[发明专利]用于多相反应的反应器

说明书

本发明涉及一种进行多相反应的反应器，其中，在水平面上，反应介质在反应器截面的部分区域基本上垂直向上流动，而在反应器的其它区域基本上垂直向下流动，该反应器中装有一机构，使得不连续（分散）相基本上仅在向上流动的区域分散。

在多相反应，尤其在具有连续液相和分散气相的气/流反应中，反应所必须的、通过相界面的使质和/或传热过程对于反应进程和反应器产率来说往往是决定性的。特别对于具有连续液相和分散气相的放热反应来说，必须避免气泡的聚积。

本发明特别涉及用所谓Witten  DMT方法进行对二甲苯和对甲苯甲酸-甲酯与空气的强烈放热氧化反应的反应器，所述方法详见DE-C3-2，805，915，DE-C2-3，704，720，WO-90/09，367。该反应的特点是大量惰性气体必须与氧气一道通过反应器，从而促成了不希望的气泡聚积。

从U11mann，第三卷，第357页可知多相反应的反应器有数种基本类型。

在目前的工厂里，用空气对对二甲苯和对甲苯甲酸一甲酯的氧化主要在没有分散装置的简单泡罩塔反应器中进行，其中含氧反应气体由反应器底部的中心引入。经过一小段流动后，大部分气泡联合形成大气泡附聚物，由此而决定了液体循环。在这些反应器中，热交换器水平地装置在容器壁外部环形空间里。液体反应介质又沿这些热交换器管流下，再被气泡夹带上行（气动吸液泵原理）。

反应器中出现大气泡会导致下列不利现象：

-在反应器形成大量气泡;

-由于未除去气泡间的反应热，而降低产率;

-产生液体高循环速率，也是短路液流的部分原因。

这些缺点一方面在可达到的氧化产率上可以显露出来，而且有时在流体动力学引起的反应器不够稳定现象中表现出来。

US-A-，4342，876公开了一种用于用空气对对二甲苯和对甲苯甲酸一甲酯进行氧化反应的环式反应器（loop  reactor）。其中，液体反应物和含氧空气在反应器第一部分与循环的反应介质混合并反应。在与之隔开的反应器部分中，被反应加热的反应介质与所含液体产物沿热交换管流下而被冷却。反应介质的循环通过两相的密度差来保持。

在这种反应器中，以气泡形式进入反应器的气相有聚积形式大气泡的危险，这样，一方面减少了相界面面积，从而降低了反应速率，另一方面大气泡之间包含的液相不能得到充分混合，从而产生高温峰值并降低产率。

EP-A1-0，075，742公开了一种进行液/气反应的同类环式反应器，其中，气相和液相由反应器底部进入一个有开口的内部柱状混合区。混合区有填料或内部构件，不必赘述。用这种方法使气泡得以分散。在这种反应器中，反应热通过液体反应介质的蒸发除去。这种反应器不能用于空气与对二甲苯和对甲苯甲酸-甲酯的氧化反应。

因此，本发明目的之一在于提供一种上述类型反应器，它可用于对二甲苯和对甲苯甲酸-甲酯与空气的氧化反应，其中不出现温度峰值。

本发明的另一目的在于提高反应器产率。最终，本发明还有一目的，即改善放热反应中热量的去除，减少大气泡的出现，确保在反应器中更为均匀的温度分布。

最后，通过本发明能在花费较少的情况下改进已有反应器。

本发明在具有权利要求1特征的通用型反应器中达到此目的。这种反应器是一种用于进行多相反应的反应器，尤其是用于具有连续液相和分散（不连续）气相的气液反应的反应器，其中，在水平面上，在反应器截面的部分区域内具有基本上垂直向上的反应介质液流7;在其它的部分区域内具有基本上垂直向下的反应介质液流8，反应器1基本上仅在具有向上液流7的部分区域内装有不连续相的分散装置13，在分散装置13的区域中，反应介质可从具有向下液流8的部分区域向具有向上液流7的部分区域自由流动。与常规环式反应器不同，在该反应器中，具有向上流动流体的反应器内部区域并未与反应器外部环状空间分开。尽管最好用分散筛网作分散装置或再分散装置并且通过截面最好＜30%，但气泡不会反混到外部反应器截面中，而是全部气泡通过筛网，从而更新了（相）表面。

在反应器内部，反应器中的主流在分散装置区由于气泡密度较低而向上流动，在上部的液面区域转向流往外部，并沿容器壁（环形空间）外部再次流下，在此处进行反应介质的冷却最佳，例如：通过沿冷却管流动的方法。由本发明提供的横向流动由外部环形反应器空间向上流到反应器区域，也就是说，流往分散装置在此处对反应介质起着冷却作用和并起到进一处混合液相的作用。