TWI359699B - Multi-stage reactor - Google Patents

Description

1359699 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係有關於一種多重區間反應裝置，尤指一種應 用於將合成氣轉換成曱醇之多重區間反應裝置。 【先前技術】 按’曱醇為一重要的化工原料，工業上常用於製造甲醛、醋酸 ® 及其他衍生物，亦可行脫水反應生成二甲醚（Dimethyl Ether， DME)。另一方面’甲醇常溫常壓下呈現液態，容易釋放氫氣，為 一種方便攜帶氫氣的媒介燃料，應用於燃料電池，來源充足、容 易储存、價格便宜，為理想的替代燃料之一。 工業上合成曱醇的方法，早期主要有以下幾種商業化製程 (Rodney J· Dry, 1988) : 1. Lurgi Tubular Packed Bed Reactor， - 2. ICI Quench Reactor > 3. Casale Mixed Flow Reactor » 4. .· 〇pen-Catalyst Quench System » 5. Tube-Cooled Radial Flow

System ;其中以英國的ICI與德國的Lurgi是較具代表性的製程 技術。傳統之曱醇合成製程大都存在著單程轉化率低(小於1〇%) 以及反應 >里度不易控制專缺點，以Lurgi的外殼套管 (Shel卜and-tube)反應器為例，在5. OMPa壓力時，甲醇出口濃度 為7· 12%(m〇l);另外’ ICI的淬冷式反應器在8 4MPa壓力下，甲 醇出口濃度為4%(mol)。 然而目前合成氣轉換甲醇的商業化製程，甲醇的單程轉化率大 1359699 都在⑽如下，普遍存在著溫度^以及觸翻用率過 低^應氣體停留時間過短，使得轉化率無法提昇。昔知之三相 反應益’疋在-個反應器中構成—個大範圍的反應空間，利用合

成氣體通過進行觸制勝與反應，因此氣體的流量與觸媒的顆 粒與授拌速率的均勻性都會有連帶的影響，條件的變化程度關係 到轉化率的良紐大，三相反應器的昔知設計上，都只且有一個 反應特性空間，朗上如美國專· 5 939，號即為典型之三 減應II應用’如圖-所示。其原料氣體與賴反應在同一個反 應空間 r，刊用軋體通過的效應，攪拌觸媒並與之反應。又例 如中國大陸公舰丨權觀翻，㈣二卿，細轉徵主要 將合成氣與產品曱醇氣體於三相氣流床反應器21的進、出口方向 做變化’並且加上循環泵22與不同的喷嘴設計。如圖三所示鸠 習知-般單反應ϋ狀應H 3 ’其内之觸顆麵隨著送入之氣 體揽拌而上升H般均需要甚高的氣黯迷才得崎持良^ 之均勻性。 & 【發明内容】 有鑑於習知技術之缺失，本發明之目的在於提出一 將反應區關區分紐個小腔t，使得反應氣體在通過 ， 時’可以獲财_催化效果，除了能增加反應氣體與觸媒= 的時間與接觸面積之外，使得—個反應器就能 ' 觸 數個的不同反應器才能達到之催化效果之裝置。 怀而要 為達到上述目的，本發明提出一種反應裝置，其具 1359699 三相反應器，該反應器上方為一氣流床，下方為一漿液泡 沫床’其特徵在於：該漿液泡沫床區域設置有藉由該具複 數個孔板裝置所分隔而成之複數個反應區間者。 較佳的是，該孔板裝置之孔洞可承載反應觸媒並使合 成原料氣體通過。 較佳的是’該孔板裝置之孔洞可為任意形狀與尺寸。 較佳的是，該複數個反應區間之間為一連通設計而成 之一氣體通道》 較佳的是，該複數個反應區間具有相同之惰性油介 質。 較佳的是，該惰性油介質為石蠟油。 較佳的是，該惰性油介質為礦物油。 在另一實施例中，本發明提供一種反應裝置，其包含 有’―塔體’其内具有複數個反應區間，該每一個反應區 間内均具有一惰性油介質以及一觸媒體；一冷卻管體（未顯 其係設置於該塔體内；以及一氣體供應單元，其係設 過塔體之一側，藉以供應合成氣體至該塔體内部，經 k忒複數個反應區間進而形成一含醇類氣體者。

隔而^交佳的是，該複數個反應區間由複數個孔板裝置所分 較佳的是，該孔板裝置之孔洞可承載反應觸媒並使合 氣體通道。 ，佳的是，該孔板裝置之孔洞可為任意形狀與尺寸。 ^交佳的是，該複數個反應區間之間為一連通設計而成 1359699 較佳的是，該複數個反應區間具有相同之惰性油介 質。 較佳的是，該惰性油介質為石蠟油。 較佳的是，該惰性油介質為礦物油。 較佳的是，該觸媒體係為一金屬觸媒。 較佳的是，該金屬觸媒係為銅觸媒。 較佳的是，該含醇類氣體係含有曱醇之成分。 為使貴審查委員對於本發明之結構目的和功效有更 進一步之了解與認同，茲配合圖示詳細說明如後。 【實施方式】 以下將參照隨附之圖式來描述本發明為達成目的所使 用的技術手段與功效，而以下圖式所列舉之實施例僅為輔 助說明，以利貴審查委員瞭解，但本案之技術手段並不限 於所列舉圖式。 請參閱圖四所示，係為本發明之多重區間反應器示意 圖。該多重區間反應器係將利用若干個帶有孔洞之隔板將 反應裝置塔體由單一反應區間分格成複數個反應區間。反 應裝置之結構包括有：一塔體41，其内具有複數個反應區 間40，每一個反應區間40内具有一惰性油介質以及一觸 媒體；一冷卻管體（未顯示），其係設置於該塔體内；以及 一氣體供應單元42，其係設置於該塔體之一側，該氣體供 應單元可供應合成氣體至該塔體内部，經過該複數個反應 區間而形成一含醇類氣體。該含醇類氣體系含有曱醇之成 1359699 本，明之多重區間反應器4,其係為一三相反應器， 該反應益上方為一氣流床43,下方為一漿液泡沫床44，該 塔體41底部係設置有一氣體輪送管道421與一氣體供應單 兀42相連結，使合成氣藉由氣體供應單元42輸入並流經 氣體輸送管道421進入反應器之塔體41内。該塔體41之 塔體内部以孔板裝置45水平橫向設置並固定於腔壁上該 孔板裝置45面積約等同於塔體41橫向面積，每個孔板裝 置45間=必然具有相同距離，故可形成任意大小之反應區 間40’每個反應區間4〇内均設置相同數量之反應觸媒 邮’使反應觸媒46之顆粒隨合成氣之氣流攪拌而上升並 形成反應觸媒顆粒分佈的均勻性。複數個反應區間40之間 為一連通设計而成之一氣體通道’使合成氣經反應觸媒46 反應過後上升通過所有反應區間40進人氣流床43。該複 數個反應區間均置於聚液泡洙床44 Θ，該聚液泡珠床44 #'為惰性油介質。該情性油介質可為石躐油或礦物油，但 不以此為限。 再二青參閱圖ϋ，係為本發明之反應區間結才籌配置示意 圖。該每個反應區間40頂部及底部均各設置有一孔板裝置 45 ’違孔板裝置45係為可拆式之裝置。該頂部及底部孔板 裝置45之孔洞47大小係為可承載反應觸媒46並可供合成 原料氣體通過’該孔板裝置45之孔洞47之直徑可為任意 尺寸設計’或可為由外往内逐漸放大或逐漸縮小設計方式 以承載不同財或不㈣性系列之反躺4 46。該反應觸 媒46係為-金屬觸媒，譬如銅觸媒等，但不以此為限。 惟以上所述者’僅為本發明之實施例而已，當不能以 1359699 之限定本發明所實施之範圍。即大凡依本發明申請專利範 圍所作之均等變化與修飾，皆應仍屬於本發明專利涵蓋之 範圍内，謹請貴審查委員明鑑，並祈惠准，是所至禱。 【0式簡單說明】 圖一至圖三係習知三相反應器示意圖。 圖四係本發明之多重區間反應器示意圖。 圖五係本發明之反應區間結構配置示意圖。 【主要元件符號說明】 1反應空間 21三相氣流床反應器 22循環泵 3單反應區間反應器 4多重區間反應器 φ 40反應區間 41反應器塔體 42氣體供應單元 421氣體輸送管道 4 3氣流床 44聚液泡沫床 45孔板裝置 46反應觸媒 47孔洞

Claims (1)

1. _lg ί年/月^日條正替拖百 十、申請專利範圍： ^ 反應裝置’其為—三相反應器，該反應器上方為-=机床，、下方為一漿液泡沫床，其特徵在於：該漿液泡 L床區域„又置有藉由該具複數個孔板裝置所分隔而成之 =數，反應區間者，該三相反應器容置在-塔體内，.一 冷:S體，其係設置於該塔體内，每個反應區間内均設 5反應觸媒’使該反應觸狀齡隨合錢之氣流授 二 升並升^成5亥反應觸媒顆粒分饰的均勻性，複數個 ，反應區間之間為—連通設計而成之—氣體通道，使人 該反應觸媒反應過後上升通過所有該反應區間ς 入σ亥氣流床。 载反應觸媒並使合成原料氣體通過。 圍第1項所述之反應裝置，其中該孔板裝 置之孔洞可為任意形狀與尺寸。 1 項所述之反應裝置’其中該複數個 反紅間L連通設計而成之—氣體通道。 L如申請專利範圍第1 述 反應區間具有相同之繼，其中該複數個 圍第5項所述之反應裝置，該惰性油 圍第5項所述之反應裝置，其中該義 8.種反應裴置，其包含有： /d年丨月G曰條正替換頁 一塔體’其内具有複數個反應區間，該每一個反應區 間内均具有一惰性油介質以及一觸媒體； 一冷卻管體，其係設置於該塔體内；以及 一氣體供應單元’其係設置於該塔體之一側，藉以供 應合成氣體至该塔體内部，經過該複數個反應區間 進而形成一含醇類氣體者； 其中每個反應區間内均設置—反應觸媒，使該反應觸媒之顆 粒隨合成氣之氣流攪拌而上升並形成該反應觸媒顆粒分佈的 均勻性，複數個該反應區間之間為一連通設計而成之一氣體 通道，使合成氣經該反應觸媒反應過後上升通過所有該反應 區間進入該氣流床。 丹甲該複數個 如申請專利範圍第8項所述之反應裝置 反應區間由複數個孔板裝置所分隔而成。 .如申請專利範圍第9項所述之反應裝置，盆中嗲 置之孔洞可承載反應觸媒並使合成原料氣體通過。、 .如申請專㈣圍第9摘述之反應 置之孔洞可為任意形狀與尺寸。 ，、以孔板裝 反如利範圍第8項所述之反應裝置，其中該複數個 反應區間之間為一連通設計而成之一氣體通道。 .如申請專利範圍第8項所述之反應裝置 介質可為石蠟油。 丨生油 其中該惰性油 .如申睛專利範圍第8項所述之反應聚置，其中該觸媒體 1359699 i年f月（？曰條正卷掉頁 - 係為一金屬觸媒。 、 16.如申請專利範圍第15項所述之反應裝置 觸媒係為銅觸媒。 17·如申請專利範圍第8項所述之反應裝置，其中該含醇類 氣體係含有曱醇之成分。