CN104028177A - 强化水力学反应设备混合效果的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种强化水力学反应设备混合效果的方法，主要解决现有技术存在气-液和液-液混合效果不理想，结构复杂的问题。本发明通过采用在甲醇低压液相合成醋酸反应中使用下述水力学反应设备，所述水力学反应设备包括液体喷射装置2和气体分布器3；其中，气体分布器3位于液体喷射装置2之下的技术方案较好地解决了该问题，可用于甲醇低压液相合成醋酸的工业生产中。

Description

强化水力学反应设备混合效果的方法

技术领域

本发明涉及一种强化水力学反应设备混合效果的方法。

背景技术

利用甲醇低压液相羰基化反应，使一氧化碳与甲醇在反应器中进行充分的气液混合来合成醋酸技术是目前世界上最常用的醋酸生产技术。文献CN101090880A公开了一种醋酸的制造方法，该方法包括在铑催化剂、碘盐、甲基碘、醋酸甲酯以及水的存在下，使甲醇和一氧化碳连续反应，将反应液中的乙醛浓度维持在500ppm以下，以11mol/小时以上的生成速度制造醋酸。现有反应器中常采用机械搅拌的方式来达到气-液和液-液的充分混合，但是由于醋酸合成过程中有大量的腐蚀性介质，对机械传动的轴封和搅拌设备具有强烈的腐蚀作用，常造成搅拌设备损坏，造成停车维修，难以实现持续、稳定和安全的运行。因此开发一种通过自身进料达到良好气液混合效果的新型反应器是目前醋酸合成技术的迫切需要。

文献CN101885678A公开了一种甲醇低压羰基化合成醋酸用反应设备，该反应设备采用液体循环用液力来达到搅拌目的。该方案包括有反应罐和在反应罐上部的上出料口与下出料口以及反应罐底部的进料口，反应罐连接有液体循环装置和气体输入装置；液体循环装置是在反应罐内有至少一个引液管连接伸出反应罐外的输液管，反应罐外的输液管连接循环泵的输入口，循环泵的输出口连接加压输液管，加压输液管连接带有冷却水入口和冷却水出口的换热器输入口，换热器的输出口连接排液管，排液管由反应罐的顶部插入反应罐内，在反应罐内的排液管开口端连接至少一个喷头；气体输入装置是在反应罐内的下部设置有至少一个带排气孔的排气管，排气管连接伸出反应罐的输气管，输气管在反应罐外通过气体分配器连接进气管。但是，该设备的气-液和液-液混合效果还是不理想，并且结构复杂，对于锆材设备来说需要较高的设备制造水平以及较大的成本投入。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是现有技术存在气-液和液-液混合效果不理想，反应器结构复杂的问题，提供一种新的强化水力学反应设备混合效果的方法。该方法具有气-液和液-液混合效果好，结构简单，安全可靠的特点。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：一种强化水力学反应设备混合效果的方法，包括在甲醇低压液相合成醋酸反应中使用下述水力学反应设备，所述水力学反应设备包括液体喷射装置2和气体分布器3；气体分布器3位于液体喷射装置2之下。

优选地，所述反应设备下封头底部设有进液口4和进气口5，顶部设有出气口1，下封头两侧对称设有出液口6。

优选地，上封头和液体喷射装置2之间的距离h₁与液体喷射装置2和气体分布器3之间的距离h₂的关系为：h₂：h₁=0.01～0.5。

更优选地，上封头和液体喷射装置2之间的距离h₁与液体喷射装置2和气体分布器3之间的距离h₂的关系为：h₂：h₁=0.05～0.25。

优选地，所述气体分布器为环式气体分布器。

更优选地，所述气体分布器为双环式气体分布器。

优选地，所述双环式气体分布器外管径与反应设备直径之比为0.3～0.8，内管径与反应设备直径之比为0.2～0.7，开孔数为100～500，开孔之间等距均匀分布。

优选地，所述液体喷射装置为缩径管式。

优选地，气流方向与液体喷射方向一致。

本发明中，液体喷射装置的喷射方向与气流方向是相同的，即气液相是顺流接触。所述液体喷射装置位于气体分布器以上，液相垂直向上喷射，可以提高出口流速；所述气体分布器优选为双环气体分布器，气体从外部通入相连通的不同管径的气体分布器，均匀等距开孔，促进气相的均匀分布；本发明通过气相分布进料和液相喷射进料相结合的方式，增加了反应体积，实现了反应器内气-液和液-液的充分混合，消除了机械搅拌带来的不稳定因素，减少了反应器内死区，结构简单且安全可靠。采用本发明方法用于甲醇低压液相合成醋酸的反应中，可以14mol/小时以上的生成速度生产醋酸，取得了较好的技术效果。

附图说明

图1为本发明方法中水力学反应设备示意图。

图1中，1为出气口，2为液体喷射装置，3为气体分布器，4为进液口，5为进气口，6为出液口。

本发明中的反应设备主要由出气口1、液体喷射装置2、进气口5、气体分布器3、出液口6、进液口4组成。出气口1主要为反应过程中的气相物料出口，所述的液体喷射装置2为缩径管，入口管径为200～400mm，出口管径为100～200mm，可以根据进液量和所需的进液速度调整管径，喷射装置所伸入的位置也可以相应调整，垂直向上喷射有利于反应器上部的液液混合，同时利用了液相自身重力行为，促进反应器下部汽液和液液混合，强化了传质作用。气体分布器3采用双环气体分布器。出液口6采用对称布置的方式置于反应器两侧，对称布置的方式有利于反应器内流形稳定。

下面通过实施例对本发明作进一步的阐述。

具体实施方式

【实施例1】

采用图1所示的水力学反应设备，包括出气口1、液体喷射装置2、进气口5、气体分布器3、出液口6、进液口4；其中，进液口4和进气口5位于反应设备底部，出气口1位于顶部，出液口6对称设置在底部下封头两侧。

其中，上封头和液体喷射装置2之间的距离h₁与液体喷射装置2和气体分布器3之间的距离h₂的关系为：h₂：h₁=0.05。反应器直径为4000mm，气体分布器为双环式气体分布器，外管径为2000mm，内管径为1000mm，开孔数为300，开孔之间等距均匀分布。气体分布器3位于下封头以下1000mm。液体喷射装置为缩径管式，入口管径为300mm，出口管径为200mm。

上述反应器用于甲醇合成醋酸的反应中。原料甲醇与CO和催化剂在190℃、3.0MPa条件下在反应器内发生羰基合成反应，反应器内气-液和液-液混合充分。反应结果为：醋酸时空产率(STY)为13.3mol/(L·h)

【实施例2】

同【实施例1】，只是上封头和液体喷射装置2之间的距离h₁与液体喷射装置2和气体分布器3之间的距离h₂的关系为：h₂：h₁=0.1。反应器直径为4000mm，气体分布器为双环式气体分布器，外管径为2000mm，内管径为1000mm，开孔数为300，开孔之间等距均匀分布。气体分布器3位于下封头以下1000mm。液体喷射装置为缩径管式，入口管径为300mm，出口管径为200mm。

上述反应器用于甲醇合成醋酸的反应中。原料甲醇与CO和催化剂在190℃、3.0MPa条件下在反应器内发生羰基合成反应，反应器内气-液和液-液混合充分。反应结果为：醋酸时空产率(STY)为14.7mol/(L·h)。

【实施例3】

同【实施例1】，只是上封头和液体喷射装置2之间的距离h₁与液体喷射装置2和气体分布器3之间的距离h₂的关系为：h₂：h₁=0.25。反应器直径为4000mm，气体分布器为双环式气体分布器，外管径为2000mm，内管径为1000mm，开孔数为300，开孔之间等距均匀分布。气体分布器3位于下封头以下1000mm。液体喷射装置为缩径管式，入口管径为300mm，出口管径为200mm。

上述反应器用于甲醇合成醋酸的反应中。原料甲醇与CO和催化剂在190℃、3.0MPa条件下在反应器内发生羰基合成反应，反应器内气-液和液-液混合充分。反应结果为：醋酸时空产率(STY)为15.2mol/(L·h)。

Claims (9)

1.一种强化水力学反应设备混合效果的方法，包括在甲醇低压液相合成醋酸反应中使用下述水力学反应设备，所述水力学反应设备包括液体喷射装置（2）和气体分布器（3）；气体分布器（3）位于液体喷射装置（2）之下。

2.根据权利要求1所述强化水力学反应设备混合效果的方法，其特征在于所述反应设备下封头底部设有进液口（4）和进气口（5），顶部设有出气口（1），下封头两侧对称设有出液口（6）。

3.根据权利要求1所述强化水力学反应设备混合效果的方法，其特征在于上封头和液体喷射装置（2）之间的距离h₁与液体喷射装置（2）和气体分布器（3）之间的距离h₂的关系为：h₂：h₁=0.01～0.5。

4.根据权利要求3所述强化水力学反应设备混合效果的方法，其特征在于上封头和液体喷射装置（2）之间的距离h₁与液体喷射装置（2）和气体分布器（3）之间的距离h₂的关系为：h₂：h₁=0.05～0.25。

5.根据权利要求1所述强化水力学反应设备混合效果的方法，其特征在于所述气体分布器为环式气体分布器。

6.根据权利要求5所述强化水力学反应设备混合效果的方法，其特征在于所述气体分布器为双环式气体分布器。

7.根据权利要求6所述强化水力学反应设备混合效果的方法，其特征在于所述双环式气体分布器外管径与反应设备直径之比为0.3～0.8，内管径与反应设备直径之比为0.2～0.7，开孔数为100～500，开孔之间等距均匀分布。

8.根据权利要求1所述强化水力学反应设备混合效果的方法，其特征在于所述液体喷射装置为缩径管式。

9.根据权利要求1所述强化水力学反应设备混合效果的方法，其特征在于气流方向与液体喷射方向一致。