CN111790320A - 一种浆态床反应器及其应用 - Google Patents

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Abstract

本申请公开了一种浆态床反应器，包括筒状反应器主体和控温内循环筒；反应器主体的下段设有第一变径口，第一变径口的内径沿第一轴向方向由上至下逐渐减小；控温内循环筒沿第一轴向方向固定在反应器主体的空腔中，控温内循环筒与反应器主体在第一轴向方向上连通，控温内循环筒的下端位于第一变径口的空腔内；控温内循环筒上段设有第二变径口，第二变径口的内径沿第一轴向方向由下至上逐渐增加；其中，第一轴向方向为反应器主体的轴向方向。该反应器通过设置控温内循环筒，使得催化剂产生了循环流动，改善了与反应物的接触效果，使反应物与催化剂的接触更加充分、均匀，提高了加氢工作液的收率并且改善了加氢选择性，提高了产能。

Description

一种浆态床反应器及其应用
技术领域
本申请涉及一种浆态床反应器及其应用，属于化工设备技术领域。
背景技术
利用蒽醌法制备过氧化氢时，蒽醌加氢是整个生产过程的关键步骤，直接影响过氧化氢的浓度和质量。目前蒽醌加氢反应的操作单元主要为滴流床和浆态床两大类。
在浆态床进行蒽醌加氢反应时，催化剂悬浮在流体中，随流体一同运动。如专利CN1817838中提供了一种蒽醌法生产过氧化氢的流化床氢化工艺，采用上部具有放大段的空塔氢化反应器，工作液和氢气以一定速度向上运动，使粉体催化剂悬浮于塔体中通过自由接触完成氢化反应，催化剂一部分自由沉降，另一部分则与剩余未反应的氢气和氢化液一并进入气液分离器中进行分离，该气液分离器位于反应器的外部。
催化剂在反应器中的流动方向是不可控的，由流体(包括液相和气相)的运动而决定，导致催化剂可能与一些流体接触时间过长，而与另外一些流体接触时间过短，因此催化剂与液相和气相的接触效果并不理想，使得氢蒽醌的收率和加氢选择性较差，降低了产能。
发明内容
根据本申请的一个方面，提供了一种浆态床反应器，该反应器通过设置控温内循环筒，使得催化剂产生了循环流动，改善了与反应物的接触效果，使反应物与催化剂的接触更加充分、均匀，提高了加氢工作液的收率并且改善了加氢选择性，提高了产能。
本申请所提供的一种浆态床反应器，包括筒状反应器主体和控温内循环筒；
所述反应器主体的下段设有第一变径口，所述第一变径口的内径沿第一轴向方向由上至下逐渐减小；
所述控温内循环筒沿所述第一轴向方向固定在所述反应器主体的空腔中，所述控温内循环筒与所述反应器主体在所述第一轴向方向上连通，所述控温内循环筒的下端位于所述第一变径口的空腔内；
所述控温内循环筒上段设有第二变径口，所述第二变径口的内径沿所述第一轴向方向由下至上逐渐增加；
其中，所述第一轴向方向为所述反应器主体的轴向方向。
可选地，所述控温内循环筒的内径大于或者等于所述第一变径口小径端的内径。
可选地，所述控温内循环筒的内径与所述反应器主体的内径比为1：1.05～1.4。
可选地，所述反应器主体的高径比为5～50：1，所述第一变径口与所述第一轴向方向的夹角为30～70°。
可选地，所述控温内循环筒包括内筒壁、外筒壁以及位于所述内筒壁和外筒壁之间的环空储水腔，所述外筒壁上开设有进水口和出水口。
可选地，还包括预混进料装置，所述预混进料装置位于所述反应器主体的第一变径口的下方且与所述反应器主体连通。
可选地，所述预混进料装置包括壳体、分布器、下管板以及多根膜管；
所述分布器位于所述壳体与所述第一变径口小径端的连接处；
所述壳体的底壁设有气体进口，所述壳体的侧壁设有液体进口；
所述下管板固定在所述壳体的内腔中且位于所述液体进口的下方，所述下管板中设有多条与所述膜管连通的气体通道；
所述多根膜管的顶端与所述分布器抵触，所述多根膜管的底端与所述下管板抵触；
其中，气体由所述气体进口经过所述下管板进入所述膜管中走管程，工作液由所述液体进口进入所述壳体中走壳程。
可选地，所述膜管选自陶瓷膜、纤维膜、烧结金属中的至少一种；
优选地，所述膜管的开孔率为10～50％。
更优选地，所述膜管的开孔率为30％。
优选地，所述膜管的高径比为3～21：1。
可选地，还包括气液分离腔室，所述气液分离腔室位于所述反应器主体上方且与所述反应器主体连通，所述气液分离腔室与所述反应器主体的连接处设有袖筒过滤器；
所述气液分离腔室的顶部设有储气室，所述储气室的顶端设有排气口，所述储气室的底部固定有用于气液分离的丝网除沫器。
可选地，所述丝网除沫器包括丝网块和支撑架，所述丝网块固定在所述支撑架上，所述支撑架固定在所述储气室的底部，所述丝网块包括丝网和格栅，所述丝网平铺在所述格栅内。
可选地，还包括伞状导流筒，所述伞状导流筒包括恒径部和位于所述恒径部下方的变径部，所述恒径部与所述变径部的小径端连接，所述伞状导流筒位于所述袖筒过滤器和所述控温内循环筒之间，所述伞状导流筒与所述控温内循环筒之间具有空隙。
可选地，所述袖筒过滤器选自陶瓷膜、纤维膜、烧结金属中的至少一种。
优选地，所述袖筒过滤器的开孔率为10～50％。
更优选地，所述袖筒过滤器的开孔率为20～30％。
优选地，所述袖筒过滤器的高径比为5～50：1。
更优选地，所述袖筒过滤器的高径比为3～21：1。
优选地，所述袖筒过滤器的孔径为1～30μm。
更优选地，所述袖筒过滤器的孔径为10～20μm。
可选地，还包括至少一个外循环管路，所述外循环管路包括气液分离罐和液体管道；
所述气液分离罐的侧壁设有与所述气液分离腔室连通的进液口，所述气液分离罐的顶壁和底壁分别设有第一出液口、第二出液口；
所述第二出液口通过所述液体管道与所述预混进料装置连通，
所述气液分离罐中还设有二次固液分离器，所述二次固液分离器位于所述气液分离罐的进液口与所述第二出液口之间；
所述气液分离罐与所述气液分离腔室的储气室通过气相平衡管连通。
根据本申请的另一方面，还提供了一种蒽醌法生产过氧化氢的方法，在上述任一项所述的浆态床反应器中，在催化条件下利用气体对工作液进行氢化处理，
所述气体为氢气或者氢气与氮气的混合气体；
所述工作液为烷基蒽醌溶于有机溶剂所形成的溶液。
可选地，所述氢化处理的反应温度为35～80℃，反应压力为0.1～1MPa。
可选地，所述气体进入所述反应器主体的表观气速为0.01～0.2m/s，所述工作液进入所述反应器主体的表观液速为0.001～0.1m/s。
可选地，催化剂为耐热无机氧化物负载第Ⅷ族金属元素的微球型颗粒催化剂，所述催化剂的平均粒径为20～200μm。
本申请能产生的有益效果包括：
1)本申请所提供的浆态床反应器，通过设置控温内循环筒，一方面使得催化剂产生了循环流动，改善了与反应物的接触效果，使反应物与催化剂的接触更加充分、均匀，另一方面还能控制催化反应的反应温度，最终提高了加氢工作液的收率并且改善了加氢选择性，提高了产能。
2)本申请所提供的浆态床反应器，通过设置预混进料装置，采用膜接触器对气液两相进行高效的预混并且进行传质，使得气液两相以均匀分散的形式进入反应器主体内，蒽醌加氢反应是受传质控制的反应，通过优化气液两相分散的均匀性提高了蒽醌加氢效率，并且也改善了相间传质。
3)本申请所提供的浆态床反应器，通过设置气液分离罐和外循环管路，使得气液分离罐中的一部分加氢工作液返回至预混进料装置中，降低了反应器主体进液口处的新鲜工作液的浓度，从而减小了加氢副反应的产生。
4)本申请所提供的浆态床反应器，通过设置气液分离腔室以及袖筒过滤器，使得催化剂在袖筒过滤器上与流体彻底分离，再利用伞状导流筒对袖筒过滤器上的催化剂进行吹扫，使得催化剂返回反应器主体的底部继续使用，使得催化剂充分得到利用。
附图说明
图1为本申请一种实施方式中的浆态床反应器的结构示意图；
图2为本申请一种实施方式中的控温内循环筒的结构示意图；
图3为本申请一种实施方式中的预混进料装置的结构示意图；
图4为本申请一种实施方式中的气液分离腔室的结构示意图；
图5为图1中所示的浆态床反应器中三相物质的流动状态图；
图6为本申请实施例1的氢效测试结果图。
部件和附图标记列表：
100 反应器主体； 101 第一变径口； 200 控温内循环筒；
201 第二变径口； 202 内筒壁； 203 外筒壁；
2031 进水口； 2032 出水口； 204 环空储水腔；
300 预混进料装置； 301 壳体； 3011 气体进口；
3012 液体进口； 302 分布器； 303 下管板；
304 膜管； 400 气液分离腔室； 401 袖筒过滤器；
402 储气室； 4021 排气口； 403 丝网除沫器；
404 出液口； 500 伞状导流筒； 600 气液分离罐；
601 进液口； 602 第一出液口； 603 第二出液口；
604 液体管道； 605 二次固液分离器； 606 气液平衡管。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
本申请中，反应器主体100的内径和控温内循环筒200的内径均是指恒径筒体部分的内径，即不包含变径部分的内径。
本申请所提供的浆态床反应器，包括筒状反应器主体100和控温内循环筒200；所述反应器主体100的下段设有第一变径口101，第一变径口101的内径沿第一轴向方向由上至下逐渐减小；控温内循环筒200沿第一轴向方向固定在反应器主体100的空腔中，控温内循环筒200与反应器主体100在第一轴向方向上连通，控温内循环筒200的下端位于第一变径口101的空腔内；控温内循环筒200上段设有第二变径口201，第二变径口201的内径沿第一轴向方向由下至上逐渐增加；其中，第一轴向方向为反应器主体100的轴向方向。
在本申请中，筒状反应器主体100内固定有与其连通的控温内循环筒200，筒状反应器主体100的下段形成第一变径口101，控温内循环筒200的上段形成第二变径口201，控温内循环筒200的下端位于第一变径口101的空腔内。气液两相反应物由第一变径口101进入反应器主体100内，催化剂放置于位于第一变径口101的分布器上，此时催化剂(固相)会悬浮在气液两相反应物中，由于控温内循环筒200的下端位于第一变径口101的空腔内，三相物质进入控温内循环筒200中，三相物质同时向上运动且发生催化氢化反应，当运动到第二变径口201时，由于直径扩大，使得反应体系的表观速度减小，固相表观速度低于沉降速度，固相与气液两相初步发生分离，大部分气液两相(含有少量固相)继续向上运动，大部分固相(含有少量气液两相)沿反应器主体100的内壁向下运动(即沿反应器主体100与控温内循环筒200之间的缝隙向下运动)达到第一变径口101处形成内循环，催化剂达到反应器主体100的底部时由于气提的作用继续上升与新鲜的气液两相反应物继续参加三相反应。也就是说，固相与气液两相反应物在控温内循环筒200内发生催化氢化反应，之后固相与气液两相初步分离，大部分的固相沿反应器主体100的内壁返回至底部，大部分的气液两相(已经生成了氢化工作液)继续向上运动。由此可以看出，由于设置了控温内循环筒，改善固相催化剂与气液两相反应物之间的接触效果，催化剂与气液两相的接触时间从一定程度上来说是可控的，使二者的接触更均匀、充分。
可选地，控温内循环筒200的内径大于或者等于第一变径口101小径端的内径。
当控温内循环筒200的内径大于或者等于第一变径口101小径端的内径时，从小径端流入的三相物质几乎全部向上运动至控温内循环筒200中，之后固相催化剂则沿反应器主体100的内壁向下运动。由于反应器主体100与控温内循环筒200之间的缝隙几乎没有向上运动的气流，从而使固相催化剂形成更好的的内循环效果，并且三相催化氢化反应的受控性更高。
可选地，控温内循环筒200的内径与反应器主体100的内径比为1：1.05～1.4。使得固相催化剂的内循环具有较好的效果。
可选地，反应器主体100的高径比为5～50：1，第一变径口101与第一轴向方向的夹角为30～70°。改善了催化剂的内循环效果。
可选地，控温内循环筒200包括内筒壁202、外筒壁203以及位于内筒壁202和外筒壁203之间的环空储水腔204，外筒壁203上开设有进水口2031和出水口2032。
具体地，如图2所示，控温内循环筒200内筒壁202、外筒壁203以及位于由二者围合所形成的环空储水腔204，内筒壁202的上段形成第二变径口201，在外筒壁203上设置有进水口2031和出水口2032。此时，控温内循环筒200相当于一个换热器，进入环空储水腔204的水能够保证反应器主体100中生成热量及时带走，使反应器主体100维持恒定温度运行，避免过度加氢的几率。
优选地，进水口2031和出水口2032位于外筒壁203的对角位置处，例如，进水口2031位于外筒壁203的右下角处，出水口2032位于外筒壁203的左上角处，从而保证了更好地换热效果。
优选地，外筒壁203的下段还可以形成缩口形状，如图2所示，该缩口形状改善了固相催化剂的内循环效果。
当然，在本申请中，控温内循环筒200还可以为其他的结构，例如，控温内循环筒200包括一个圆筒和沿该圆筒外壁盘旋固定的管状散热器，圆筒的上段形成扩口状以使反应体系的表观速度减小，圆筒的内外壁以及管状散热器的外壁应光滑，尽量减少对催化剂的磨损以及防止形成死区。。本申请对控温内循环筒200的结构不做严格限定，只要具有能够降低反应体系的表观速度的第二变径口，并且具有能够及时带走反应产生的热量使反应器维持恒定温度运行的换热功能即可。
可选地，还包括预混进料装置300，预混进料装置300位于反应器主体100的第一变径口101的下方且与反应器主体100连通。
本申请中，在第一变径口101的下方设置预混进料装置300，使得进入第一变径口101的气相和液相实现均匀的混合。
可选地，预混进料装置300包括壳体301、分布器302、下管板303以及多根膜管304；分布器302位于壳体301与第一变径口101小径端的连接处；壳体301的底壁设有气体进口3011，壳体301的侧壁设有液体进口3012；下管板303固定在壳体301的内腔中且位于液体进口3012的下方，下管板303中设有多条与膜管304连通的气体通道；多根膜管304的顶端与分布器302抵触，多根膜管304的底端与下管板303抵触；其中，气体由气体进口3011经过下管板303进入膜管304中走管程，工作液由液体进口3012进入壳体301中走壳程。
具体地，如图3所示，下管板303沿横向设置在壳体301的内腔中，将壳体301划分成两个腔室，一个是位于上方的气液混合腔室，一个是位于下方的气体腔室。气体进口3011位于气体腔室的底壁上，气体由气体进口3011进入气体腔室中，之后沿着下管板303中的多条与膜管304连通的气体通道进入膜管304中走管程。膜管304沿轴向设置在气液混合腔室中，液体进口3012设置在气液混合腔室的侧壁上，液体由液体进口3012进入气液混合腔室走壳程，由于膜管304具有孔道，使得气相和液相发生混合。分布器302位于壳体301与第一变径口101小径端的连接处，在分布器302上放置有催化剂，经预混进料装置300混匀后的气液两相穿过分布器302，固相催化剂悬浮在气液两相中形成三相进入控温内循环筒200中。
预混进料装置增大了气液两相接触面积，在混合中起到了关键作用，气相通过膜管组件以微小气泡的形式与液相共同进入反应器进行加氢反应。同时蒽醌加氢反应是受传质控制的反应，均匀分散的气液两相共同进入反应器内部，提高了加氢效率，改善了相间传质。
可选地，膜管304选自陶瓷膜、纤维膜、烧结金属中的至少一种。
优选地，膜管304的开孔率为10～50％；
更优选地，膜管304的开孔率为30％；
优选地，膜管304的高径比为3～21：1。
可选地，还包括气液分离腔室400，气液分离腔室400位于反应器主体100上方且与反应器主体100连通，气液分离腔室400与反应器主体100的连接处设有袖筒过滤器401；气液分离腔室400的顶部设有储气室402，储气室402的顶端设有排气口4021，储气室402的底部固定有用于气液分离的丝网除沫器403。
具体地，如图4所示，气液分离腔室400可以与反应器主体100为一体结构。在气液分离腔室400与反应器主体100的连接处设置有袖筒过滤器401，从控温内循环筒200的第二变径口201逸出的气液两相继续向上运动达到袖筒过滤器401上，经过袖筒过滤器401过滤处理实现了固相与气液两相的彻底分离。过滤后的气液两相进入气液分离腔室400中，经丝网除沫器403处理，气相进入储气室402中，经排气口4021排出回收，液相则由气液分离腔室400的出液口404流出。
可选地，丝网除沫器403包括丝网块和支撑架，所述丝网块固定在所述支撑架上，所述支撑架固定在所述储气室402的底部，所述丝网块包括丝网和格栅，所述丝网平铺在所述格栅内。
丝网材质可选用金属、塑料、PP等。
可选地，如图1所示，还包括伞状导流筒500，伞状导流筒500包括恒径部和位于恒径部下方的变径部，恒径部与变径部的小径端连接。伞状导流筒500位于袖筒过滤器401和控温内循环筒200之间，伞状导流筒500与控温内循环筒200之间具有空隙。
反应器主体100内设置有伞状导流筒500，对第二变径口201逸出的气液两相产生汇聚效果，气液不断冲洗袖筒过滤器401上的固相催化剂粉饼，使催化剂沉落至反应器主体100的底部，再次参加催化氢化反应。伞状导流筒500与控温内循环筒200之间留有空隙，以使从第二变径口201逸出的固相催化剂可以沿反应器主体100的内壁向下运动形成内循环。
本申请中设置有伞状导流筒，在固相催化剂形成内循环的同时，利用伞状导流筒对袖筒过滤器上粘结的少量催化剂进行吹扫，该少量催化剂返回反应器主体的底部继续参与三相反应，从而使催化剂充分得到了利用。
可选地，袖筒过滤器401选自陶瓷膜、纤维膜、烧结金属中的至少一种。
优选地，袖筒过滤器401的开孔率为10～50％。
更优选地，袖筒过滤器401的开孔率为20～30％。
优选地，袖筒过滤器401的高径比为5～50：1。
更优选地，袖筒过滤器401的高径比为3～21：1。
优选地，袖筒过滤器401的孔径为1～30μm。
更优选地，袖筒过滤器401的孔径为10～20μm。
可选地，还包括至少一个外循环管路，外循环管路包括气液分离罐600和液体管道604；气液分离罐600的侧壁设有与气液分离腔室400连通的进液口601，气液分离罐600的顶壁和底壁分别设有第一出液口602、第二出液口603；第二出液口603通过液体管道604与预混进料装置300连通，气液分离罐600中还设有二次固液分离器605，二次固液分离器605位于气液分离罐600的进液口601与第二出液口603之间；气液分离罐600与气液分离腔室400的储气室402通过气相平衡管606连通。
具体地，气液分离腔室400的出液口404与气液分离罐600的进液口601连通，气液两相首先在气液分离腔室400中进行气液两相分离，液相经过进液口601进入带有二次固液分离器605的气液分离罐600，一部分清液(加氢工作液)经第一出液口602移除反应器，一部分清液(加氢工作液)经由液体管道604回到预混进料装置300中进行再次加氢反应，其中，液体管道604与预混进料装置300中的气液混合腔室连通。气液分离罐600上部与储气室402通过气相平衡管606连通。气液分离罐600内部装有二次固液分离器605保证循环液不会顿塞膜管304。
本申请中，外循环管路可以设置有一个，或者多个，当设置有多个外循环管路时，多个外循环管路沿反应器主体100的周向分布。例如，可以设置4条外循环管路，或者也可以设置有6条，或者8条。
本申请通过设置外循环管路，包括气液分离罐和液体管道，将气液分离罐中的部分清液送回至预混进料装置中，降低反应器主体进口处新鲜液的浓度，从而减小加氢副反应的产生。
本申请还提供了一种蒽醌法生产过氧化氢的方法，在上述任一种浆态床反应器中，在催化条件下利用气体对工作液进行氢化处理，气体为氢气或者氢气与氮气的混合气体；工作液为烷基蒽醌溶于有机溶剂所形成的溶液。
具体地，气体、工作液和催化剂三相物质进入筒状反应器主体100中，在控温内循环筒200内向上运动，在扩大段空速变小，催化剂从控温内循环筒200外侧沉降，形成内循环，气液两相继续向上运动，从而改善了催化剂与反应物的接触效果，使反应物与催化剂的接触更加充分、均匀；并且控温内循环筒200还能控制反应温度，使得催化加氢反应高效进行，最终提高了加氢工作液的收率并且改善了加氢选择性，提高了产能。
可选地，氢化处理的反应温度为35～80℃，反应压力为0.1～1MPa。
可选地，气体进入所述反应器主体的表观气速为0.01～0.2m/s，工作液进入所述反应器主体的表观液速为0.001～0.1m/s。
可选地，催化剂为耐热无机氧化物负载第Ⅷ族金属元素的微球型颗粒催化剂，催化剂的平均粒径为20～200μm。
实施例1
图1为本实施例提供的浆态床反应器的结构示意图，图2为本实施例中的控温内循环筒的结构示意图，图3为本申请实施例中的预混进料装置的结构示意图，图4为本申请实施例中的气液分离腔室的结构示意图，图5为图1中所示的浆态床反应器中三相物质的流动状态图，下面结合图1～图5对本实施例进行具体说明。
如图1所示，本实施例提供的浆态床反应器，包括筒状反应器主体100和控温内循环筒200，控温内循环筒200固定在反应器主体100的内腔中，反应器主体100的下段设有第一变径口101，控温内循环筒200上段设有第二变径口201。
如图2所示，控温内循环筒200包括内筒壁202、外筒壁203以及位于内筒壁202和外筒壁203之间的环空储水腔204，外筒壁203上开设有进水口2031和出水口2032。
在反应器主体100的下方固定有预混进料装置300。如图3所示，预混进料装置300中沿横向设置有下管板303，在下管板303的上方固定有膜管304，膜管304的上方固定有分布器302，分布器302位于第一变径口101的小径端。
如图4所示，在反应器主体100的上方固定有气液分离腔室400，气液分离腔室400与反应器主体100的连接处设有袖筒过滤器401；气液分离腔室400的顶部设有储气室402，储气室402的顶端设有排气口4021，储气室402的底部固定有用于气液分离的丝网除沫器403。
袖筒过滤器401与控温内循环筒200之间设有伞状导流筒500。
在反应器主体100的外侧还设有6条外循环管路。每条外循环管路均包括气液分离罐600和液体管道604，气液分离罐600的进液口601与气液分离腔室400连通，气液分离罐600的第一出液口602用于将一部分清液移出，气液分离罐600的第二出液口603与预混进料装置300连通用于将一部分清液送回至预混进料装置300中，气液分离罐600上部与储气室402通过气相平衡管606连通。
下面介绍本实施例提供的浆态床反应器的工作过程：
如图5所示，工作液通过液体进口3012进入预混进料装置300的壳程，经过膜管304与膜管管程中的氢气混合，气液两相同时通过分布器302进入反应器主体100中，与位于分布器302上的催化剂形成气液固三相浆态床，三相同时向上运动，在第二变径口201表观空速变小，催化剂从控温内循环筒200外侧沉降，形成内循环，气液两相继续向上运动，经过袖筒过滤器401，固相彻底分离，气液两相到达气液分离腔室400，气体经过丝网除沫器403经排气口4021排出回收，液体从外循环管路经过气液分离罐600，一部分清液经第一出液口602排出，另一部分从外循环管路到达预混进料装置300，再次进行加氢反应。
其中，预混进料装置300尺寸φ80mm×300mm，下管板303上安装有16根长300mm陶瓷膜管，反应器主体100尺寸φ100mm×1200mm，气液分离腔室400尺寸为φ200mm×400mm，控温内循环筒200尺寸φ80mm×1000mm；袖筒过滤器401为35个烧结金属过滤器，金属过滤器的开孔率为30％、平均孔径为20μm，在反应器主体100的外部还设有6条外循环管路。
工作液含有戊基蒽醌、重芳烃、磷酸三辛酯，四氢戊基蒽醌。其中：每升工作液中(Ar 750ml，TOP 250ml)溶解约225g蒽醌，蒽醌是戊基蒽醌和四氢戊基蒽醌的总和。其中，Ar表示重芳烃，例如可以为三甲苯、甲乙苯、丙苯、茚的异构体中的至少一种，TOP表示磷酸三辛酯。
催化剂参数如下：贵金属Pd含量5‰±1％，比表面积100m2/g，孔容0.5ml/g，平均粒径80μm，载体选择无定型氧化硅。
浆态床反应器反应温度为40～50℃；反应压力0.3Mpa。
工作液进料量：50L/h，H2进气量：0.6Nm3/h。
运行时间50hr，氢效测定结果图6所示。
由图6可以看出：该反应器应用在蒽醌加氢制备过氧化氢工艺，与传统的固定床商用催化剂氢效对比，我们可以清楚的看到，该加氢反应器能够降低过度加氢的可能性，整体平均氢效高于传统固定床工艺，且稳定性好，寿命长。
以上所述，仅是本申请的几个实施例，并非对本申请做任何形式的限制，虽然本申请以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限制本申请，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本申请技术方案的范围内，利用上述揭示的技术内容做出些许的变动或修饰均等同于等效实施案例，均属于技术方案范围内。

Claims (10)

1.一种浆态床反应器，其特征在于，包括筒状反应器主体和控温内循环筒；
所述反应器主体的下段设有第一变径口，所述第一变径口的内径沿第一轴向方向由上至下逐渐减小；
所述控温内循环筒沿所述第一轴向方向固定在所述反应器主体的空腔中，所述控温内循环筒与所述反应器主体在所述第一轴向方向上连通，所述控温内循环筒的下端位于所述第一变径口的空腔内；
所述控温内循环筒上段设有第二变径口，所述第二变径口的内径沿所述第一轴向方向由下至上逐渐增加；
其中，所述第一轴向方向为所述反应器主体的轴向方向。
2.根据权利要求1所述的浆态床反应器，其特征在于，所述控温内循环筒的内径大于或者等于所述第一变径口小径端的内径。
3.根据权利要求1所述的浆态床反应器，其特征在于，所述控温内循环筒的内径与所述反应器主体的内径比为1：1.05～1.4。
4.根据权利要求1所述的浆态床反应器，其特征在于，所述反应器主体的高径比为5～50：1，所述第一变径口与所述第一轴向方向的夹角为30～70°。
5.根据权利要求1所述的浆态床反应器，其特征在于，所述控温内循环筒包括内筒壁、外筒壁以及位于所述内筒壁和外筒壁之间的环空储水腔，所述外筒壁上开设有进水口和出水口。
6.根据权利要求1所述的浆态床反应器，其特征在于，还包括预混进料装置，所述预混进料装置位于所述反应器主体的第一变径口的下方且与所述反应器主体连通。
7.根据权利要求6所述的浆态床反应器，其特征在于，所述预混进料装置包括壳体、分布器、下管板以及多根膜管；
所述分布器位于所述壳体与所述第一变径口小径端的连接处；
所述壳体的底壁设有气体进口，所述壳体的侧壁设有液体进口；
所述下管板固定在所述壳体的内腔中且位于所述液体进口的下方，所述下管板中设有多条与所述膜管连通的气体通道；
所述多根膜管的顶端与所述分布器抵触，所述多根膜管的底端与所述下管板抵触；
其中，气体由所述气体进口经过所述下管板进入所述膜管中走管程，工作液由所述液体进口进入所述壳体中走壳程；
优选地，所述膜管选自陶瓷膜、纤维膜、烧结金属中的至少一种；
优选地，所述膜管的开孔率为10～50％；
更优选地，所述膜管的开孔率为30％；
优选地，所述膜管的高径比为3～21：1。
8.根据权利要求6所述的浆态床反应器，其特征在于，还包括气液分离腔室，所述气液分离腔室位于所述反应器主体上方且与所述反应器主体连通，所述气液分离腔室与所述反应器主体的连接处设有袖筒过滤器；
所述气液分离腔室的顶部设有储气室，所述储气室的顶端设有排气口，所述储气室的底部固定有用于气液分离的丝网除沫器；
优选地，所述丝网除沫器包括丝网块和支撑架，所述丝网块固定在所述支撑架上，所述支撑架固定在所述储气室的底部，所述丝网块包括丝网和格栅，所述丝网平铺在所述格栅内；
优选地，还包括伞状导流筒，所述伞状导流筒包括恒径部和位于所述恒径部下方的变径部，所述恒径部与所述变径部的小径端连接，所述伞状导流筒位于所述袖筒过滤器和所述控温内循环筒之间，所述伞状导流筒与所述控温内循环筒之间具有空隙；
优选地，所述袖筒过滤器选自陶瓷膜、纤维膜、烧结金属中的至少一种；
优选地，所述袖筒过滤器的开孔率为10～50％；
更优选地，所述袖筒过滤器的开孔率为20～30％；
优选地，所述袖筒过滤器的高径比为5～50：1；
更优选地，所述袖筒过滤器的高径比为3～21：1；
优选地，所述袖筒过滤器的孔径为1～30μm；
更优选地，所述袖筒过滤器的孔径为10～20μm；
优选地，还包括至少一个外循环管路，所述外循环管路包括气液分离罐和液体管道；
所述气液分离罐的侧壁设有与所述气液分离腔室连通的进液口，所述气液分离罐的顶壁和底壁分别设有第一出液口、第二出液口；
所述第二出液口通过所述液体管道与所述预混进料装置连通，
所述气液分离罐中还设有二次固液分离器，所述二次固液分离器位于所述气液分离罐的进液口与所述第二出液口之间；
所述气液分离罐与所述气液分离腔室的储气室通过气相平衡管连通。
9.一种蒽醌法生产过氧化氢的方法，其特征在于，在权利要求1～8任一项所述的浆态床反应器中，在催化条件下利用气体对工作液进行氢化处理，
所述气体为氢气或者氢气与氮气的混合气体；
所述工作液为烷基蒽醌溶于有机溶剂所形成的溶液。
10.根据权利要求9所述的蒽醌法生产过氧化氢的方法，其特征在于，所述氢化处理的反应温度为35～80℃，反应压力为0.1～1MPa；
优选地，所述气体进入所述反应器主体的表观气速为0.01～0.2m/s，所述工作液进入所述反应器主体的表观液速为0.001～0.1m/s；
优选地，催化剂为耐热无机氧化物负载第Ⅷ族金属元素的微球型颗粒催化剂，所述催化剂的平均粒径为20～200μm。
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Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0592176A1 (en) * 1992-10-05 1994-04-13 Exxon Research And Engineering Company Bubble column, tube-slide slurry process and apparatus
CA2369608A1 (en) * 1999-12-30 2001-07-12 Marathon Oil Company Production of a gas hydrate slurry using a fluidized bed heat exchanger
US20040219080A1 (en) * 1999-06-17 2004-11-04 Compagnie Generale Des Matieres Nucleaires Method and installation for carrying out a three phase chemical reaction under pressure
CN105983377A (zh) * 2015-01-30 2016-10-05 中国科学院上海高等研究院 气升式内环流浆态床反应器
CN206613468U (zh) * 2017-02-27 2017-11-07 中触媒新材料股份有限公司 一种蒽醌法制过氧化氢内循环式三相流化床反应装置
CN107774203A (zh) * 2017-10-11 2018-03-09 河北美邦工程科技股份有限公司 一种乙炔加氢浆态床反应及催化剂分离装置及方法
CN108514854A (zh) * 2018-06-07 2018-09-11 淄博恒亿化工科技有限公司 一种己二腈加氢生产己二胺的环流反应器
CN208436814U (zh) * 2018-02-06 2019-01-29 河北镕达环保科技有限公司 一种浆态床加氢反应器

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0592176A1 (en) * 1992-10-05 1994-04-13 Exxon Research And Engineering Company Bubble column, tube-slide slurry process and apparatus
US20040219080A1 (en) * 1999-06-17 2004-11-04 Compagnie Generale Des Matieres Nucleaires Method and installation for carrying out a three phase chemical reaction under pressure
CA2369608A1 (en) * 1999-12-30 2001-07-12 Marathon Oil Company Production of a gas hydrate slurry using a fluidized bed heat exchanger
CN105983377A (zh) * 2015-01-30 2016-10-05 中国科学院上海高等研究院 气升式内环流浆态床反应器
CN206613468U (zh) * 2017-02-27 2017-11-07 中触媒新材料股份有限公司 一种蒽醌法制过氧化氢内循环式三相流化床反应装置
CN107774203A (zh) * 2017-10-11 2018-03-09 河北美邦工程科技股份有限公司 一种乙炔加氢浆态床反应及催化剂分离装置及方法
CN208436814U (zh) * 2018-02-06 2019-01-29 河北镕达环保科技有限公司 一种浆态床加氢反应器
CN108514854A (zh) * 2018-06-07 2018-09-11 淄博恒亿化工科技有限公司 一种己二腈加氢生产己二胺的环流反应器

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