2的關(guān)系為:h2 ^1=0.1。反應(yīng)器直徑為4000mm,擋板直徑為3600mm。擋板上出氣孔的直徑為8mm。擋板開孔率為0.2。擋板帶有裙邊，裙邊高度為70mm，裙邊與擋板主體呈45°。氣體分布器為雙環(huán)式氣體分布器，外管徑為2500mm,內(nèi)管徑為1500mm,開孔數(shù)為250,開孔之間等距均勻分布。液體噴射裝置為縮徑管式，入口管徑為300mm，出口管徑為200mm。
[0021]上述反應(yīng)器用于甲醇合成醋酸的反應(yīng)中。原料甲醇與CO和催化劑在190°C、3.0MPa條件下在反應(yīng)器內(nèi)發(fā)生羰基合成反應(yīng)，反應(yīng)器內(nèi)氣-液和液-液混合充分。反應(yīng)結(jié)果為:醋酸時空產(chǎn)率(STY)為15.lmol/(L.h)
[0022]【實(shí)施例2】
[0023]同【實(shí)施例1】，只是擋板2和氣體分布器5之間的距離hi與液體噴射裝置3和氣體分布器5之間的距離h2的關(guān)系為:h2 =Ii1=0.2。反應(yīng)器直徑為4000mm,擋板直徑為3400mm。擋板上出氣孔的直徑為5mm。擋板開孔率為0.2。擋板帶有裙邊，裙邊高度為100mm，裙邊與擋板主體呈30°。氣體分布器為雙環(huán)式氣體分布器，外管徑為2000mm，內(nèi)管徑為1000mm，開孔數(shù)為300，開孔之間等距均勻分布。液體噴射裝置為縮徑管式，入口管徑為300mm，出口管徑為150mm。
[0024]上述反應(yīng)器用于甲醇合成醋酸的反應(yīng)中。原料甲醇與CO和催化劑在190°C、3.0MPa條件下使用新型國產(chǎn)催化劑在反應(yīng)器內(nèi)發(fā)生羰基合成反應(yīng)，反應(yīng)器內(nèi)氣-液和液-液混合充分。反應(yīng)結(jié)果為 :醋酸時空產(chǎn)率(STY)為14.4mol/(L.h)。
[0025]【實(shí)施例3】
[0026]同【實(shí)施例1】，只是擋板2和氣體分布器5之間的距離Ii1與液體噴射裝置3和氣體分布器5之間的距離h2的關(guān)系為:h2 =Ii1=CL反應(yīng)器直徑為4000mm,擋板直徑為3500mm。擋板上出氣孔的直徑為10mm。擋板開孔率為0.25。擋板帶有裙邊，裙邊高度為100mm，裙邊與擋板主體呈60°。氣體分布器為雙環(huán)式氣體分布器,外管徑為2800mm,內(nèi)管徑為1800mm,開孔數(shù)為300，開孔之間等距均勻分布。液體噴射裝置為縮徑管式，入口管徑為300mm，出口管徑為150mm。
[0027]上述反應(yīng)器用于甲醇合成醋酸的反應(yīng)中。原料甲醇與CO和催化劑在190°C、
3.0MPa條件下使用新型國產(chǎn)催化劑在反應(yīng)器內(nèi)發(fā)生羰基合成反應(yīng)，反應(yīng)器內(nèi)氣-液和液-液混合充分。反應(yīng)結(jié)果為:醋酸時空產(chǎn)率(STY)為14.8mol/(L.h)。
[0028]以上對本發(fā)明的具體實(shí)施例進(jìn)行了詳細(xì)描述，但其只是作為范例，本發(fā)明并不限制于以上描述的具體實(shí)施例。對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，任何對本發(fā)明進(jìn)行的等同修改和替代也都在本發(fā)明的范疇之中。因此，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍下所作的均等變換和修改，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種強(qiáng)化水力學(xué)反應(yīng)器混合效果的方法，在甲醇低壓液相合成醋酸反應(yīng)中使用下述水力學(xué)反應(yīng)器，所述水力學(xué)反應(yīng)器包括出氣口(I)、擋板(2)、液體噴射裝置(3)、進(jìn)氣口(4)、氣體分布器(5)、出液口(6)和進(jìn)液口(7);其中，進(jìn)氣口(4)位于反應(yīng)器側(cè)下部，出氣口(I)位于反應(yīng)器頂部，進(jìn)液口(7)位于反應(yīng)器底部，出液口(6)對稱置于反應(yīng)器下封頭兩側(cè)；氣體分布器(5)位于擋板(2)和液體噴射裝置(3)之間；擋板(2)位于上封頭以下；擋板(2)上開有出氣孔。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述強(qiáng)化水力學(xué)反應(yīng)器混合效果的方法，其特征在于擋板(2)和氣體分布器(5)之間的距離Ii1與液體噴射裝置(3)和氣體分布器(5)之間的距離h2的關(guān)系為:h2 Ih1=O ?0.5。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述強(qiáng)化水力學(xué)反應(yīng)器混合效果的方法，其特征在于擋板(2)和氣體分布器(5)之間的距離Ii1與液體噴射裝置(3)和氣體分布器(5)之間的距離h2的關(guān)系為:h2 Ih1=0.1 ?0.35。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述強(qiáng)化水力學(xué)反應(yīng)器混合效果的方法，其特征在于擋板直徑為反應(yīng)器直徑的0.6?0.9 ;擋板上出氣孔的直徑為5?15mm ;擋板開孔率為0.1?0.5。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述強(qiáng)化水力學(xué)反應(yīng)器混合效果的方法，其特征在于所述擋板帶有裙邊，裙邊高度為50?100mm，裙邊與擋板主體呈10°?70°。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述強(qiáng)化水力學(xué)反應(yīng)器混合效果的方法，其特征在于所述氣體分布器為環(huán)式氣體分布器。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述強(qiáng)化水力學(xué)反應(yīng)器混合效果的方法，其特征在于所述氣體分布器為雙環(huán)式氣體分布器。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述強(qiáng)化水力學(xué)反應(yīng)器混合效果的方法，其特征在于所述雙環(huán)式氣體分布器外管徑與反應(yīng)器直徑之比為0.3?0.8，內(nèi)管徑與反應(yīng)器直徑之比為0.2?0.7，開孔數(shù)為100?500，開孔之間等距均勻分布。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述強(qiáng)化水力學(xué)反應(yīng)器混合效果的方法，其特征在于所述液體噴射裝置為縮徑管式。
【文檔編號】C07C51/12GK104028178SQ201310072184
【公開日】2014年9月10日 申請日期:2013年3月6日 優(yōu)先權(quán)日:2013年3月6日
【發(fā)明者】許慎艷, 張藝, 賈微, 賈震 申請人:中石化上海工程有限公司, 中石化煉化工程（集團(tuán)）股份有限公司