专利名称：气-液-固三相固定鼓泡床反应器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及气-液-固三相固定鼓泡床反应器，更具体地说，涉及一种含苯乙
炔的苯乙烯物流中苯乙炔选择加氢固定鼓泡床反应器。
背景技术：
苯乙烯是生产聚苯乙烯、ABS树脂以及丁苯橡胶的重要单体。在被用于该目的的含苯乙烯物流中，苯乙炔的存在，不仅会增加苯乙烯阴离子聚合时的催化剂消耗量，影响链长和聚合速度，而且会导致聚苯乙烯性能变坏，如变色、降解、变味和释放出气味等。因此，保持含苯乙烯介质中的苯乙炔含量尽可能低是很重要的。但是，苯乙炔与苯乙烯的化学结构相似，两者与萃取蒸馏溶剂之间的相互作用也相似，因此通过萃取精馏不能实现苯乙烯与苯乙炔的有效分离。因此，为提供纯化的苯乙烯单体物流，通常采用在相应苯乙烯单体存在下选择性氢化苯乙炔。用于含苯乙炔的苯乙烯物流中苯乙炔选择加氢的方法通常在气_液_固三相固定鼓泡床反应器内进行。 气_液_固三相固定鼓泡床反应器是一种在催化反应过程中气相、液相和固相(催化剂)同时存在的反应器。在该反应器中，气相和液相反应物流分别自下而上流经催化剂床层，此时液相为连续相，气相为分散相，催化剂完全浸没在连续的液相中，气泡以鼓泡形式向上移动。 在气_液_固三相固定鼓泡床反应器内，由于气_液_固三相的存在，流动极为复杂。反应物在反应器内的均匀分布程度直接影响床层内气_液_固三相的接触效率，影响催化剂作用的发挥，影响反应产物的质量和收率。因而，大量液体(液相)送入固定鼓泡床反应器底部的同时，气体(气相)也必须在反应器底部以气泡的形式适当分配。而床层入口处的流体均匀性分布是初始分布，是关键，它直接影响到床层中部和出口处的分布效果。因此，气-液-固三相固定鼓泡床反应器内流体的均布问题特别是入口处气体的均匀分布问题则是至关重要的。当然，固定鼓泡床本身也是一种良好的分配器，但只有在小直径的反应器中才能仅仅依靠床层分配气体。在大直径的反应器中，单靠床层是无法实现床层的均匀分布的，需要在床层下面的整个横截面上安装足够数量的气体分布器，然后再靠床层实现良好的分配。因此，气体分布器起着十分重要的作用。它消除了气体分布不均的问题，从而消除反应器内的短路和沟流现象，避免反应器内温差较大，保证充分发挥催化剂的作用，从而确保反应产物的质量和收率。但是，目前有关气_液_固三相固定鼓泡床反应器及其内构件研究的文章很少公开发表。 专利CN200480022198. 8、 CN99805525. 5 (W099155648)分别公开了一种苯乙烯单体存在下选择性氢化苯乙炔的方法，提出可以采用在反应器的底部加入氢气的方法，但是文中并未提出在反应器底部设置气体分布器，因而存在氢气进入反应器后在床层分布不均的问题，从而影响了催化剂的利用率，对反应不利。《催化反应器设计》(北京-科学技术文献出版社1998) —书，介绍了固定鼓泡床反应器内的气体分布器仅是一根在其上开有若干小孔的管子，把气体分散于液体中。但是，这种结构形式的分布器过于简单，不能保证气体的均匀分布。
发明内容本实用新型所要解决的技术问题是现用技术中气-液-固三相固定鼓泡床反应器中存在入口气体分布不均，从而导致反应器内易存在短路和沟流现象，反应器温差较大，影响催化剂作用的充分发挥，对反应不利的问题，提供了一种气_液_固三相固定鼓泡床反应器。该反应器具有流体分布均匀，结构简单，造价低，床层径向温差小的特点。[0008] 为解决上述技术问题，本实用新型采用技术方案如下一种气_液_固三相固定鼓泡床反应器，包括壳体(D、液相进料口 (2)、气相进料口 (3)、气体分布器(4)、和反应流出物出口 (9);在壳体(1)内，气体分布器(4)的上方依次设置有支撑筛板(5)、下部瓷球(6)、反应器催化剂床层(7)和上部瓷球(8)，液相进料口位于气体分布器(4)的下面，气相进料口 (3)与气体分布器(4)相连通，且位于反应器床层下面，反应流出物出口 (9)位于反应器的上部，其中气体分布器(4)包括气体总管(10)、支管(ll)，支管上开有至少l排的小孔(12)，或支管上带有至少1排的开孔短管(12)。 上述技术方案中，反应器内催化剂床层(7)至少1层，当催化剂床层(7)为两层或多层时，催化剂床层之间的反应器空间内安装有气体分布器(4)。总管(10)和支管(11)优选圆形管，支管(11)总截面积为进料总管(10)截面积的0.4 2.0倍，优选范围为0.6 1.5倍。总管(10)与各支管(11)呈树枝状、十字相交分布时，各支管之间平行安装，各支管之间间距相等，支管数为2 18根，优选范围为4 12根。各支管(11)的分布呈辐射状分布时，各支管之间间隔相同角度安装，支管数为2 8根，优选范围为3 6根。各支管的分布呈同心圆状分布时，各支管之间相隔等距离安装，支管数为2 8根，优选范围为2 4根。支管(11)上的小孔或开孔短管为l排时，沿反应器轴向开孔或安装开孔短管。支管(11)上的小孔(12)为2排时，每排开孔角度与反应器轴向成10 75。的夹角，优选范围为25 6(T ，且小孔(12)在支管(11)上并列均匀分布或交错分布，优选方案为小孔(12)在支管(11)上并列均匀分布。支管(11)上的开孔短管(12)为2排时，开孔短管(12)中心线与反应器轴向成10 75。的夹角，优选范围为25 60。，且开孔短管(12)在支管(11)上交错分布。支管(11)上的小孔或开孔短管上的小孔可为圆形或椭圆形，优选方案为小孔为圆形，开孔总面积为支管截面积的0. 2 2. 0倍，优选范围为0. 4 1. 5倍。[0010] 针对含苯乙炔的苯乙烯物流中苯乙炔选择加氢所采用气-液-固三相固定鼓泡床
反应器，由于现有技术中该反应器底部没有安装气体分布器或气体分布器结构过于简单，不能保证氢气进入反应器后均匀分布于反应器的整个截面上，反应器内易存在短路和沟流现象，因而必然导致反应器的整个截面上氢气在含苯乙炔的苯乙烯物流中溶解度不同，导致反应器径向温差较大，影响了催化剂作用的发挥，影响了苯乙炔加氢的转化率，并易导致苯乙烯的损失量增大。本实用新型提出的气_液_固三相固定鼓泡床反应器用于含苯乙炔的苯乙烯物流中苯乙炔选择加氢反应，由于在该反应器的底部安装了性能良好的气体分布器，保证了氢气进入反应器后在整个床层截面上的均匀分布，有效地调节了氢气在含苯乙炔的苯乙烯物流中溶解程度的均匀性，保证了催化剂的利用率和催化剂床层截面上温度的均匀分布，有利于提高苯乙炔加氢的转化率和减少苯乙烯的损失，取得了较好的技术效果。
图i为气-液-固三相固定鼓泡床反应器示意图。 图2为呈树枝状平行分布的气体分布器示意图。 图3为呈辐射状分布的气体分布器示意图。 图4为呈同心圆状分布的气体分布器示意图。 图5为支管上的小孔为1排时，图2、图3、图4的A-A视图 图6为支管上的开孔短管为1排时，图2、图3、图4的A-A视图 图7为支管上的小孔为2排，并列分布时，图2、图3、图4的A-A视图 图8为支管上的小孔为2排，交错分布时，1、2分别为图2、图3、图4的A-A和B-B
视图 图9为支管上的开孔短管为2排时，1、2分别为图2、图3、图4的A_A和B_B视图[0020] 图1中符号代表1为壳体、2为液相进料口 、3为气相进料口 、4为气体分布器、5为支撑筛板、6为下部瓷球、7为反应器催化剂床层、8为上部瓷球、9为反应流出物出口[0021] 图2 图9中符号代表10为总管，11为支管，12为支管上的小孔或开孔短管[0022] 图1中原料工作流程为来自反应器底部气相进料口的气相反应物流，经与气相进料口相连通的气体分布器均匀分布后，与来自反应器底部液相进料口的液相反应物流均匀混和后，并流向上经支撑筛板和下部瓷球进入催化剂床层进行反应，反应流出物经上部瓷球和反应器上部空间，最后由反应流出物出口流出。 下面通过实施例对本实用新型作进一步的阐述，但不仅限于本实施例。
具体实施方式
[0024]实施例1
按图1、图2和图7，气-液-固三相固定鼓泡床反应器直径为1000毫米，催化剂床层为l层。树枝状平行分布的气体分布器，各支管在反应器内同一截面等间距排列，支管上开有2排的小孔，小孔沿管长并列均匀分布。总管直径100毫米，支管4根，直径为50毫米，支管上的小孔为圆形，直径为5毫米，开孔总面积为支管截面积的0. 8倍，每排开孔角度与反应器轴向成30。的夹角。在以上结构参数下，按本实用新型对含苯乙炔的苯乙烯物流中苯乙炔选择加氢固定鼓泡床反应器进行设计，可以得到较理想的气体流动效果。按本实用新型方法设计的气_液_固三相固定鼓泡床反应器，其催化剂床层同一截面均匀度最大偏差小于2. 0%，径向温差小于0. 5°C。[0026]实施例2
按图1、图2和图9，气-液-固三相固定鼓泡床反应器直径为1500毫米，催化剂床层为2层，催化剂床层之间的反应器空间区安装有气体分布器。树枝状平行分布的气体分布器，各支管在反应器内同一截面等间距排列，支管上带有2排的开孔短管，开孔短管沿管长交错均匀分布。总管直径100毫米，支管8根，直径为40毫米，开孔短管上的小孔为圆形，直径为4毫米，开孔总面积为支管截面积的0. 9倍，开孔短管中心线与反应器轴向成60°的夹角。在以上结构参数下，按本实用新型对含苯乙炔的苯乙烯物流中苯乙炔选择加氢固定鼓泡床反应器进行设计，可以得到较理想的气体流动效果。按本实用新型方法设计的气_液_固三相固定鼓泡床反应器，其催化剂床层同一截面均匀度最大偏差小于2. 5%，径向温差小于o.8t:。实施例3
按图1、图2和图5，气-液-固三相固定鼓泡床反应器直径为IOOO毫米，催化剂 床层为l层。树枝状平行分布的气体分布器，各支管在反应器内同一截面等间距排列，支管 上小孔为1排，沿反应器轴向开孔，小孔沿管长均匀分布。总管直径80毫米，支管12根，直 径为30毫米，小孔为圆形，直径为5毫米，开孔总面积为支管截面积的1. 5倍。在以上结构 参数下，按本实用新型对含苯乙炔的苯乙烯物流中苯乙炔选择加氢固定鼓泡床反应器进行 设计，可以得到较理想的气体流动效果。按本实用新型方法设计的气_液_固三相固定鼓 泡床反应器，其催化剂床层同一截面均匀度最大偏差小于3. 2%，径向温差小于2°C。实施例4
按图1、图3和图5，气-液_固三相固定鼓泡床反应器直径为1200毫米，催化剂 床层为l层。辐射状分布的气体分布器，各支管在反应器内同一截面相隔相同角度安装，支 管上小孔为1排，沿反应器轴向开孔。总管直径100毫米，支管6根，直径为40毫米，支管 上的小孔为圆形，直径为4毫米，开孔总面积为支管截面积的0. 6倍。在以上结构参数下， 按本实用新型对含苯乙炔的苯乙烯物流中苯乙炔选择加氢固定鼓泡床反应器进行设计，可 以得到较理想的气体流动效果。按本实用新型方法设计的气_液_固三相固定鼓泡床反应 器，其催化剂床层同一截面均匀度最大偏差小于3. 3%，径向温差小于2°C。实施例5
按图1、图3和图6，气-液-固三相固定鼓泡床反应器直径为1200毫米，催化剂床 层为l层。辐射状分布的气体分布器，各支管在反应器内同一截面相隔相同角度安装，支管 上的开孔短管为1排，沿反应器轴向安装。总管直径100毫米，支管5根，直径为40毫米， 支管上的小孔为圆形，直径为5毫米，开孔总面积为支管截面积的1.25倍。在以上结构参 数下，按本实用新型对含苯乙炔的苯乙烯物流中苯乙炔选择加氢固定鼓泡床反应器进行设 计，可以得到较理想的气体流动效果。按本实用新型方法设计的气_液_固三相固定鼓泡 床反应器，其催化剂床层同一截面均匀度最大偏差小于3. 5%，径向温差小于2. 5°C。实施例6
按图1、图4和图7，气-液-固三相固定鼓泡床反应器直径为1500毫米，催化剂 床层为l层。同心圆状分布的气体分布器，各支管在反应器内同一截面相隔等距离安装，支 管上开有2排的小孔，小孔沿管长等角度并列均匀分布。总管直径100毫米，支管2根，直 径为80毫米，支管上的小孔为圆形，直径为5毫米，开孔总面积为支管截面积的0. 5倍，每 排开孔角度与反应器轴向成30。的夹角。在以上结构参数下，按本实用新型对含苯乙炔的 苯乙烯物流中苯乙炔选择加氢固定鼓泡床反应器进行设计，可以得到较理想的气体流动效 果。按本实用新型方法设计的气_液_固三相固定鼓泡床反应器，其催化剂床层同一截面 均匀度最大偏差小于2. 6%，径向温差小于1. 5°C。实施例7
按图1、图4和图8，气-液-固三相固定鼓泡床反应器直径为1500毫米，催化剂 床层为2层，催化剂床层之间的反应器空间区安装有气体分布器。同心圆状分布的气体分 布器，各支管在反应器内同一截面等间距排列，支管上带有2排的小孔，各支管在反应器内 同一截面相隔等距离安装，小孔沿管长等角度交错分布。总管直径100毫米，支管3根，直
6径为50毫米，支管上的小孔为圆形，直径为5毫米，开孔总面积为支管截面积的1. 2倍，每 排开孔角度与反应器轴向成45。的夹角。在以上结构参数下，按本实用新型对含苯乙炔的 苯乙烯物流中苯乙炔选择加氢固定鼓泡床反应器进行设计，可以得到较理想的气体流动效 果。按本实用新型方法设计的气_液_固三相固定鼓泡床反应器，其催化剂床层同一截面 均匀度最大偏差小于2. 2%，径向温差小于0. 5°C。实施例8
按图1、图4和图5，气-液-固三相固定鼓泡床反应器直径为1200毫米，催化剂 床层为l层。同心圆状分布的气体分布器，各支管在反应器内同一截面相隔等距离安装，支 管上小孔为1排，沿反应器轴向开孔。总管直径100毫米，支管4根，直径为40毫米，支管 上的小孔为圆形，直径为4毫米，开孔总面积为支管截面积的0. 85倍。在以上结构参数下， 按本实用新型对含苯乙炔的苯乙烯物流中苯乙炔选择加氢固定鼓泡床反应器进行设计，可 以得到较理想的气体流动效果。按本实用新型方法设计的气_液_固三相固定鼓泡床反应 器，其催化剂床层同一截面均匀度最大偏差小于3. 3%，径向温差小于2°C。比较例1
某含苯乙炔的苯乙烯物流中苯乙炔选择加氢气-液-固三相固定鼓泡床反应器的 条件和结构参数均与实施例1相同，不同之处是气体分布器为单根开有若干小孔的管子。 按本实用新型所述方法设计的气_液_固三相固定鼓泡床反应器，其催化剂床层同一截面 均匀度最大偏差小于2.0X，径向温差小于0.5t:。采用单根开有若干小孔的管子形式气体 分布器的反应器，其催化剂床层同一截面均匀度最大偏差为6. 5%，径向温差为4°C。
权利要求一种气-液-固三相固定鼓泡床反应器，包括壳体(1)、液相进料口(2)、气相进料口(3)、气体分布器(4)、和反应流出物出口(9)；在壳体(1)内，气体分布器(4)的上方依次设置有支撑筛板(5)、下部瓷球(6)、反应器催化剂床层(7)和上部瓷球(8)，液相进料口位于气体分布器(4)的下面，气相进料口(3)与气体分布器(4)相连通，且位于反应器床层下面，反应流出物出口(9)位于反应器的上部，其中气体分布器(4)包括气体总管(10)、支管(11)，支管上开有至少1排的小孔(12)，或支管上带有至少1排的开孔短管(12)。
2. 根据权利要求1所述的气_液_固三相固定鼓泡床反应器，其特征在于催化剂床层(7)至少l层，当催化剂床层(7)为两层或多层时，催化剂床层之间的反应器空间内安装有气体分布器(4)。
3. 根据权利要求l所述的气-液-固三相固定鼓泡床反应器，其特征在于支管(11)总截面积为进料总管(10)截面积的0. 6 1. 5倍。
4. 根据权利要求l所述的气-液-固三相固定鼓泡床反应器，其特征在于各支管(11)的分布为总管与各支管呈十字相交分布，各支管之间平行安装，各支管之间间距相等，呈树枝状，支管数为4 12根。
5. 根据权利要求l所述的气-液-固三相固定鼓泡床反应器，其特征在于各支管(11)的分布为各支管之间间隔相同角度安装，呈辐射状分布，支管数为3 6根。
6. 根据权利要求l所述的气-液-固三相固定鼓泡床反应器，其特征在于各支管(11)的分布为各支管的分布呈同心圆状分布，各支管之间相隔等距离安装，支管数为2 4根。
7. 根据权利要求l所述的气-液-固三相固定鼓泡床反应器，其特征在于各支管(11)上的小孔或开孔短管为1排时，沿反应器轴向开孔或安装开孔短管。
8. 根据权利要求l所述的气-液-固三相固定鼓泡床反应器，其特征在于各支管(11)上的小孔为2排时，每排开孔角度与反应器轴向成25 60。的夹角，且小孔在支管(11)上并列均匀分布或交错分布。
9. 根据权利要求l所述的气-液-固三相固定鼓泡床反应器，其特征在于各支管(11)上的开孔短管为2排时，开孔短管中心线与反应器轴向成25 60°的夹角，且开孔短管在支管(11)上交错分布。
10. 根据权利要求i所述的气-液-固三相固定鼓泡床反应器，其特征在于各支管(11)上的小孔或开孔短管上的小孔为圆形，开孔总面积为支管截面积的0. 4 1. 5倍。
专利摘要本实用新型涉及气-液-固三相固定鼓泡床反应器，主要解决固定鼓泡床反应器进口气体进入反应器后分布不均，从而导致反应器内易存在短路和沟流现象，反应器温差较大，对反应不利的问题。本实用新型通过采用气-液-固三相固定鼓泡床反应器，包括壳体、液相进料口、气相进料口、气体分布器、支撑筛板、下部瓷球、反应器催化剂床层、上部瓷球和反应流出物出口，液相进料口位于气体分布器的下面，气相进料口与气体分布器相连通，且位于反应器床层下面，反应流出物出口位于反应器的上部，其中气体分布器包括气体总管、支管，支管上开有至少1排的小孔，或支管上带有至少1排的开孔短管的技术方案较好地解决了该问题，可用于气-液-固三相固定鼓泡床反应器的工业生产中。
文档编号C07C5/09GK201529518SQ20092007389
公开日2010年7月21日 申请日期2009年5月13日 优先权日2009年5月13日
发明者孙凤侠, 朱志焱, 王万民, 蒯骏 申请人:中国石油化工股份有限公司;中国石油化工股份有限公司上海石油化工研究院