[发明专利]带有作为颗粒保留装置的金属丝编结网眼织物的化学反应器

说明书

本发明涉及一种用于流体非均相催化反应的化学反应器，其带有用于惰性颗粒和/或催化剂颗粒的改进的保留装置，流体流动通过该保留装置。此外，本发明涉及通过该反应器进行化学反应的方法以及金属丝编结(knitted)网眼织物在化学反应器中的用途。

在轴向流动的固定床反应器中硝基芳香化合物氢化生产相应的胺类可在绝热反应条件下用多级法进行。这种氢化作用在周期性循环、即生产周期交替再生周期中进行，在再生周期中，例如含碳的沉积物通过燃烧被除去。

用于该种反应的反应器通常具有圆筒状且安装有作为固定床催化剂基座的长眼筛(Heterogeneous Catalysis in Industrial Practice，第2版，1996，第474页)。这些长眼筛必须承载催化剂的重量和由本体催化剂压力损失产生的额外的负载。

例如在US2,915,375中所描述的长眼筛通常用在这方面。它们包含平行排放的V型金属线，其又被支撑固定以形成长眼，长眼的宽度小于被支撑材料粒径且往下方变宽，以便使到达金属线之间的任何材料向下排出，避免堵塞该长眼筛。

由于反应器的周期性操作，该筛经受导致损坏的热应力。以下情况中尤其如此：如果在绝热条件下进行放热反应，也就是说释放的反应热被反应气体吸收，以致在反应器内产生温度的跃变。

在这些情况下，最初平行排放的V型金属线的变形在几个生产周期后已产生，直至单个金属线的断裂或撕裂。以这种方式毁坏的筛的修补需要费用且不能永久解决问题。为了减少这种问题，长眼筛通常以浮动的方式固定在支撑环上，为了补偿热膨胀在支撑环与反应器壁之间留有间隔。

正是在更大的反应器中将为该支撑环制造一个绝对平的接触面（支撑环），如果制造的话，需要可观的费用。此外，很难制造准确的圆形大反应器。由于存在这些问题，通常产生以催化剂漏过长眼筛的受损区域或漏过长眼筛与反应器壁或支撑环之间的开口的方式的催化剂损失。

使用更小的催化剂颗粒使这些问题被进一步加剧，通常更小的催化剂颗粒显示出更高的效率但是更易漏过小的缺陷。在主体的表面由于催化剂的损失，产生血栓状的凹陷。这时反应气体优先流过带有凹陷的区域，以致非均匀的气流形成，直至绕过未反应的引出物。此外，已迁移到长眼筛背面的催化剂可引起其下游设备的损害。

为了避免催化剂穿过到长眼筛的另一侧，催化剂被固定在复杂的多层惰性颗粒的主体上，在最接近于催化剂的层中的粒径稍大于催化剂的粒径，然后每层增加(Fixed-Bed Reactor Design and Diagnostics，1990年，图1.1，第4页)。

通过这些手段，还不能从筛的相对小的缺陷处漏过的很大的惰性颗粒最先放置在长眼筛上。这种方案的不利之处在于一方面反应器中相当一部分填充了惰性材料且该部分对真正的催化剂不能再利用，另一方面在反应器中引入不同的层需要费用。如果当反应器再次填充时将再次使用惰性材料，则为了分开彼此不同粒径的颗粒，需要对从反应器中移出的材料多级筛分。

因此，本发明的目的是提供一种反应器，在该反应器中即使在重复的热应力情况下也阻止催化剂穿过至催化剂的支撑结构背面，其中该支撑结构价格低廉，其维护费用很低且用本体催化剂填充反应器简单。

本发明目的的实现是通过一种用于流体非均相催化反应的化学反应器，其包含流体流过的用于颗粒的保留装置，当从流体流动方向看，该保留装置位于上游的一侧包含金属丝编结网眼织物，且该金属丝编结织物的平均净网眼宽小于平均粒径x_50.3，该粒径x_50.3通过用震动筛分机进行的筛析确定，如在DIN66165(1987年4月版本)中详述的。

网眼织物例如可从纺织和装饰用品行业获知。通常，网眼织物描述为扁平结构，其中通过一根线或多根线形成的环与另一个环结成环，形成“网眼”。通过两线体系交叉产生的扁平结构的编织织物与它们不同。网眼织物比编织织物具有更高的延伸性和弹性。网眼织物可分为编结、经编和弯纱织物(coulier fabrics)。原则上这三种均适合用于本发明。然而，尤其优选采用编结和/或弯纱织物，因为这些甚至比经编织物（其在任何情况下已经是弹性的）更有弹性。在本发明中，采用金属丝编结网眼织物，即本发明的网眼织物由金属丝和/或金属线生产。就此而论，本发明上下文中的术语“金属丝编结织物”包括所有类型的网眼织物，也就是说也包括经编织物。用本身已知的线缆加工机器生产的金属丝编结织物，通常例如用于汽车工业、加工工程和环境工程（例如，金属丝编结机器）。例如来自DHD技术的金属丝编结织物适合于进行本发明。