[发明专利]变质量进料及催化剂梯度装填的多段绝热固定床反应方法及其反应器和应用

说明书

本发明涉及一种变质量进料及催化剂梯度装填的多段绝热固定床反应方法及其反应器和应用，主要解决现有具有较强反应热的多段绝热固定床反应器各段催化剂床层入口反应温度、床层温升难以精确控制而造成副反应多、催化剂利用率低、寿命短的问题。本发明采用以下步骤：将分流反应原料分为n股，分段进入反应器各段催化剂床层，自第一股至第n股流量分别为F1，F2，……，Fn，其中F1＜F2＜……＜Fn；b)催化剂床层为n个，对应于n股分流反应原料各段催化剂床层装填高度分别为H1，H2，……，Hn，其中H1＜H2＜……＜Hn；其中n为自然数，n≥2。本发明的方法可用于多段绝热固定床反应器工艺中。

技术领域

本发明涉及绝热固定床反应工艺领域，具体地说，是涉及一种变质量进料及催化剂梯度装填的多段绝热固定床反应方法及其反应器和应用。

背景技术

多段绝热固定床反应器不与外界进行任何热量交换，催化剂分多段固定在反应器中，反应物自上而下进入催化剂床层，反应器具有设备结构简单、催化剂不易磨损、反应速率较快的优点，因此此类反应器广泛应用于化工领域。

但是，由于固定床中催化剂的载体往往是热的不良导体，而化学反应又伴有一定的热效应，反应结果又特别敏感地依赖于温度状况。因此，对于热效应大的反应过程，传热与控温问题就成为固定床设计中的难点和关键所在。

绝热式反应器与外界没有热量交换，对于放热反应，反应过程中所放出的热量完全用来加热系统内的物料温度；如果是吸热反应，系统温度则会降低。如果温度的升高或降低超出一定范围，反应的效果就会下降，对催化剂也不利。为控制反应器内各段催化剂床层入口温度和绝热温升(或绝热温降)，以往技术通常采用各段催化剂床层之间加入不同于顶部加料温度的反应原料，以调节床层入口温度和床层温升。但是现有技术段间为等流量进料，后一段催化剂床层的反应物必然多于前一段，造成后一段催化剂床层的温升高于前一段床层，各段床层入口温度也逐步升高，采用这种技术，虽然温度和温升得到一定控制，但效果并不理想，催化剂和反应性能仍然受到较大影响。

中国专利CN101147852A公开了一种多段层式绝热固定床反应器，通过在多段层式固定床反应器内采用进口流体预分布器和段间流体分布器的技术方案，主要解决现有技术中多段绝热固定床反应器内床层流体分布不均匀和段间流体混合长度较长的问题。该专利未涉及床层高度及进料量分配方法。

中国专利CN103664484A公开了一种用于苯与乙烯气相烃化制乙苯的方法，通过在苯与乙烯气相烃化制乙苯的反应中采用反应器中从上到下相邻两个催化剂床层之间的间距逐步增加的技术方案，主要解决以往文献中多段绝热固定床反应器中两相邻催化剂床层间距均一造成段间物料混合不均匀、从而影响催化剂反应选择性的问题。专利对催化剂床层之间的间距(均化空间)做出了限定，但未涉及催化剂床层高度、原料进料量与催化剂床层高度关系等条件。

中国专利CN103739438A公开一种苯与丙烯液相烷基化制异丙苯的方法，通过采用催化剂床层从下到上相邻两个催化剂床层之间的间距逐步增加的技术方案，主要解决以往文献中多段绝热固定床反应器中两相邻催化剂床层间距均一造成段间物料混合不均匀、从而影响催化剂反应选择性的问题。专利对催化剂床层之间的间距(均化空间)做出了限定，但未涉及催化剂床层高度、原料进料量与催化剂床层高度关系等条件。

中国专利CN203061163U公开了通过采用反应器包括反应器入口、出口、壳体、和催化剂床层：其中催化剂床层位于反应器内，由2至n个组成，催化剂床层从上到下相邻两个催化剂床层之间的间距分别为h1、h2、……、hn，其中h1＜h2＜……＜hn。专利对催化剂床层之间的间距(均化空间)做出了限定，但未涉及催化剂床层高度、原料进料量与催化剂床层高度关系等条件。

发明内容