強化水力學反應設備混合效果的方法
【專利摘要】本發明涉及一種強化水力學反應設備混合效果的方法，主要解決現有技術存在氣-液和液-液混合效果不理想，結構復雜的問題。本發明通過采用在甲醇低壓液相合成醋酸反應中使用下述水力學反應設備，所述水力學反應設備包括液體噴射裝置2和氣體分布器3；其中，氣體分布器3位于液體噴射裝置2之下的技術方案較好地解決了該問題，可用于甲醇低壓液相合成醋酸的工業生產中。
【專利說明】強化水力學反應設備混合效果的方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種強化水力學反應設備混合效果的方法。
【背景技術】
[0002]利用甲醇低壓液相羰基化反應，使一氧化碳與甲醇在反應器中進行充分的氣液混合來合成醋酸技術是目前世界上最常用的醋酸生產技術。文獻CN101090880A公開了一種醋酸的制造方法，該方法包括在銠催化劑、碘鹽、甲基碘、醋酸甲酯以及水的存在下，使甲醇和一氧化碳連續反應，將反應液中的乙醛濃度維持在500ppm以下，以llmol/小時以上的生成速度制造醋酸。現有反應器中常采用機械攪拌的方式來達到氣-液和液-液的充分混合，但是由于醋酸合成過程中有大量的腐蝕性介質，對機械傳動的軸封和攪拌設備具有強烈的腐蝕作用，常造成攪拌設備損壞，造成停車維修，難以實現持續、穩定和安全的運行。因此開發一種通過自身進料達到良好氣液混合效果的新型反應器是目前醋酸合成技術的迫切需要。
[0003]文獻CN101885678A公開了一種甲醇低壓羰基化合成醋酸用反應設備，該反應設備采用液體循環用液力來達到攪拌目的。該方案包括有反應罐和在反應罐上部的上出料口與下出料口以及反應罐底部的進料口，反應罐連接有液體循環裝置和氣體輸入裝置；液體循環裝置是在反應罐內有至少一個弓I液管連接伸出反應罐外的輸液管，反應罐外的輸液管連接循環泵的輸入口，循環泵的輸出口連接加壓輸液管，加壓輸液管連接帶有冷卻水入口和冷卻水出口的換熱器輸入口，換熱器的輸出口連接排液管，排液管由反應罐的頂部插入反應罐內，在反應罐內的排液管開口端連接至少一個噴頭；氣體輸入裝置是在反應罐內的下部設置有至少一個帶排氣孔的排氣管，排氣管連接伸出反應罐的輸氣管，輸氣管在反應罐外通過氣體分配器連接進氣管。但是，該設備的氣-液和液-液混合效果還是不理想，并且結構復雜，對于鋯材設備來說需要較高的設備制造水平以及較大的成本投入。
【發明內容】
[0004]本發明所要解決的技術問題是現有技術存在氣-液和液-液混合效果不理想，反應器結構復雜的問題，提供一種新的強化水力學反應設備混合效果的方法。該方法具有氣-液和液-液混合效果好，結構簡單，安全可靠的特點。
[0005]為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案如下:一種強化水力學反應設備混合效果的方法，包括在甲醇低壓液相合成醋酸反應中使用下述水力學反應設備，所述水力學反應設備包括液體噴射裝置2和氣體分布器3 ;氣體分布器3位于液體噴射裝置2之下。
[0006]優選地，所述反應設備下封頭底部設有進液口 4和進氣口 5，頂部設有出氣口 1，下封頭兩側對稱設有出液口 6。
[0007]優選地，上封頭和液體噴射裝置2之間的距離Ii1與液體噴射裝置2和氣體分布器3之間的距尚h2的關系為:h2 Ih1=0.01?0.5。
[0008]更優選地，上封頭和液體噴射裝置2之間的距離Ii1與液體噴射裝置2和氣體分布器3之間的距尚h2的關系為:h2 Ih1=0.05~0.25。
[0009]優選地，所述氣體分布器為環式氣體分布器。
[0010]更優選地，所述氣體分布器為雙環式氣體分布器。
[0011]優選地，所述雙環式氣體分布器外管徑與反應設備直徑之比為0.3~0.8，內管徑與反應設備直徑之比為0.2~0.7，開孔數為100~500，開孔之間等距均勻分布。
[0012]優選地，所述液體噴射裝置為縮徑管式。
[0013]優選地，氣流方向與液體噴射方向一致。
[0014]本發明中，液體噴射裝置的噴射方向與氣流方向是相同的，即氣液相是順流接觸。所述液體噴射裝置位于氣體分布器以上，液相垂直向上噴射，可以提高出口流速；所述氣體分布器優選為雙環氣體分布器，氣體從外部通入相連通的不同管徑的氣體分布器，均勻等距開孔，促進氣相的均勻分布；本發明通過氣相分布進料和液相噴射進料相結合的方式，增加了反應體積，實現了反應器內氣-液和液-液的充分混合，消除了機械攪拌帶來的不穩定因素，減少了反應器內死區，結構簡單且安全可靠。采用本發明方法用于甲醇低壓液相合成醋酸的反應中，可以14mol/小時以上的生成速度生產醋酸，取得了較好的技術效果。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0015]圖1為本發明方法中水力學反應設備示意圖。 [0016]圖1中，I為出氣口，2為液體噴射裝置，3為氣體分布器，4為進液口，5為進氣口，6為出液口。
[0017]本發明中的反應設備主要由出氣口 1、液體噴射裝置2、進氣口 5、氣體分布器3、出液口 6、進液口 4組成。出氣口 I主要為反應過程中的氣相物料出口，所述的液體噴射裝置2為縮徑管，入口管徑為200~400mm，出口管徑為100~200mm，可以根據進液量和所需的進液速度調整管徑，噴射裝置所伸入的位置也可以相應調整，垂直向上噴射有利于反應器上部的液液混合，同時利用了液相自身重力行為，促進反應器下部汽液和液液混合，強化了傳質作用。氣體分布器3米用雙環氣體分布器。出液口6米用對稱布置的方式置于反應器兩側，對稱布置的方式有利于反應器內流形穩定。
[0018]下面通過實施例對本發明作進一步的闡述。
【具體實施方式】
[0019]【實施例1】
[0020]采用圖1所示的水力學反應設備，包括出氣口 1、液體噴射裝置2、進氣口 5、氣體分布器3、出液口 6、進液口 4 ;其中，進液口 4和進氣口 5位于反應設備底部，出氣口 I位于頂部，出液口 6對稱設置在底部下封頭兩側。
[0021]其中，上封頭和液體噴射裝置2之間的距離Ii1與液體噴射裝置2和氣體分布器3之間的距離h2的關系為:h2 ^1=0.05。反應器直徑為4000mm，氣體分布器為雙環式氣體分布器，外管徑為2000mm，內管徑為1000mm，開孔數為300，開孔之間等距均勻分布。氣體分布器3位于下封頭以下1000mm。液體噴射裝置為縮徑管式，入口管徑為300mm，出口管徑為200mmo
[0022]上述反應器用于甲醇合成醋酸的反應中。原料甲醇與CO和催化劑在190°C、3.0MPa條件下在反應器內發生羰基合成反應，反應器內氣-液和液-液混合充分。反應結果為:醋酸時空產率(STY)為13.3mol/(L.h)
[0023]【實施例2】
[0024]同【實施例1】，只是上封頭和液體噴射裝置2之間的距離Ii1與液體噴射裝置2和氣體分布器3之間的距離h2的關系為:h2 ^1=0.1。反應器直徑為4000mm,氣體分布器為雙環式氣體分布器，外管徑為2000mm，內管徑為1000mm，開孔數為300，開孔之間等距均勻分布。氣體分布器3位于下封頭以下1000mm。液體噴射裝置為縮徑管式，入口管徑為300mm，出口管徑為200mm。
[0025]上述反應器用于甲醇合成醋酸的反應中。原料甲醇與CO和催化劑在190°C、
3.0MPa條件下在反應器內發生羰基合成反應，反應器內氣-液和液-液混合充分。反應結果為:醋酸時空產率(STY)為14.7mol/(L.h)。
[0026]【實施例3】
[0027]同【實施例1】，只是上封頭和液體噴射裝置2之間的距離Ii1與液體噴射裝置2和氣體分布器3之間的距離h2的關系為:h2 Ih1=0.25。反應器直徑為4000mm,氣體分布器為雙環式氣體分布器，外管徑為2000mm，內管徑為1000mm，開孔數為300，開孔之間等距均勻分布。氣體分布器3位于下封頭以下1000mm。液體噴射裝置為縮徑管式，入口管徑為300mm，出口管徑為200mm。
[0028] 上述反應器用于甲醇合成醋酸的反應中。原料甲醇與CO和催化劑在190°C、
3.0MPa條件下在反應器內發生羰基合成反應，反應器內氣-液和液-液混合充分。反應結果為:醋酸時空產率(STY)為15.2mol/(L.h)。
【權利要求】
1.一種強化水力學反應設備混合效果的方法，包括在甲醇低壓液相合成醋酸反應中使用下述水力學反應設備，所述水力學反應設備包括液體噴射裝置(2)和氣體分布器(3);氣體分布器(3)位于液體噴射裝置(2)之下。
2.根據權利要求1所述強化水力學反應設備混合效果的方法，其特征在于所述反應設備下封頭底部設有進液口(4)和進氣口(5)，頂部設有出氣口( 1)，下封頭兩側對稱設有出液口(6)。
3.根據權利要求1所述強化水力學反應設備混合效果的方法，其特征在于上封頭和液體噴射裝置(2)之間的距離Ii1與液體噴射裝置(2)和氣體分布器(3)之間的距離h2的關系為:h2 Ih1=0.01 ?0.5。
4.根據權利要求3所述強化水力學反應設備混合效果的方法，其特征在于上封頭和液體噴射裝置(2)之間的距離Ii1與液體噴射裝置(2)和氣體分布器(3)之間的距離h2的關系為:h2 Ih1=0.05 ?0.25。
5.根據權利要求1所述強化水力學反應設備混合效果的方法，其特征在于所述氣體分布器為環式氣體分布器。
6.根據權利要求5所述強化水力學反應設備混合效果的方法，其特征在于所述氣體分布器為雙環式氣體分布器。
7.根據權利要求6所述強化水力學反應設備混合效果的方法，其特征在于所述雙環式氣體分布器外管徑與反應設備直徑之比為0.3?0.8，內管徑與反應設備直徑之比為0.2?0.7，開孔數為100?500，開孔之間等距均勻分布。
8.根據權利要求1所述強化水力學反應設備混合效果的方法，其特征在于所述液體噴射裝置為縮徑管式。
9.根據權利要求1所述強化水力學反應設備混合效果的方法，其特征在于氣流方向與液體噴射方向一致。
【文檔編號】C07C53/08GK104028177SQ201310072175
【公開日】2014年9月10日 申請日期:2013年3月6日 優先權日:2013年3月6日
【發明者】許慎艷, 張藝, 賈微, 賈震 申請人:中石化上海工程有限公司, 中石化煉化工程（集團）股份有限公司