[发明专利]降膜式反应器流体分配器和方法

说明书

优先权

本申请要求2009年8月31日提交的题为“降膜式反应器流体分配器和方法(FALLING-FILM REACTOR FLUID DISTRIBUTORS AND METHODS)”的美国专利申请第61/238301号的优先权。

背景技术

本发明涉及用于降膜式反应器的流体分配器及其形成方法，更具体来说，本发明涉及流体分配器，该流体分配器适于与基于蜂窝体整体件基材的降膜式反应器一起使用，或者用于基于蜂窝体整体件基材的降膜式反应器之内，本发明还涉及所述流体分配器的形成方法。

参见图1，本发明人和/或本发明人的同事此前提出的气-液降膜式反应器是基于非多孔型挤出蜂窝体基材20，所述基材20选择的端面进行加工和堵塞。在转让给本受让人的欧洲专利公开第2098285号中公开了这样的装置。图1显示了这样的降膜式整体型反应器10的截面图，其中被堵塞物26或者堵塞材料26封闭的通道24限定了热交换流体路径28，该路径28通常是曲折的路径，而相邻的未堵塞的通道22用于降膜式反应。施加在上端面堵塞物上或者在其附近的液体反应物21在沿着相邻的未堵塞通道22的内壁流下的同时形成薄膜25。气体反应物23从相同的未堵塞的通道流过，使得能够沿着通道22的整个长度发生气体-液体反应。图中显示了逆流的气流，但是也可以是并流的气流。可以通过各种流体引出、芯吸或者液滴形成法之类的方法，例如用流体收集器30，移除在基材的底端面处收集的反应物流体。

图2显示了一种降膜式反应器组件100的截面图，该组件100包括两个叠置的整体件基材20A和20B。将液体反应物21送到分配区29，所述分配区形成围绕上部整体件基材20A的上端面的环。所述液体反应物21围绕分配区29流动，流到整体型基材20A的端面上，然后向沿着内部通道侧壁向下流动。在两个降膜式反应器整体型基材20A、20B之间设置隔套(spacer)整体件36，以改善反应物的液泛性能。逆流的气体反应物23在装置底部进入，在顶部流出。反应产物液体21收集在装置底部的收集结构30中(在此情况下使用环形收集结构30)，通过与收集结构30相连的一根或多根管子35移除。通过设置在侧面的端口38引入热交换流体37，从而控制整体件基材的温度。各种O形环密封件39A和环氧树脂密封料39B使得收集结构30与圆筒39C和端板39D(优选由不锈钢制成)相配合，从而完成了所述组件。

降膜式反应器中的快速放热反应可能会导致爆炸。封闭通道形式的热交换通道24紧靠降膜式反应通道22设置，以帮助防止失控的热反应。一些气-液降膜式反应器可以与可燃性液体反应物和/或反应产物一起使用，而其它的反应可能产生可燃性或爆炸性化学副产物、液体或气体。如果火花(例如通过静电)引燃了这些物料，波纹效应可能会在整个反应器内导致快速燃烧。根据燃烧反应中放出了多少热量，爆炸可能会导致反应器破坏和/或受伤的风险。

只要火焰阻挡内通路的尺寸不超过最大值，便可以防止燃烧火焰锋面蔓延通过火焰阻挡结构。可以使用细网眼金属筛网或者最大开放孔隙率约为75-150微米的无机或金属材料形成火焰阻挡件。参见图3，本发明人和/或本发明人的同事此前描述了火焰阻挡网84，其可以应用于各个整体件基材的端面，以防火焰蔓延。

利用此种火焰阻挡网84的一个问题在于，在不弄湿火焰阻挡网84的情况下将液体反应物21A引入所述降膜式反应通道22中。所担心的是如果在液体反应物21进入反应通道22的时候火焰阻挡网84变得过分潮湿，在一些条件下，就会在阻挡网84上形成液体阻挡层。所述液体阻挡层会阻碍反应通道22中形成均匀厚度的降膜。在整体件基材下端面处(在此处发生气-液分离)也存在相同的问题。如果液体反应产物21B与火焰阻挡网84接触，那么阻挡网84上存在的液体21B会影响气体反应物23均匀流过反应通道22。

发明内容

本发明的一个实施方式涉及一种用于基于蜂窝体基材的降膜式反应器的流体分配或流体提取结构，所述结构包括单片或两片非多孔蜂窝体基材，所述蜂窝体基材包括大量孔道，所述孔道平行于共同方向从所述基材的第一端部延伸到第二端部，并且被孔道壁分隔，还包括大量通道，所述通道沿着垂直于所述共同方向的通道方向延伸，所述通道由沿着通道方向的缺失的孔道壁即孔道壁裂口限定，所述通道对于共同方向上的流体通路是封闭或密封的，但是通过结构侧面内的一个或多个端口对于结构的外部是开放的，所述通道通过贯穿过各个孔道壁的孔或狭缝与多个孔道流体连通，所述孔或狭缝具有宽度和长度，所述宽度等于或小于所述长度，所述宽度在最宽的情况下小于150微米。