[发明专利]用于在固定床催化剂上进行液相和气相的三相反应的反应器

说明书

本发明涉及一种用于在固定床催化剂上进行液相和气相的三相反应的 反应器，其具有用于液相和气相的混合及分布装置，还涉及一种进行三相 反应的方法和用途。

在固定床催化剂上液相和气相的三相反应在化学加工工程中是常见 的。使用一种或多种水平设置在直立反应器中且液相和气相在其上通过的 固定床催化剂的操作模式通常用于此目的。发生反应的转化率和选择性不 仅取决于反应动力学而且尤其取决于反应器的流体动力学。均匀的反应进 程为此是必要的，这从而需要气体和液体，即两种反应物，在反应器的径 向和轴向上都最佳地均匀分布。这尤其在具有相应大尺寸的大型工业反应 器中是成问题的。

另外，三相反应器通常绝热操作，即由于释放或吸收的反应热量，温 度随转化进程而变化而且由于缺乏外部热交换而相应地升高或降低。为了 实现没有热点并且因此尤其在催化剂的使用寿命、转化率和选择性上没有 相应不利作用的均匀温度分布，原料的均匀分布同样是希望的。

因此，在化学加工工程中已经开发了许多用于确保液相和气相在固定 床催化剂表面上非常均匀分布的装置。

US 5,817,901描述了一种在固定床催化剂上选择性氢化每分子具有 2-20个碳原子的烃类馏分的方法，其中烃类料流和氢气经来自Sulzer的 SMV或SMX型静态混合器供入固定床，没有更详细描述的液体分布器有 利地位于其上游。例如，对直径为10cm的反应器描述了将来自C₄馏分的 丁二烯选择性氢化成1-丁烯，其对于上述丁二烯转化成1-丁烯实现选择性 不超过约58％。然而，对于来自烃类馏分的炔类和二烯类组分的选择性氢 化而言令人满意的选择性不能在工业反应器中单纯借助例如来自Sulzer的 SMV或SMX型静态混合器和未详细描述的液体分布器的组合而实现。

EP-A 1147809描述了一种用于包含至少一种气相和至少一种液相的 多相混合物至固定床上的分布器，该分布器由其上设置有出口管和其下端 提供有另一个筛式分布器元件的分布器板组成。

WO-A 03/039733描述了一种用于包含至少一种气相和至少一种液相 的混合物至固定床上的分布器。该分布器包括分布器板P，分布器板P提 供有多个通过该板的混合及出口管，该管具有气体的上入口、液相及合适 的话小部分气相的侧入口以及气相和液相混合物的下口，分布器板P还提 供有额外的筛式分布器元件，其具有可控孔隙率且朝上侧壁设置在下口下 方和固定床催化剂上方。与没有此元件的实施方案对比，该额外分布器元 件的设置确保气相和液相更均匀地流到固定床催化剂上。

WO-A 95/35159描述了另一种用于气相和液相至固定床上的两相分布 器，其具有分布器板和出口管，其中提供了两组在不同高度上具有开口的 出口管使得甚至在低通量下仍确保均匀分布。

DE-A 102004021128描述了另一种具有用于气态原料和液态原料并 流进入固定床催化剂的入口的反应器，其中具有开口的分布器板和设置在 开口中的静态混合器设在反应器上游。分布器板和静态混合器的组合可以 显著降低高径比h/d，即反应器的高度与直径之比，以实现＜5的数值。

然而，当使用已知分布器装置时，三相反应的转化率和选择性，尤其 是选择性氢化的转化率和选择性，在直径大于0.5m的大型工业反应器中并 不令人满意。

因此本发明的目的是提供一种甚至在大型工业反应器情况下也可以按 比例增大并且确保气相和液相大体均匀分布从而获得高转化率和选择性的 用于三相反应器的混合及分布装置。

该目的由一种用于在固定床催化剂上进行液相和气相的三相反应的反 应器实现，其中固定床催化剂水平设置在反应器中且液相和气相经固定床 催化剂上的混合及分布装置自上而下并流通过反应器，其中混合及分布装 置包括具有槽形通道和槽形通道中液相出口管的液相槽式分布器以及间隔 设置在槽式分布器下方且其中安装有垂直喷嘴的分布器板，其中该喷嘴具 有一个或多个用于气相进入的开口和一个或多个设置在用于气相进入的开 口下方的用于液相进入喷嘴的开口，其中设计用于液相进入的开口的数目 和尺寸使得在预定的液体进料速度下分布器板上的液面低于用于气相进入 的开口且高于用于液相进入的开口。