用于运行并行反应器的系统及方法技术方案

本发明专利技术涉及一种用于运行并行反应器的系统，所述系统包括：-多个反应器组件，每个反应器组件包括：-流通式反应器，-反应器馈入线，-反应器流出线，-主流体源，-分流器，被设置在所述主流体源的下游和所述反应器组件的上游，并且其中，所有被动限流器具有对流体流的基本上相等的阻力，其中所述系统进一步包括馈入线压力测量设备，其中每个流出线中提供单独可控的背压调节器，并且其中进一步提供压力控制装置，所述压力控制装置链接至所述馈入线压力测量设备以及所述背压调节器，所述压力控制装置包括输入设备，允许输入馈入线压力设定值，所述期望的馈入线压力对于所有反应器组件相同，其中所述压力控制装置适于单独控制所述背压控制器，使得所测量的馈入线压力变得基本上与所述馈入线压力设定值相同，并且由此基本与其它反应器组件中的馈入线压力相同。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于运行并行反应器的系统及方法
本专利技术涉及用于运行并行反应器的系统及方法，特别地，涉及这种系统和方法中的流量分配以及压力控制。
技术介绍
并行反应器广泛用于化学反应的研究中，特别用于高通量实验。在高通量实验中，并行设置多个相对小规模的反应器。在每个反应器中，进行不同的实验。通常，不同的反应器的条件和/或反应物略有不同。例如，在同样的压力和温度下运行所有反应器，但全部包含不同的反应物。进行实验之后，将各实验的结果彼此进行比较，并且例如，确定感兴趣的反应物(例如，催化剂)。并行执行多个实验使得得出实验结果所花费的时间显著减少。通常，在高通量实验中，反应器小，使用的反应物的量也小。常使用流通式反应器(flowthroughreactor)，并且流体流的流速也低。典型的反应器大小不超过直径1cm，并且在例如测试催化活性时，每个反应器中通常存在几克潜在催化剂(potentialcatalyst)。有时甚至使用更少的潜在催化剂，例如，0.005至1克之间。从源流动到用于液体的反应器的组合流体的流速通常小于10ml/hour，流过单个反应器的液体的流速常常甚至是10μl/hour或更小，和/或气流的流速小于150Nml/minute。高通量反应中所用的典型的低流速使流过个别反应器的流体控制很困难。为了能够将不同的反应器中进行的实验的结果彼此进行比较，精确地控制每个实验的工艺条件是重要的。这种工艺条件包括例如温度、压力以及流速。化学中并行反应器的不同的使用是使用微反应器的化合物的生产。微反应器与高通量实验中所用的反应器大小类似或比高通量实验中所用的反应器略大。在已经证明使用微反应器能够小规模生产某种化合物时，可并行设置多个这种微反应器。然后，在这些微反应器中，使用与原始的单个反应器中同样的反应条件生产该化合物。控制各反应器的流速的一个方式是使用主动流量控制器，例如，针型阀(needlevalve)。主动流量控制器是在实验期间允许例如通过在实验期间调节流量控制器的流体流的阻力而改变流速的流量控制器。这与诸如在恒定的温度下运行的具有流体流的固定阻力的毛细管之类的被动流量控制器不同。但是，主动流量控制器具有几个缺点。主动流量控制器通常笨重并且昂贵，使其不适合于在小的并行反应器的反应器馈入线(feedline)中使用。此外，在实践中，已经证明，使用主动流量控制器精确地控制小的流体流的流速是困难的(就如在高通量实验中使用的那样)。主动流量控制器的另一缺点是需要反复校准，并且在实验期间，特别在具有很长运行时间的实验期间，经常发生主动流量控制器的设置的漂移。此外，主动流量控制器包括流量传感器，并且流量传感器在长的实验过程期间对漂移敏感，超过例如压力传感器。WO99/64160公开了一种用于实施高通量实验的系统及方法。在该已知的系统及方法中，采用了多个并行流通式反应器。来自共同流体源的反应流体馈送到这些反应器中。来自该共同流体源的反应流体分配到多个并行反应器。在反应器中，反应产生反应器流出物。在共同出口控制体中收集来自反应器的反应器流出物。接着，从各反应器的反应器流出物提取样本，用于分析，因此能够评估潜在催化剂的性能。通过控制共同出口控制体中的压力，控制WO99/64160的系统中的压力。在根据WO99/64160的系统及方法中，流体基本均等地分配到反应器。通过在每个反应器的上游或下游设置被动限流器来实现。被动限流器对于流体流都具有相同的阻力。此外，被动限流器对于流体流的阻力到目前为止是该系统中全部组件对于流体流的最高阻力。这是由于在该系统的所有其他组件中对于流体流不可能具有相同的阻力。例如，并行反应器的压降以及并行反应器的对于流体流的阻力，可能从一个反应器到另一个反应器有所不同。通过给被动限流器远高于反应器中预期的流体流阻力的流体流阻力，不同反应器的流体流阻力的变化对流体分配影响不大。但是，组件对于流体流的阻力直接与该组件上的压降有关。这意味着，在根据WO99/64160的系统及方法中，需要限流器上很大的压降。例如，如果限流器上的压降是10bar，多个反应器上的压降的变化为0.5bar(＝限流器上的压降的5％)，则来自等流分配的偏差也为大约5％。如果限流器上的压降为100bar，多个反应器上的压降的变化为0.5bar(＝各限流器上的压降的0.5％)，则来自等流分配的偏差也为大约0.5％。由于高通量实验或具有微反应器的生产中通常期望等流分配的偏差小于2％，优选地小于0.5％，因此现有技术教导限流器上的压降应比该系统中的其它组件(例如，反应器、任意过滤器(如果有)、该系统的管道)上的预期压降高很多。但是，限流器上这种高压降是有问题的。例如，在某反应压力是理想的(预期的)时，共同反应流体源中的压力必定相当高。有时，共同反应流体源中的这种高压是不可用的或不能获得的。此外，在一些情况下，由于会引起输入到反应器的气态反应流体的不想要的冷凝，因此不希望反应流体中具有高的压力。此外，该系统中的所有组件不得不设计为使得它们能够承受该系统中的高压。这使得该系统复杂且昂贵。另外，任何反应器上的压降可能在实验或生产运行的过程中改变，例如，由于固体(例如，碳)和/或高粘性的液体(例如，重质焦油)的形成、和/或催化剂材料的渗出，因此碳、焦油或催化剂材料随后在例如反应器管道中、反应器中的固定床(如果存在)的玻璃料中、和/或在反应器中或反应器下游的过滤器中积聚。由于有时测试运行会持续超过一个月或甚至高达六个月，因此可能期望其有规律的发生。如果限流器上的压降要设计为该系统中的最高压降，则还应考虑反应器上的压降的这种可能的升高。这将限流器上需要的压降提高得甚至更高。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种可替代的、优选改进的用于运行并行反应器的系统及方法。根据本专利技术的用于运行并行反应器的系统包括多个反应器组件。每个反应器组件包括流通式反应器、反应器馈入线以及反应器流出线。每个流通式反应器具有入口和出口。流体，例如，反应流体，经由反应器入口进入反应器，并且反应产物作为反应器流出物经由反应器出口离开反应器。通常，进入反应器的反应流体的流动以及从反应器流出的反应器流出物的流动是持续的。这与间歇式反应器(batchreactor)相反，在间歇式反应器中，反应产物一般主要保留在反应器中，直至反应完成。反应器可选地包括固定床，固定床例如可支持催化剂或潜在催化剂，例如，玻璃粉。反应器馈入线将流体(例如，反应流体)送到反应器。为此，反应器馈入线具有第一端和第二端，该第一端与主流体源流体连通，该第二端连接至反应器入口并与反应器入口流体连通。反应器流出线将反应器流出物从反应器带走。每个反应器流出线具有第一端，该第一端连接至流通式反应器的反应器出口。根据本专利技术的系统进一步包括主流体源。主流体源适于向反应器组件的流通式反应器提供加压的反应流体。可替代地，主流体源适于向流通式反应器供应不同类型的流体，比如，稀释流体或清洗流体。系统可具有单个主流体源，其向该系统中的所有反应器供应流体。为了分流反应器组件上的流体流，分流器存在于主流体源和反应器馈入线的第一端之间。可替代地，系统可具有多个流体源，但不超过反应器组件的数量。在这种实施例中，一组反应器组件(该组不包含系统的所有本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于运行并行反应器的系统，所述系统包括：‑多个反应器组件，每个反应器组件包括：‑流通式反应器，所述流通式反应器包括反应器入口和反应器出口，‑反应器馈入线，所述反应器馈入线具有第一端和第二端，所述第二端连接至所述流通式反应器的反应器入口，所述反应器馈入线适于向所述流通式反应器供应流体，‑反应器流出线，所述反应器流出线具有第一端，所述第一端连接至所述流通式反应器的反应器出口，所述反应器流出线适于从所述反应器排出反应器流出物，‑主流体源，所述主流体源适于向所述流通式反应器提供加压的流体，‑分流器，被设置在所述主流体源的下游和所述反应器组件的上游，所述分流器具有入口和多个被动限流器，其中所述分流器的入口连接至所述主流体源，并且每个被动限流器与所述入口流体连通，并且其中每个被动限流器具有出口，所述出口连接至所述出口自身专用的反应器组件的反应器馈入线的第一端，并且其中所有被动限流器具有对流体流的基本上相等的阻力，其中所述系统进一步包括馈入线压力测量设备，所述馈入线压力测量设备适于测量所述反应器馈入线中的所述流体流的压力，并且其中在每个反应器流出线中提供单独可控的背压调节器，所述背压调节器适于单独调节每个反应器流出线中的压力，并且其中进一步提供压力控制装置，所述压力控制装置链接至所述馈入线压力测量设备以及所述背压调节器，所述压力控制装置包括输入设备，所述输入设备允许将至少馈入线压力设定值输入到所述压力控制装置中，所述馈入线压力设定值表示期望的馈入线压力，所述期望的馈入线压力对于所有反应器组件相同，其中所述压力控制装置适于和/或被编程为单独控制所述背压调节器，使得对于每个反应器组件，由所述馈入线压力测量设备测量的反应器馈入线中的压力与所述馈入线压力设定值进行比较，并且如果所测量的馈入线压力和所述馈入线压力设定值之间不同，则调节对应的背压调节器，使得所测量的馈入线压力变得基本上与所述馈入线压力设定值相同，并且由此基本与其它反应器组件中的馈入线压力相同。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.10.18 NL 2009659;2012.10.18 US 61/715,5441.用于运行并行反应器的系统，所述系统包括：-多个反应器组件，每个反应器组件包括：-流通式反应器，所述流通式反应器包括反应器入口和反应器出口，-反应器馈入线，所述反应器馈入线具有第一端和第二端，所述第二端连接至所述流通式反应器的反应器入口，所述反应器馈入线适于向所述流通式反应器供应流体，-反应器流出线，所述反应器流出线具有第一端，所述第一端连接至所述流通式反应器的反应器出口，所述反应器流出线适于从所述反应器排出反应器流出物，-主流体源，所述主流体源适于向所述流通式反应器提供加压的流体，-分流器，被设置在所述主流体源的下游和所述反应器组件的上游，所述分流器具有入口和多个被动限流器，其中所述分流器的入口连接至所述主流体源，并且每个被动限流器与所述入口流体连通，并且其中每个被动限流器具有出口，所述出口连接至所述出口自身专用的反应器组件的反应器馈入线的第一端，并且其中所有被动限流器具有对流体流的基本上相等的阻力，其中所述系统进一步包括馈入线压力测量设备，所述馈入线压力测量设备适于测量所述反应器馈入线中的所述流体流的压力，并且其中在每个反应器流出线中提供单独可控的背压调节器，所述背压调节器适于单独调节每个反应器流出线中的压力，并且其中进一步提供压力控制装置，所述压力控制装置链接至所述馈入线压力测量设备以及所述背压调节器，所述压力控制装置包括输入设备，所述输入设备允许将至少馈入线压力设定值输入到所述压力控制装置中，所述馈入线压力设定值表示期望的馈入线压力，所述期望的馈入线压力对于所有反应器组件相同，其中所述压力控制装置适于和/或被编程为单独控制所述背压调节器，使得对于每个反应器组件，由所述馈入线压力测量设备测量的反应器馈入线中的压力与所述馈入线压力设定值进行比较，并且如果所测量的馈入线压力和所述馈入线压力设定值之间不同，则调节对应的背压调节器，使得所测量的馈入线压力变得基本上与所述馈入线压力设定值相同，并且由此基本与其它反应器组件中的馈入线压力相同。2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述馈入线压力测量设备包括多个馈入线压力传感器，所述多个馈入线压力传感器被设置为使得在每个反应器馈入线中提供馈入线压力传感器。3.根据权利要求1所述的系统，其中，所述馈入线压力测量设备包括单个馈入线压力传感器，所述单个馈入线压力传感器被设置为按顺序测量所述反应器馈入线中的压力。4.根据权利要求3所述的系统，其中，所述馈入线压力测量设备进一步包括死端选择阀，所述死端选择阀包括阀壳、所述阀壳内的阀体、多个入口通道以及一个出口通道，所述阀体将一个入口通道与所述出口通道连接，所述阀体在所述阀壳内可移动，使得能够按顺序地使每个入口通道与所述出口通道流体连通，其中，每个入口通道连接至所述入口通道自身专用的反应器馈入线并且与所述入口通道自身专用的反应器馈入线流体连通，并且其中，所述出口通道连接至所述单个馈入线压力传感器。5.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中，所述背压调节器持续可调节。6.根据权利要求1-4中任一项所述的系统，其中，所述馈入线压力在所述反应器入口处或邻近所述反应器入口测量，使得所测量的馈入线压力相当于所述反应器入口压力。7.根据权利要求1-4中任一项所述的系统，其中，背压调节器包括：-用于压力需被控制的流体流的流动通道，所述流动通道具有横截面面积，-可移动阀构件，所述可移动阀构件适于控制所述流动通道的横截面面积的大小，以便控制所述流动通道中的流体流的压力，-阀致动器，所述阀致动器适于控制所述阀构件的位置，所述阀致动器包括控制腔，所述控制腔中具有参考压力下的流体，所述流体与所述阀构件的压力表面紧密结合，以在所述阀构件的压力表面上施加控制力，参考压力控制器，所述参考压力控制器适于控制所述控制腔中的参考压力。8.根据权利要求7所述的系统，其中，所述背压调节器的参考压力控制器包括：-第一限流器通道，所述第一限流器通道具有入口和出口，-第二限流器通道，所述第二限流器通道具有入口和出口，-流体通路，所述流体通路在所述第一限流器通道的出口和所述第二限流器通道的入口之间延伸，所述流体通路允许所述第一限流器通道和所述第二限流器通道之间的流体流通，-压力控制流体源，所述压力控制流体源适于提供通过所述第一限流器...

【专利技术属性】
技术研发人员：鲁兰杜什·亨德里克斯·威廉姆斯·穆宁，
申请(专利权)人：阿凡田技术有限公司，
类型：发明
国别省市：荷兰;NL