多级强化固定床反应器及其使用方法技术

本发明专利技术公开了一种多级强化固定床反应器及其使用方法。它包括原料强制混合釜、中间产物强制混合釜和若干个水平放置的反应器管，每个反应器管均包括若干个独立的强化反应单元，每个强化反应单元均通过反应器进料总管连接原料强制混合釜，且均通过反应器出料总管连接中间产物强制混合釜；中间产物强制混合釜还通过若干个循环管路连接到若干个反应器进料总管。本发明专利技术通过原料输送泵对液相强制压入催化剂床层，使之呈湍流流动，以及通过原料输送泵与喷射混合器的联合作用对原料和中间产物进行强制混合，最终实现反应过程的强化，加速反应进程，提高物料和能源利用效率。

【技术实现步骤摘要】
多级强化固定床反应器及其使用方法
本专利技术涉及多级强化固定床反应器及其使用方法。
技术介绍
固定床反应器是目前工业上应用最广泛的化学反应器之一，又称作填充床反应器，其内部是由颗粒状填充物（通常为催化剂或含有催化剂的惰性载体物质）堆积而成的一定厚度的床层。床层静止不动，物料则流经床层进行反应，以实现多相反应过程，如工业上乙烯氧化制备环氧乙烷，乙苯脱氢制备苯乙烯等。固定床反应器中的催化剂机械磨损小，可被较长时间连续使用；流体在床层内返混较小，可被看作是理想置换流，与催化剂能够有效接触，有利于化学反应的进行；物料在床层内的停留时间及温度分布也能够有效地被调节控制，一定程度上提高了原料转化率及产品选择性。除此之外，固定床反应器结构简单，对操作条件没有苛刻的要求，操作起来方便，操作弹性也比较大。但是，固定床反应器由于床层的存在，物料流经催化剂床层的阻力会比较大，流速较慢，易导致互不相溶液体之间的分相，使物料无法充分接触而反应，造成反应效率低，物耗、能耗高。并且，物料与催化剂床层之间传热随着床层厚度的增加而变得困难，温度不易控制。为了解决上述问题，急需对传统的固定床反应器结构与工艺原理、以及空间安装、布置方式进行创新。为此，本专利技术提出一种新的多级强化固定床反应器及其空间布置方式，以满足现代工业生产的需要。
技术实现思路
本专利技术旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为了实现上述目的，根据本专利技术的实施例提出一种多级强化固定床反应器，包括连接进料管的原料强制混合釜和连接产物出料管的中间产物强制混合釜；若干个水平放置的反应器管，每个所述反应器管均包括若干个独立的强化反应单元，每个强化反应单元的进口均通过一进料支管连接一反应器进料总管，反应器进料总管上均设有原料输送泵，若干个反应器进料总管连接所述原料强制混合釜的出口；每个强化反应单元的出口均通过一出料支管连接一反应器出料总管，反应器出料总管上均设有换热器，若干个反应器出料总管连接所述中间产物强制混合釜；所述反应器进料总管、进料支管和循环管路上均设有流量计和阀门，所述出料支管上也设有阀门；所述中间产物强制混合釜的出口还连接若干个循环管路，所述若干个循环管路与所述若干个反应器进料总管一一对应，且连接到反应器进料总管上的原料输送泵之前、阀门和流量计之后。根据本专利技术的多级强化固定床反应器的整个反应区域被分为L层，每层含有M根反应器管，水平安置，且每根固定床反应器又分为N个独立的强化反应单元，因此共有L×M×N个独立强化反应单元。每个独立强化反应单元均是独立的强化固定床反应器，其液体流量均由阀门及流量计控制，可以根据实际生产需要而选择所使用的反应单元数及流量大小。反应时，根据生产需要选取合适数量的独立反应单元，反应物料经原料强制混合釜混合充分后由输送泵送入各反应单元中，反应过后的液体汇入出料总管，并进入中间产物强制混合釜。通过原料输送泵对液相强制压入催化剂床层，使之呈湍流流动，以及通过原料输送泵与喷射混合器的联合作用对原料和中间产物进行强制混合，最终实现反应过程的强化，加速反应进程，提高物料和能源利用效率。根据本专利技术实施例的多级强化固定床反应器还可以具有以下附加技术特征：优选的，所述原料强制混合釜包括第一混合釜和第一混合管路，所述第一混合管路的两端分别连接所述第一混合釜的上端进口和下端出口，第一混合管路上设有第一混合管路泵、第一流量计和第一阀门；所述中间产物强制混合釜均包括第二混合釜和第二混合管路，所述第二混合管路的两端分别连接所述第二混合釜的上端进口和下端出口，第二混合管路上设有第二混合管路泵、第二流量计和第二阀门，所述产物出料管设在第二混合管路上。优选的，所述若干个反应器管的空间布置方式是：水平并列设置有多层，每层并列设置有多个反应器管。优选的，所述强化反应单元与相邻强化反应单元之间通过法兰连接。优选的，所述强化反应单元包括壳体，壳体内设有催化剂床层，在催化剂床层的两端的壳体上分别设有所述进口和出口。优选的，所述强化反应单元壳体上还设有与所述催化剂床层相对应的催化剂入口和催化剂出口。优选的，所述催化剂床层为整体式，其外径小于壳体的内径，催化剂床层还连接有催化剂限位器。优选的，所述进料支管连接在所述固定床层段的左端，所述出料支管连接在所述固定床层段的右端。优选的，所述混合釜内还设有液体强制喷射混合器。本专利技术还提供一种采用上述的多级强化固定床反应器的使用方法，包括如下步骤：（1）物料通过进料管进入原料强制混合釜，经过原料强制混合釜的混合使物料充分混合，关闭循环管路上的阀门，打开反应器进料总管上的阀门，并由流量计和阀门共同控制流量大小，由原料输送泵分别送入每个强化反应单元，经过充分反应后的液体经过各出料支管汇入反应器出料总管，且分别经换热器换热后进入中间产物强制混合釜；在此过程中，根据原料强制混合釜出口流量多少，通过进料管向原料强制混合釜补入相应量的原料；（2）一段时间后，经中间产物强制混合釜混合物料，逐渐打开若干循环管路上的阀门并减小反应器进料总管上的阀门的开度，使中间产物强制混合釜增加的流量与原料强制混合釜减小的流量相当，直至反应器进料总管上的阀门完全关闭；（3）经检测，若中间产物强制混合釜中的产品附合要求，则停止中间产物强制混合釜的混合，并关闭循环管路上的阀门，产品由出料管输出；反之，中间产物强制混合釜中混合均匀的物料在原料输送泵的作用下，循环至各强化反应单元中继续参加反应，直至完成。优选的，所述原料强制混合釜和中间产物强制混合釜分别是通过第一混合管路和第二混合管路混合的。本专利技术的主要优点为：1、适用于大规模生产，反应效率高，生产稳定。2、对于反应过程放热较多的体系，可快速取走热量，避免床层“飞温”。3、操作弹性高，可随时开启或关闭有些反应单元，不会对其它反应单元构成影响。4、催化剂床层高度低，阻力小，床层内流速快且液流分布均匀，有利于对产物质量的控制。5、催化剂随时可以更换，维修及其方便。本专利技术的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。附图说明本专利技术的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：图1为本专利技术的多级强化固定床反应器主视图；图2为本专利技术的多级强化固定床反应器俯视图；图3为本专利技术的多级强化固定床反应器侧视图；图4（a）为独立的强化反应单元的结构图示例一；图4（b）为独立的强化反应单元的结构图示例二。具体实施方式下面详细描述本专利技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本专利技术，而不能理解为对本专利技术的限制。实施例1下面参照图1-4（b）描述根据本专利技术实施例的多级强化固定床反应器及其使用方法。一种多级强化固定床反应器，其主要由以下部分组成：进料管（物料输送管）G1，反应器进料总管G2，反应器出料总管G3，产物出料管G4，进料支管I1，I2，…，I（N-1），I（N），出料支管O1，O2，…，O（N-1），O（N），第二阀门F，原料强制混合釜V1，中间产物强制混合釜V2，原料输送泵P（1,1），P（2,1），…，P（L,1），反应器管T（1,1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多级强化固定床反应器，其特征在于，包括连接进料管的原料强制混合釜和连接产物出料管的中间产物强制混合釜；若干个水平放置的反应器管，每个所述反应器管均包括若干个独立的强化反应单元，每个强化反应单元的进口均通过一进料支管连接一反应器进料总管，反应器进料总管上均设有原料输送泵，若干个反应器进料总管连接所述原料强制混合釜的出口；每个强化反应单元的出口均通过一出料支管连接一反应器出料总管，反应器出料总管上均设有换热器，若干个反应器出料总管连接所述中间产物强制混合釜；所述反应器进料总管、进料支管和循环管路上均设有流量计和阀门，所述出料支管上也设有阀门；所述中间产物强制混合釜的出口还连接若干个循环管路，所述若干个循环管路与所述若干个反应器进料总管一一对应，且连接到反应器进料总管上的原料输送泵之前、阀门和流量计之后。

【技术特征摘要】
1.一种多级强化固定床反应器，其特征在于，包括连接进料管的原料强制混合釜和连接产物出料管的中间产物强制混合釜；若干个水平放置的反应器管，每个所述反应器管均包括若干个独立的强化反应单元，每个强化反应单元的进口均通过一进料支管连接一反应器进料总管，反应器进料总管上均设有原料输送泵，若干个反应器进料总管连接所述原料强制混合釜的出口；每个强化反应单元的出口均通过一出料支管连接一反应器出料总管，反应器出料总管上均设有换热器，若干个反应器出料总管连接所述中间产物强制混合釜；所述中间产物强制混合釜的出口还连接若干个循环管路，所述反应器进料总管、进料支管和循环管路上均设有流量计和阀门，所述出料支管上也设有阀门；所述若干个循环管路与所述若干个反应器进料总管一一对应，且连接到反应器进料总管上的原料输送泵之前、阀门和流量计之后。2.根据权利要求1所述的多级强化固定床反应器，其特征在于，所述原料强制混合釜包括第一混合釜和第一混合管路，所述第一混合管路的两端分别连接所述第一混合釜的上端进口和下端出口，第一混合管路上设有第一混合管路泵、第一流量计和第一阀门；所述中间产物强制混合釜均包括第二混合釜和第二混合管路，所述第二混合管路的两端分别连接所述第二混合釜的上端进口和下端出口，第二混合管路上设有第二混合管路泵、第二流量计和第二阀门，所述产物出料管设在第二混合管路上。3.根据权利要求1所述的多级强化固定床反应器，其特征在于，所述若干个反应器管的空间布置方式是：水平并列设置有多层，每层并列设置有多个反应器管。4.根据权利要求1所述的多级强化固定床反应器，其特征在于，所述强化反应单元与相邻强化反应单元之间通过法兰连接。5.根据权利要求1所述的多级强化固定床反应器，其特征在于，所述强化反应单元包括壳体，壳体内设有催化剂床层。6.根据权利要求5所述的多级强化固定床反应器...

【专利技术属性】
技术研发人员：周政，张志炳，张锋，孟为民，王宝荣，张玲玲，贺向坡，杨高东，罗华勋，
申请(专利权)人：南京大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32