[发明专利]固定催化床反应器

说明书

本申请要求1998年3月23日提交的美国临时申请60/078，996的优先权。

本发明涉及一种颗粒填充床且特别涉及一种催化剂填充床或固定床、包括这种床的容器或反应器及其应用。

填充颗粒床有许多应用。例如，这种填充床已用于吸收装置中，作为催化反应器中催化剂的填充床或固定床等。

例如，催化剂的固定床用于各种类型反应器中的许多化工工艺中。化学反应可以是放热或吸热的。反应器本身可以是滴流式床层反应器并且它们可包括几个带有级间加热或冷却的床层。反应器可以是要求低压降的径向型反应器。后一种类型的反应器一般用于要求低压降之处，例如在苯乙烯的生产中。

一方面，本发明涉及在容器或管道中的颗粒填充床的改进，其中容器的至少一部分包括至少一个将容器部分分成多个流道的构架，相邻流道具有至少一个共同或邻接的壁。至少一部分流道包括颗粒床，其中流道横截面和颗粒尺寸是使在横截面中存在至少1个且不超过20个单元颗粒。在一个优选的实施方案中，流道是彼此平行的。

因此，根据本发明的这一方面，颗粒床为颗粒的构造床而非颗粒的乱砌床。

虽然流道的横截面可包含最多20个单元颗粒(每个颗粒为1个单元)，但一般单元数不超过15并且一般而言不超过10。在优选的实施方案中，横截面中颗粒的单元数不超过4。

根据本发明的一个方面，颗粒是非乱砌填充在床中的，挑选非乱砌填充床中颗粒的尺寸和颗粒的用量以提供床中需要的压力降和空隙体积。在一个实施方案中压力降小于在乱砌填充床中使用同样重量颗粒所得到的压力降。

在一个优选的实施方案中，颗粒为催化颗粒并且床为反应容器中的催化剂固定床，反应器包括一个可提供许多流道的构架，至少一部分流道且在多数情况下全部流道包括根据本发明的催化剂构造床。

根据本发明的一个实施方案，构造催化剂床可通过为反应器提供构架而形成，所述构架作用是将反应器分成多个反应器内的拉长的室或小室，至少一部分构架中限制并包含颗粒，颗粒填充在拉长的室或小室中。

限定流道的室或小室的尺寸与颗粒尺寸是匹配的以使在与流向垂直的平面中存在1-20个颗粒单元，这些颗粒互相堆积在每个宽度或横截面为1-20个颗粒，或如上述1-15或1-10或1-4个颗粒单元的小室内形成床。

在一个容器中，室或小室的尺寸可以相同或不同。此外，各小室中颗粒的尺寸可彼此不同或每个小室中颗粒尺寸可相同，只要颗粒是构造床的形式。实际上颗粒尺寸可在小室或流道中变化。

构架可形成不同尺寸和形状的室或小室并且一个单个容器中可包括不同尺寸和形状的室，这属于本发明范围。

类似地，填充在一个单个室或不同的多个室中的颗粒尺寸或形状可以彼此不同和/或相同。类似地，颗粒在各室或在一个室中功能可以不同，例如不同的催化剂，或者它们可以相同。

构架可由单一构架或多个构架组成，每个构架将容器的至少一部分分成多个室或流道。当使用多个构架时，它们的尺寸和形状可相同或不同。此外，它们可以不同方式定位、排列或堆积以提供不同的流道。

例如，构架可彼此相邻排列，在流动方向构架堆积或不堆积。

流经填充床的流体可以是或不是反应物并且可以是气体和/或液体和/或多种气体和/或多种液体。

包括构架和床层的容器可以有许多尺寸和形状，包括但不限于管式反应器、球形反应器等。在每种情况下，容器或管道包括的构架将容器或管道的至少一部分分成许多限定流道的室或小室，这些流道的至少一部分包括根据本发明的构造颗粒床。

如上所述所有或部分室可包括颗粒构造床。当不是全部室都包括颗粒床时，一般构架横截面积的10-50％由不包括颗粒的室组成。

构架将颗粒限制在室或小室内并且在构架为多孔(包括洞)的情况下，孔或洞的尺寸小于室或小室内的颗粒以将颗粒限制于其中。

在一个优选的实施方案中，颗粒构造床中的流动弯曲度约为1；即在床中存在至少一条无阻流道(未被颗粒阻断的直流道)。

将容器分成许多室或小室的构架可以是许多结构物中的任意一种，包括但不限于高孔隙率结构如整体结构(monoliths)。这种整体结构可由多种材料构成，陶瓷或金属或其组合物一般是优选的。整体结构可由不同尺寸和形状的室组成，包括但不限于正方形、矩形、多边形、椭圆形、三角形、正弦曲线形或六方形室或带有翅片或肋形梁的室等或可例如以螺旋形排列。此外，整体结构可以许多尺寸形成以在每个结构中提供不同数目的室。例如，这种整体结构可由例如每平方英寸16个室多至每平方英寸约400个室组成。整体结构在底部有一个支撑筛网以包含或支承颗粒。