[发明专利]气液催化反应装置及系统

说明书

本发明涉及气液催化反应装置和以该反应装置的某部分实施方案作为单元构成的反应系统，该气液催化反应装置包括：设有反应液输入、输出管道的反应液储存罐，催化反应器、换热器、背压阀，换热器设在催化反应器与背压阀之间，背压阀连接有出液管道。反应液储存罐的输出管道与催化反应器的输入管道之间，至少在靠近反应液储存罐的一端及在靠近催化反应器的一端分别设有一个输液泵，两端的输液泵之间设有气液混合器和气液混合流体存储器，气液混合器连通输气管道。其反应液储存罐、气液混合器、气液混合流体存储器等部分保持为低压或常压状态，实现物料存储部分与反应部分的有效隔离，使得整个催化反应装置和系统的安全系数得到显著提高。

技术领域

本发明涉及化学催化反应装置领域，具体为一种能够较好地适用于高温、高压条件下，进行气液混合催化反应的装置及系统。

背景技术

在化学合成中，应用较为普遍的催化加氢反应以及催化氧化反应，均涉及到固、液、气三相的传质传热。目前通常采用固载到粉末状或颗粒状活性炭、氧化铝、硅藻土等基材上的钯、铂、铑、铱、镍、铁、钴、铜等等金属或金属复合物作为催化剂。应用场景中将气、液、催化剂在耐压力的反应釜中进行长时间的充分搅拌使三相混合反应。

实施气液混合的催化反应时涉及的反应装置，目前应用较多的是搅拌压力反应釜和环流喷射反应器。其中搅拌压力反应釜的体积较庞大，安全性较差，而且为安监重点监控的特种反应设备，同时其气液混合效果也较差，传热效率较低，一般仅适合于批次反应。环流喷射反应器，在循环过程中会破坏催化剂的结构，不适合于固体为催化剂的气液反应，整个管路承受的压力都很大，所以安全性略差。

发明内容

针对当前气液混合催化反应装置，因储料部分和反应部分没有实现有效分离或者管路承受着高压，而导致的反应装置安全性较差的问题，本发明提供了一种气液催化反应装置和基于该反应装置的反应系统，其在正常实现催化反应的同时，能够实现物料存储部分与反应部分的有效隔离，使得整个催化反应装置和系统的安全系数得到显著提高。

本发明在解决其针对的技术问题时，所采取的技术方案如下：

一种气液催化反应装置，其包括：

反应液储存罐，其上设有反应液输入管道和输出管道。

催化反应器、换热器、背压阀，该换热器设置在所述催化反应器与所述背压阀之间，用于为由催化反应器流出的气液混合流体降温，所述背压阀连接有出液管道。

所述反应液储存罐的输出管道与所述催化反应器的输入管道之间，至少在靠近所述反应液储存罐的一端及在靠近所述催化反应器的一端分别设有一个输液泵，两端的输液泵之间设有气液混合器和气液混合流体存储器，所述气液混合器连通输气管道，一般会在连通气液混合器的输气管道上设置流量调节阀，来调节送入气液混合器内的气体流量。

上述实施方案下，反应液储存罐、气液混合器、气液混合流体存储器等部分保持为低压或常压状态，仅在靠近催化反应器的输液泵至背压阀的区间形成高压区域，因该部分高压区域持液量很小，安全性极高。同时在管路中，流经非高压区域的液体或气体的温度相对较低，也有助于保证整个设备在运行中的安全性。气源不要求为高压气源。

为了控制催化反应器内压力过高，在所述催化反应器与靠近其的输液泵之间的管路上设有安全阀，该安全阀上连接有泄压管。

在具体的实施方案中，还可包括气液分离器，该气液分离器连通所述输气管道及所述反应液储存罐，且所述气液混合器、气液混合流体存储器与所述气液分离器之间分别通过一根输气管道连通。在输气管道至气液混合器的连通管路上所设置的，用于控制送入气液混合器内的气体流量的流量调节阀，安装在所述气液混合器与所述气液分离器之间的连通管路上。设置气液分离器及连通气液分离器与气液混合流体存储器的管路，能够有效地回收未反应完的气体，保证气源气体化学计量的利用，避免浪费。