[实用新型]一种多层式填充柱反应器

说明书

本实用新型公开了一种多层式填充柱反应器，包括带有进料口和出料口的外壳、以及设于外壳内的催化剂床层，其特征在于，所述催化剂床层至少为两层，每个催化剂床层的上、下都设有多孔过滤板；每个催化剂床层中填充固体催化剂颗粒，填充量为催化剂床层高度的10～90％。利用本实用新型可以使反应液通过多层式填充柱反应器中的多个催化剂床层，催化剂随反应液的流动而浮动，整个反应器的压降很低，从而实现高催化效率、高反应转化率、均匀的传质传热。

技术领域

本实用新型属于反应器设计技术领域，具体是涉及一种多层式填充柱反应器。

背景技术

填充柱反应器是一种气固或液固催化反应器，采用将催化剂颗粒填充在容器内，反应物流体从反应器一端流入，与反应器内的催化剂颗粒进行气固、液固接触，产物流体从反应器另一端流出。填充柱反应器中催化剂颗粒填充紧实、催化剂层相对固定，也称固定床反应器，是一类用途很广的反应器，特别在石油化工、煤化工、生物化工、环境化工等领域有十分广泛的应用。

化工过程中常用的固定床反应器，物料需要穿过催化剂之间的紧密缝隙，其缺点就是流程长、流动难、压降大、负荷不均匀，特别是不适用于较高粘度体系的反应。

为了克服上述固定床反应器存在的技术问题，工业上常采用径向进料和径向出料的径向床反应器，或将反应器筒体水平放置的卧式床反应器(如，Perry R H,Green DW.Perry’s Chemical Engineering Handbook–Chemical Reactor.Seventh edition,Chapter 23.2001,McGraw-Hill.)，但这两类装置在降低阻力方面的效果仍然十分有限，同时要采用细长型的反应器形状，存在经济与安全方面的问题。

如果催化剂间空隙增大，显然能降低流动阻力，例如流动床反应器就是将固体分散、悬浮在气态或液态的反应介质中，气态或液态反应介质的流动几乎不受固体的影响。对于聚合反应来说，随着聚合的进行，反应介质的粘度不断增大，要实现固体催化剂在聚合介质中的分散、悬浮根本无法控制。

实用新型内容

本实用新型根据固定床反应器、流动床反应器的各自特点，采用多孔过滤板将固定床按轴向分割为许多个催化剂床层，每个催化剂床层中填充可浮动的固体催化剂颗粒，这些分割的催化剂床层都相当于一个个独立的流动床。

一种多层式填充柱反应器，包括带有进料口和出料口的外壳、以及设于外壳内的催化剂床层，所述催化剂床层至少为两层，每个催化剂床层的上、下都设有固定的多孔过滤板；每个催化剂床层中填充固体催化剂颗粒，填充量为催化剂床层高度的10～90％。

所述催化剂床层上、下的多孔过滤板孔径小于固体催化剂颗粒的粒径，防止固体催化剂穿过多孔过滤板。

优选的，所述多层式填充柱反应器催化剂床层为5～50层；催化剂床层中填充固体催化剂颗粒，填充量为催化剂床层高度的30～80％；反应器进料口在下、出料口在上。反应器的催化剂床层太少，每个催化剂床层中就需要填充更多的催化剂，导致压降增大；反应器的催化剂床层太多，则会提高反应釜造价、增大反应器操作难度。

催化剂床层中固体催化剂颗粒没有填充满，当反应液从进料口往出料口流动时，固体催化剂颗粒会浮动在反应液中，反应液流速越快、反应液与固体催化剂颗粒密度差越小催化剂颗粒浮动越明显；固体催化剂颗粒填充量越少，浮动状态下催化剂颗粒间隙越大，反应液流动阻力越小，同时催化剂接触面减少，催化效率也会下降，所以需要合适的催化剂填充量。

对于常见的聚合反应，如二甲基硅氧烷混合环体开环反应生产聚硅氧烷，反应液粘度随着反应转化率的提高而增大，固体催化剂颗粒浮动越明显，甚至会紧贴在上层多孔过滤板，逐步减少固体催化剂颗粒填充量有利于高粘度反应液的通过，降低了流动阻力。