[发明专利]一种反应精馏反应器

说明书

技术领域

本发明涉及一种反应精馏设备，尤其是一种反应精馏反应器。

背景技术

传统意义上的气液相反应器是气体在液相区鼓泡，利用气体分布器均匀分散气相物流以进行充分的气液传质，分布器形式有多种形式，其取决于气相状态、应用场合、气相负荷、操作压力、允许压降、塔径等多种因素。对于工业化生产尤其是大气量的生产情况，如果气体分布不好，气相鼓泡会造成液相反应区液面上下浮动范围较大，不利于液位的自动化控制。对于大气量，低反应压力的工况，气体输送管道直径会比较大，例如常用的圆环式分布器，即在绕成圆环的圆管上开孔，这种分布器加工、安装以及与进气管的连接方式都非常困难。此外，传统意义上的气液相反应器，从液相区鼓泡出来的气体通常是直接经过气液分离器及冷凝器实现夹带液体的分离，对于一些较难分离的组分很难达到分离指标。

针对以上情况，目前本领域技术人员致力于研究一种反应精馏反应器式的气液相反应器，这种反应精馏反应器的反应可以在塔釜液相区进行或者在精馏段进行，当塔釜液相区进行反应时，与传统意义上的气液相反应器同样涉及到气体分布问题，当反应在精馏段进行时，即气体从填料下方进入，液体从填料上方喷淋，它们在填料段反应，这种方式气液接触充分，但是对于放热反应，这种方式的反应局部过热及反应热的移除是一个技术难题。

发明内容

针对以上问题，本发明的目的是提供一种反应精馏结合进行的反应器，对进气方式、反应器结构进行改进，从而实现可以不需要采用气体分布器，气体分布效果好，反应区液位稳定，并且精馏和冷凝段能够实现气体夹带液相组分的有效分离，控制放热反应的局部温度过热，保证反应温度均匀和稳定。

本发明采用以下技术方案：

一种反应精馏反应器，自下而上包括反应段、精馏段以及回流冷凝段，反应段自下而上设置有出液口、进气口、降液管及气体分布板，降液管和气体分布板设置于反应器内，降液管的上端固定于气体分布板，反应段和精馏段之间的反应器侧壁上设置有进液口，所述气体分布板上设置有开孔，优选均匀的开孔。

其中气体分布板是开有开孔的板，设置在反应器内，气体从气体分布板下方的进气口进入反应器中，一方面通过气体分布板上的开孔进入分布板上的液体反应区，另一方面气体通过分布板时受到阻力，该阻力将筛板下的液位向下压，形成液封区。在液相反应区和液封区之间是气体区域，我们称为气体分布空间。目前，筛板、浮阀板、泡罩板等都可以用作气体分布板。

优选的，在上述反应器中，为了稳定维持液封区和气体分布空间的存在，气体分布板上开孔的孔数和孔直径，根据气体流量以及流速计算，需要满足的要求为：在最小气体流量时，该反应器仍然具有气体分布空间，也就是说：在最小气体流量时，可以允许下端液封区部分淹没进气口，但液封区不能完全淹没进气口，否则气体完全在液封区进行鼓泡搅动，打破液封区和气体分布空间的平衡，从而无法形成气体分布空间；但是更优选的是，在最小气体流量时，液面能低于进气口下沿，保证进气畅通。

在上述反应器中，为了稳定维持液封区和气体分布空间的存在，当进气量处于最大负荷时，降液管长度必须高于气体能吹出的气相空间高度，即降液管长度要保证下端能淹没在液封区，从而避免降液管悬空，一部分气体从降液管逸出，打破了气液通道平衡。

优选的，在上述反应器中，气体分布板的强度设计为：在反应器停车时，分布板仍然能够承受分布板上的集聚液体的压力即可。

在降液管中向下流走的液体中溶解有部分气体，为了使降液管中流动的这部分液体中的气体能以气泡的形式从液体中充分分离出来，降液管内的液体流速优选不超过0.5m/s。

优选的，为增强降液管的稳定性，降液管的下端还可以利用支撑结构固定；支撑结构可以优选为支撑管或支撑板，例如圆盘型支撑板，当使用支撑板作为支撑结构时，支撑板上优选设置开孔，以便于当反应器内的反应出现波动时，液体不至于完全集聚在支撑板上，增加支撑板的载重负荷。

优选的，上述回流冷凝段包括冷凝器，当进液量较少时，冷凝器优选直接设置于塔顶，这样的设置一方面可以在无需使用液体分布器时，液体也能均匀分布在精馏段，另一方面可以减少使用冷凝器一端封头，减少了设备的材料和成本。当进液量较大时或者可能产生液泛时，冷凝器优选设置在塔顶一侧，优选卧式安装。

当进气量较大时，优选在进气口处设置防冲板。

当进液量较大时，优选在进液口处设置液体分布器。液体分布器可以选用常用的分布器，如管式分布器、槽式分布器、盘式分布器等。