TWI430987B - 液氣相反應器系統 - Google Patents

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TWI430987B TW096135403A TW96135403A TWI430987B TW I430987 B TWI430987 B TW I430987B TW 096135403 A TW096135403 A TW 096135403A TW 96135403 A TW96135403 A TW 96135403A TW I430987 B TWI430987 B TW I430987B
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Andrea Gnagnetti
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Description

液氣相反應器系統 相關申請案之交互參照
本案請求美國臨時專利申請案申請日2006年9月22日之權益。
發明領域
本發明係關於液氣相反應器系統以及進行液氣相反應之方法。此等反應包括於同一個反應器內部之液相成分及氣相成分，諸如於一液相反應介質中之芳香族烷烴(例如對二甲苯)之氧化。
 發明背景
本發明係關於液氣相反應器系統以及進行液氣相反應之方法。此等反應包括於同一個反應器內部之液相成分及氣相成分，諸如於一液相反應介質中之芳香族烷烴(例如對二甲苯)之氧化。
液氣相反應器系統為技藝界眾所周知，典型包含有任選的輔助設備之一反應容器。包括攪動裝置之反應容器偶爾也稱作為「攪拌槽反應器」或單稱為「STR」；而包括含氧氣體噴灑器之反應容器稱作為「液體氧化反應器」或「LOR」(也參考美國專利案5,108,662及5,536,875)。此等反應器系統常用於發酵、氫化、光氣法、中和、氯化、及氧化反應，於該等反應中需要讓液相成分與氣相成分間作緊密接觸。為了改善液相成分與氣相成分間之質量轉移，經常於反應容器內部含括攪動裝置。例如K.Kar及L.Piras之WO 01/41919，公告日期2001年6月14日，說明一種包括一攪動系統之液氣相反應器系統，該攪動系統包含一導流管以及軸向葉輪與徑向葉輪的組合來改善氣相成分與液相成分之混合。同理，2006年1月10日核發給A.Gnagnetti、K.Kar及L.Piras之US 6,984,753說明一種用來於一裝配有一攪動裝置之反應容器內部氧化二甲苯類之液氣相反應器系統，攪動裝置包括有多個拋物線形葉片之氣體分散徑向葉輪(例如貝克渦輪(Bakker Turbine)BT6型號)與於向下泵送模式操作之軸向葉輪(例如節距葉片葉輪)之組合，此處含氧氣體係經由接近軸向葉輪梢端之噴嘴噴灑。於一個實施例中，空氣係通過對二甲苯、乙酸、催化劑(亦即鈷及錳)以及引發劑(溴陰離子)之液相反應介質噴灑。放熱氧化反應所產生之熱係藉溶劑以及對二甲苯氧化所產生之水(亦即「反應水」)之氣化而耗散。反應容器之溫度係藉溶劑及反應水之氣化而耗散以及藉頂上空間蒸氣之冷凝液流之循環來控制。容器內部之反應條件通常係維持於約180－205℃及約14－18巴壓力。粗產物對苯二甲酸係透過結晶及過濾而由反應產物流出流回收。
Lee之US 5,102,630說明類似之反應器系統及氧化反應，其中氣化後的溶劑及反應水向上由反應器送出至頂上空間冷凝器系統，於該處至少部分蒸氣被冷凝且經由來自於容器頂部之一導管而回送反應容器。Huber等人之US 5,099,064揭示一種類似方法，其中一冷凝器係與一分離系統組合，用來由冷凝產物中分離出富含溶劑部分，然後與新鮮液體進給蒸氣組合，再度被導入容器下側或容器底部之位在容器內部之液面高度下方位置。同理，Housley等人之US 6,949,673說明一種經修改之系統，其中冷凝產物可透過流出吊環而返回反應容器頂上空間，及/或透過一分開進給管線或介於既有的進料流混合而被回送液相反應介質位於反應容器中之液面高度下方位置。
多種液氣相化學反應產生固相反應產物。例如，對二甲苯於乙酸內部之催化氧化可製造對苯二甲酸晶體。於工業規模反應器系統中，大部分對苯二甲酸晶體維持懸浮於液相內部。但晶體可能堆積於反應器壁面上(「壁面穢垢」)，晶體也可能連同其它上升蒸氣中的固體碎屑一起夾帶，結果導致冷凝器進氣管的堵塞(「冷凝器堵塞」)。多項此等問題說明於US 2004/0234435，公告日期2004年11月25日。
使用一吊環來將冷凝產物分散返回反應容器，可減少壁面穢垢及冷凝器堵塞；但習知吊環設計只提供輕度改善。舉例言之，此等應用中所使用之習知吊環包含一旋轉中之平坦圓盤，具有多個由該盤之中心輪轂至其外周邊沿徑向方向向外延伸之多個垂直升高之筆直葉片。吊環係位於容器之上「頂上空間」區段。冷凝產物係透過位在旋轉中之吊環上方之一導管而回送該容器。冷凝產物被進給至該吊環上，隨後被「拋擲」或徑向向外分布於整個容器。此種吊環之一項缺點為大部分冷凝產物只能於容器之有限截面分布，極少有冷凝產物實際上到達反應器壁面。第二項缺點為液體傾向於以大型液滴，而非精細分割之液滴分布。結果，此種系統遭遇壁面穢垢、冷凝器堵塞以及冷凝產物與液相反應介質之混合不良。此外，發明人發現比較經由於位在液面高度下方之液體入口將冷凝產物回送容器(例如伴以輸入新鮮液相反應介質)，前述吊環於耗散由放熱反應所產生之熱量較為無效。例如使用芳香族烷烴之放熱氧化反應，反應所產生之大量熱係於液相反應介質之中段被冷凝。此等「熱點」導致非期望的反應，溶劑的耗用，以及蒸氣產生的增加，全部皆促成操作成本的升高及效率的降低。發明人額外進行研究也驗證比較經由於容器之液面高度下方的一點，透過一液體進給管線來回送冷凝產物，諸如使用導入新鮮液體反應介質之進給管線，使用此種吊環提供冷凝產物與液相反應介質之較非有效混合。
前述吊環係與如液氣相反應器系統所使用之液體分布相關聯。吊環也用於非類似技術，諸如涉及砂與其它固體的混合技術，例如參考美國專利案4,453,829及4,808,004。
 發明概要
本發明之一個實施例為一種包括一反應容器、一液體入口及一吊環之液氣相反應器系統。該吊環包含一上水平表面，其包括沿一彎曲路徑於徑向向外延伸之多個垂直升高葉片，該等葉片可將液體(例如新鮮進料、冷凝產物等)有效分布至反應容器。於又另一個實施例中，發明為一種於一液氣相反應器系統內部氧化一有機反應物之方法。也揭示其它實施例。雖然本發明可寬廣應用於進行涉及氣相及液相二者之反應，例如發酵、氫化、光氣法、中和、及氯化；但本發明特別可用於芳香族烷烴諸如對二甲苯之氧化。
圖式簡單說明
第1圖為一種液氣相反應器系統之一個實施例之示意圖。
第2圖為本吊環之一個實施例之透視圖。
第3圖為本吊環之另一個實施例之透視圖。
 較佳實施例之詳細說明
本發明包括一種液氣相反應器系統以及一種於一液氣相反應器系統內部氧化一有機反應物之方法。反應器系統包括一反應容器，於此處也簡稱為「容器」或「反應器」。容器本身對本發明並無特殊限制，可包含多種沸騰型反應器組態。如同大部分反應系統，該化學方法之本質將決定容器及輔助設備之組態及組成材料。舉例言之，不銹鋼材料或鈦材料常用於高度腐蝕性化學製程；而以碳為主之鋼則適用於非腐蝕性環境。用於大部分用途，容器包括一圓形截面諸如垂直校準之工作缸，該工作缸具有與該頂上空間區相對應之一上區段以及與容器內部之該液相反應介質之液面高度相對應之一下區段。
為了有助於若干本發明之實施例之進一步說明，現在參照第1圖，第1圖為大致顯示於10之液氣相反應器系統之簡化示意圖。系統10包括一容器11，容器11具有垂直校準之圓柱形組態具有一內部直徑「T」、一上區段12及一下區段14。容器11顯示為包括一液相反應介質16，其典型包含一溶劑，一種或多種反應物，以及可能之催化劑及其它成分。液相反應介質16可包括懸浮固體、分散液、以及不相溶混之液體連同溶解之氣體之組合物。用於第1圖之目的，上液面高度18分隔容器之上區段12及下區段14。
雖然並非對本發明之全部實施例為必須，第1圖之反應器系統包括一攪動裝置，包含沿容器11之軸線由上區段12延伸至下區段14之傳動軸20。軸線較佳為垂直設置，且係位於容器內部之中央位置。傳動軸20可藉位在容器11外部之習知馬達22來驅動。傳動軸20典型為具有圓形截面之圓柱體，但也可使用其它組態，例如多角形、橢圓形等。攪動裝置包括固定於容器11之下區段14中之傳動軸20之上葉輪24及下葉輪26。雖然顯示兩個葉輪，但常用一個、兩個或多個葉輪，適用於本發明。雖然作大致顯示，但多種特定類型之葉輪為技藝界所常用，且適用於本發明之多個實施例。舉例言之，US 6,984,753說明一種攪動裝置包括非對稱徑向葉輪與軸向葉輪之組合，例如一上有節距葉片葉輪以及一下徑向葉輪，該下徑向葉輪包含多個拋物線形葉片由一圓盤於徑向方向延伸，各個葉片有一頂弧比其底弧更長。此型攪動裝置係以向下流動模式操作，且係適用於若干本發明之實施例，併入此處以供參考。如參照第2圖進一步說明其細節，反應系統10額外包括具有直徑「D」之一吊環28固定於容器11之上區段12之傳動軸20。如此，單一傳動軸20可作為吊環28及混合葉輪24/26二者之功能。
容器11包括與一冷凝器32作流體連通之一蒸氣出氣口30，該冷凝器32又透過第一液體入口34及第二液體入口36而與容器11作流體連通。冷凝器32典型係位於容器11外部。第二液體入口36顯示為於低於液面高度18之一位置進入容器11前，於連接閥「V」與新鮮液體反應介質入口38作流體連通。雖然顯示包括兩個液體入口34/36，但本發明之若干實施例只需要來自於冷凝器32(或其它液體來源，諸如新鮮液體進料)之一第一液體入口34。其它實施例具有包括額外入口之組態，其中冷凝產物係透過位在容器11之液面高度下方之一個位置之一液體入口而返回容器，該冷凝產物可與新鮮液體反應介質進料組合或否。蒸氣出氣口30、第一液體入口34、第二液體入口36、新鮮液體反應介質38、連接管路及加壓閥(只示意顯示)及冷凝器32可選自於業界習知應用於特定化學製程之習用者。雖然圖中並未顯示，但冷凝器可組合或結合其它單元操作，包括溶劑汽提器、蒸餾裝置及/或其它習知分離裝置來冷凝及分離蒸氣成分。於一個實施例中，富含溶劑相返回容器，而缺乏溶劑相被送至廢料處理。廢料處理包括含催化劑回收之額外單元操作。非可冷凝成分可被通風，及/或送至額外單元操作諸如滌氣器、焚化器及氣體膨脹器。
反應器系統包括用來控制冷凝產物流至容器之一冷凝產物控制裝置39。此種液體控制裝置為業界人士眾所周知，包含一閥，該閥可藉手動控制或視需要可聯結至一控制裝置諸如一電腦，用來基於操作條件，諸如內部操作溫度、進料速率、壁面穢垢等，來調節流量及流動方向。更特別基於於液相反應介質16測量得之容器之內溫，冷凝產物可藉冷凝產物控制裝置39而分配於第一液體入口34與第二液體入口36間。換言之較高百分比之返回至容器之冷凝產物(「回流冷凝產物」)可被導引至第二液體入口36來耗散更多內部熱量；或若檢測得壁面穢垢或冷凝產物堵塞，則冷凝產物可經由第一液體入口34被導引至容器。於一個實施例中，冷凝產物控制裝置39包含定位於遍布反應器系統10且聯結至電腦(圖中未顯示)之內部感測器，該等內部感測器係藉閥(圖中未顯示)來控制來自於冷凝器32之冷凝產物流。
氣體進氣口40將氣體分配至容器11內部之期望之位置。雖然並非於全部本發明之實施例所需，氣體進氣口40常用於氧化反應，典型將含氧氣體例如氧氣、空氣、富氧空氣等輸送至接近下葉輪26之一個或多個位置。各種組態皆適用，包括導引入氣體之多個氣體進氣口40位於容器11內部之多個位置。氣體噴灑器40典型包括一遠端氣體盛裝槽及幫浦(圖中未顯示)連同至該容器之進氣口及排放噴嘴或「噴灑器」(圖中未顯示)。
產物出口41典型係位於容器11之下區段14，用來將反應產物流出流由容器中移出。此種反應產物流出流經常包含呈漿液、分散液或乳液形式之有若干固體含量之液體。
第2圖顯示本吊環28之一個實施例之透視圖。吊環28大致上包含圓盤狀結構。雖然於圖中顯示為圓形，但吊環可呈其它形狀，例如橢圓形、矩形等。於該種情況下，後文述及「徑向」一詞須瞭解係表示由接近中心之一點延伸至外周邊。須瞭解用來述及吊環28或上水平表面46之「中心」一詞包括涵蓋轉軸之一區，該中心可與幾何中心不同。吊環28包括取中於傳動軸20通入其中之縱軸「A」之一中心開口42。一輪轂44或類似之裝置可用來將吊環28固定於傳動軸20。雖然顯示為圓形，但中心開口42可具有其它形狀，例如橢圓形、矩形，但較佳係與傳動軸20之截面形狀相對應。吊環28包括一上水平表面46。雖然顯示為平坦光滑，該表面可包括脊、槽、或其它組態。雖然於圖中輪轂44顯示為位在於上水平表面46之表面上，但輪轂44可位在於其它位置，包括上水平表面46下方。多個垂直升高之葉片48或「葉片」係沿一彎曲路徑由上水平表面46之中心於徑向向外延伸。各個葉片之彎曲路徑較佳係相對於旋轉方向(以縱軸「A」為中心)界定一凸面弧，如第2圖之大箭頭表示。葉片48較佳為垂直於上水平表面46定向之薄壁結構，且具有均勻高度「H」及均勻曲率。但葉片48沿其長度方向之高度改變，葉片間之高度可改變，可傾斜或相對於上水平表面46以非垂直方向定向，且可沿其長度之曲率改變，及/或於個別葉片間之曲率改變。葉片48有位置相鄰於上水平表面46中心之一第一端50，沿一彎曲路徑於徑向方向向外延伸至位置相鄰於上水平表面46之外周邊之一第二端52。雖然葉片48之第一端50係由中心開口42或輪轂44直接向外延伸，但第一端50較佳係與其隔開，且界定位置取中於上水平表面46中心之一液體接納區段54之外周邊。注意葉片48之第一端50可垂直於上水平表面46，但非必要。第一液體入口34較佳位在液體接納區段54的正上方，故被導入容器11之冷凝產物或其它液體被進給至吊環28之液體接納區段54上。須瞭解多個液體入口可用來於液體接納區段54周圍位置配送液體。雖然於圖中顯示為光滑面，但與液體接納區段54相對應之上水平表面46部分可包括一同心槽道或類似之協助液體分配的結構。液體接納區段54協助液體分配於上水平表面46上，且特別係分配於個別葉片48間。
第3圖顯示吊環28之另一個實施例。第3圖之實施例與第2圖之實施例共享多項共通特徵，為求方便，類似特徵標示以相同之參考號碼。與第2圖相反，於第3圖之實施例中，第一液體入口34於接近末端為彎曲，讓液體被導向傳動軸20。此外，輪轂(圖中未顯示)係位在於上水平表面46下方。與第2圖之實施例之額外區別，第3圖之實施例包括一杯56，該杯56包含由相鄰於上水平表面46之位置向上延伸之一垂直壁，且係以吊環中心為中心同心定位。杯56包括接納來自於第一液體入口34之液體之一開放上區段，以及位置相鄰於上水平表面46之至少一個開口58，用來分配液體於吊環28之上水平表面46。杯56提供環繞液體接納區段54之一部分障體或包圍體。杯56可固定(例如熔接)至葉片48之第一端50。雖然杯56具有與葉片48約略相等高度，但於該具體實施例中，杯並未一路向下延伸至上水平表面46，如此形成一個相鄰於上水平表面46之開口。如此，被導入於杯56之液體被收集於液體接納區段，通過開口58以相對均勻方式徑向向外分布於上水平表面46上。於另一個實施例中(圖中未顯示)，杯具有與葉片不同之高度，及/或可向下延伸入與上水平表面46接觸，於該種情況下，開口58可包含貫穿杯之垂直壁之一個或多個開縫、孔口或其它孔隙來允許液體於徑向向外通過至上水平表面46上。
與液氣相反應器系統所使用之習知吊環比較，本液體接納區段54配送更多液體於吊環28之上水平表面46之大部分上，結果導致於個別葉片48間之液體的更均勻分布。於操作中，吊環28之彎曲葉片48提供環繞容器11之整個截面區液體分布的改良，藉此減少壁面穢垢。此外，彎曲葉片48提供更為均勻之液滴分布，如此改良：i)與容器中之液相反應介質的混合；ii)與於容器11上區段中夾帶於蒸氣中之固體附聚；以及iii)與蒸氣之熱量轉移及質量轉移。因本吊環分配液體於容器之截面積更有效，故處理壁面穢垢及/或冷凝物堵塞所需之總液體量減少。如此，於本發明之若干實施例中，顯著部分被導入容器之液體可被轉向入位置低於容器之液面高度之液體入口。本發明之此一態樣特別可用於使用溶劑諸如水性酸如乙酸合稱為「液體反應介質」來氧化芳香族烷烴，諸如二甲苯(包括但非限於對二甲苯、間二甲苯、鄰二甲苯、及其各種組合)。使用此等反應，氧分子源(例如含氧氣體、氧過氧化物等)被導入一反應容器內部之液體反應介質中。所得反應為放熱反應，所產生之熱量氣化被收集於液體反應介質液面高度上方之容器上區段中之反應水及溶劑。蒸氣經過冷凝，經由至少兩個途徑返回液體反應介質，一吊環係位在容器之上區段，以及一液體入口係位在液體反應介質液面高度下方之容器下區段。此種放熱反應傾向於發展出「熱點」或於液體反應介質內部之局部較高溫度區域。當裝配有包括彎曲葉片之本吊環時，返回容器之冷凝產物之少於50%，且更佳少於30%須透過吊環返回，來有效減輕壁面穢垢及/或冷凝產物堵塞。結果，大於50%且更佳大於70%所返回之冷凝產物可藉位在於容器下區段之液體入口而被導入液體反應介質內部。如前文說明，經由位在容器下區段之一液體入口而導入冷凝產物，於減少液體反應介質內部之「熱點」較為有效。如此，經由最佳化反應參數，反應參數諸如溫度、重量梯度、及重量轉移係數相依性變數，該反應系統更為密切類似恆定化學電位條件，而未顯著造成壁面穢垢或冷凝產物堵塞。於此等最佳反應條件下操作，減少非期望之反應及溶劑的耗用，同時減少維持期望之操作溫度所需之氣化總量。
本反應器系統主要係參照附圖所示較佳實施例作說明；但熟諳技藝人士瞭解多項不同組態也適用於本發明且係落入於本發明之範圍。例如，US 6,984,753所述之大致系統組態用於芳香族烷烴之氧化為特佳，該案以引用方式併入此處；但也適用不同型攪動葉輪、泵送模式(亦即向上泵送流相對於向下泵送流)、氣體噴灑器、導流管等。此外，若干本發明之實施例不包括某些輔助設備，諸如攪動裝置，於該種情況下，傳動軸較佳只延伸至容器的上區段來旋轉一吊環。此外，傳動軸並未通過吊環之中心開口，反而可透過其它手段固定，例如對接熔接至該吊環之上水平表面。舉個額外實例，第一液體入口34可用來導入新鮮液體反應介質而非導入冷凝產物。換言之，於本發明之一個實施例中，冷凝環路(30、32、36)並非本發明之必要態樣。於另一個實施例中，全部冷凝產物皆係經由吊環而回送容器11，並無任何部分係透過第二液體入口36回送。於又另一個本發明之實施例中，未包括氣體進氣口40，諸如氧化反應係利用液相氧過氧化物作為分子氧來源，於該種情況下，氧過氧化物係透過一液體入口而被導入。
特定液氣相反應器系統之組態將依據特定化學製程及操作規模決定。但大致上，吊環典型有2至16個葉片，但較佳為6、7、8、9、或10個葉片環繞吊環之上水平表面均勻隔開。吊環較佳為圓形，具有直徑「D」；容器較佳實質上為圓柱體，具有內徑「T」，其中D/T係由約0.05至0.7，更佳由約0.1至0.5。葉片如由吊環之上水平表面垂直測量，共享均勻垂直高度「H」，其中H/D係由約0.01至1。各個葉片較佳係沿具有曲率半徑「R」及弧長「L」之實質恆定曲率之一彎曲路徑延伸，其中R/D關係係由0.01至1000，以及L/D關係係由約0.01至3.14。於一較佳實施例中，R/D、L/D及H/D彼此相同或相異，但分別係選自於約0.1至1，但更佳分別係由約0.1至0.5。
本發明之第二環可使用習知製造方法，例如澆鑄、熔接等而由習知材料例如鋼、鈦、塑膠等製成。如前文說明，特定組成材料將依據化學方法之本質決定，例如腐蝕環境典型要求使用鈦或不銹鋼；而非腐蝕環境則有機會使用較為廉價的材料，例如以碳為主之鋼。依據容器之大小及組態決定，吊環可由數個節段所組成，各個節段係於容器內部例如藉將各區段以栓接或熔接而於容器內部組合。於例如藉熔接、栓接、使用黏著劑等，於容器內部組裝各個圓盤節段之前，葉片較佳係固定入吊環之上水平表面。於多個工業規模系統中，吊環將由鋼製成，葉片係熔接至吊環之上水平表面，吊環之多個圓盤節段係共同栓接於容器內部。經由使用螺栓及習知輪轂內部之相對應之接納孔隙來將吊環固定至容器內部之一傳動軸。
本液氣相反應器系統可用來進行於同一個容器內部涉及液相成分及氣相成分之寬廣多項化學方法。舉例言之，本反應器系統可用於發酵、氫化、光氣法、中和、氯化、及氧化反應，特別可用於芳香族烷烴之氧化。
存在於容器之氣相可由外部來源添加，例如經由氣體噴灑器添加，可呈直接反應產物而產生，及/或可由氣化部分液相反應介質之反應熱獲得。同理，存在於容器之液相可由外部來源例如經由液體入口添加，藉冷凝而於原位產生，及/或經由反應諸如由對二甲苯氧化製造反應水所產生。特殊反應之反應物可呈液相、氣相或其組合而被導入容器內。液相典型包含一反應介質，包括溶劑、一種或多種反應物、催化劑、引發劑等。
舉例言之，本反應器系統特別適合用於芳香族烷烴之氧化。「芳香族烷烴」一詞意圖表示經以一個或多個各自含1至4個碳原子之烷基(例如甲基、乙基、丙基、異丙基、及丁基)取代之芳香環。特佳包括但非限於：甲苯、對二甲苯、間二甲苯、鄰二甲苯、及三甲苯類；但以對二甲苯為較佳芳香族烷烴。
氧化較佳係藉添加分子氧來源而達成。典型係藉氣體噴灑器將含氧氣體導入容器內部之液體反應介質中而達成。雖然可使用純氧或高氧含量空氣，但以空氣為佳。其它適用之途徑包括通過液體入口而將液相氧過氧化物添加至液體反應介質中。熟諳技藝人士瞭解於本發明之內文中，也可使用其它分子氧來源。
較佳氧化產物包括芳香族羧酸類諸如：苯甲酸、鄰苯二甲酸、間苯二甲酸、對苯二甲酸(例如1,4－苯二羧酸)、苯三羧酸、偏苯三酸(1,2,4－苯三羧酸)、2,6－毡二羧酸。
芳香族烷烴之氧化典型係於純酸或水性酸溶劑中進行，酸諸如苯甲酸或C2 －C6 脂肪酸，例如乙酸、丙酸、正丁酸、正戊酸、三甲基乙酸、己酸、及其混合物。較佳酸溶劑為水性乙酸。
芳香族烷烴之氧化反應可借助於催化劑的使用。舉例言之，對二甲苯之氧化經常係藉可溶於選定溶劑之鈷化合物與錳化合物或錯合物之混合物來催化。溴陰離子也可用作為引發劑。常見溴陰離子來源包括：四溴乙烷、HBr、MeBr(此處「Me」為選自於鹼金屬族及/或Co及/或Mn之金屬)及NH4 Br。
對二甲苯之氧化較佳係於約180℃至205℃之溫度於約14巴至18巴，使用空氣於水性乙酸進行。
本發明已經參照多個實施例作說明。但熟諳技藝人士須瞭解可未悖離如申請專利範圍所界定之本發明之精髓及範圍而對本發明做出修改及變化。
10．．．液氣相反應器系統、系統
11．．．容器、反應容器
12．．．上區段
14．．．下區段
16．．．液相反應介質
18．．．上液面高度
20．．．傳動軸
22．．．馬達
24．．．上葉輪
26．．．下葉輪
28．．．吊環
30．．．蒸氣出氣口
32．．．冷凝器
34．．．第一液體入口
36．．．第二液體入口
38．．．新鮮液體反應介質入口
39．．．冷凝產物控制裝置
40．．．氣體進氣口
41．．．產物出口
42．．．中心開口
44．．．輪轂
46．．．上水平表面
48．．．縱向升高葉片
50．．．第一端
52．．．第二端
54．．．液體接納區段
56．．．杯
58．．．開口
D．．．直徑
T．．．內部直徑
V．．．連接閥
第1圖為一種液氣相反應器系統之一個實施例之示意圖。
第2圖為本吊環之一個實施例之透視圖。
第3圖為本吊環之另一個實施例之透視圖。
10．．．液氣相反應器系統、系統
11．．．容器、反應容器
12．．．上區段
14．．．下區段
16．．．液相反應介質
18．．．上液面高度
20．．．傳動軸
22．．．馬達
24．．．上葉輪
26．．．下葉輪
28．．．吊環
30．．．蒸氣出氣口
32．．．冷凝器
34．．．第一液體入口
36．．．第二液體入口
38．．．新鮮液體反應介質入口
39．．．冷凝產物控制裝置
40．．．氣體進氣口
41．．．產物出口
D．．．直徑
T．．．內部直徑

Claims (15)

  1. 一種液氣相反應器系統，包含：包括一上區段及一下區段之一反應容器；位於該容器之上區段之一第一液體入口；延伸貫穿該容器之上區段之至少一部分之一傳動軸；固定於該傳動軸上且係位於該容器之上區段中與該第一液體入口下方之一吊環，其中該吊環包含一上水平表面，其包括沿一彎曲路徑而徑向向外延伸之多個垂直升高葉片。
  2. 如申請專利範圍第1項之反應器系統，其中該吊環包含位置環繞該上水平表面之中心之一液體接納區段，以及其中該等葉片係沿一彎曲路徑，由位置相鄰於該液體接納區段外周邊之一第一端徑向向外延伸至位置鄰近該吊環之外周邊之一第二端延伸。
  3. 如申請專利範圍第2項之反應器系統，其中該第一液體入口係設置於該液體接納區段上方，讓離開該第一液體入口之液體係被導引入該液體接納區段。
  4. 如申請專利範圍第3項之反應器系統，其中該吊環包括一杯，該杯包含以該上水平表面中心為中心同心設置且係包圍該液體接納區段之至少一部分之一垂直壁，其中該杯包括位置相鄰於該上水平表面之至少一個開口。
  5. 如申請專利範圍第4項之反應器系統，其中該吊環包含一中心開口，其中該傳動軸係延伸入該中心開口內。
  6. 如申請專利範圍第5項之反應器系統，其中該吊環之上 水平表面為實質上圓形，具有直徑(D)，該等葉片各自係沿具有曲率半徑(R)及弧長(L)之實質上恆定曲率之一彎曲路徑延伸，其中該關係式R/D係由0.01至1000，以及L/D係由0.01至3.14。
  7. 如申請專利範圍第6項之反應器系統，其中該等關係式R/D及L/D可彼此相同或相異，及各自由0.1至1。
  8. 如申請專利範圍第7項之反應器系統，其中該反應容器為具有內部直徑(T)之實質上圓柱形，該吊環之上水平表面為具有直徑(D)之實質上圓形，其中該關係式D/T係由0.05至0.7。
  9. 如申請專利範圍第8項之反應器系統，其中該吊環包括2個至16個葉片，各葉片具有距該上水平表面之垂直高度(H)，其中該關係式H/D係由0.01至1。
  10. 如申請專利範圍第9項之反應器系統，進一步包含：於該反應容器之下區段之一第二液體入口；位於該反應容器之上區段之一蒸氣出口；與該蒸氣出口、該第一液體入口及該第二液體入口作流體連通之至少一個冷凝器；以及用來控制冷凝產物經由該第一液體入口及第二液體入口由該冷凝器流至該反應容器用之一冷凝產物控制裝置。
  11. 一種液氣相反應器系統，包含：一反應容器，其具有有內部直徑(T)之垂直定向之圓柱形內表面，及一上區段及一下區段； 位於該容器之上區段之一第一液體入口；位於該容器之下區段之一第二液體入口；位於該容器之下區段之一產物出口；位於該容器之上區段之一蒸氣出口；與該蒸氣出口、該第一液體入口及該第二液體入口作流體連通之至少一個冷凝器；用來控制冷凝產物經由該第一液體入口及第二液體入口由該冷凝器流至該反應容器用之一冷凝產物控制裝置；貫穿該容器之上區段及下區段垂直延伸之一傳動軸；固定於該傳動軸上且位於該容器之下區段之至少一個混合葉輪；一吊環，其包含具有直徑(D)之一實質上圓形的上水平表面，一中心開口，以該中心開口為中心同心定位之一液體接納區段，具有實質上均勻高度(H)之沿一彎曲路徑徑向向外延伸之多個縱向升高葉片，該路徑為具有曲率半徑(R)之恆定曲率以及由位置環繞該液體接納區段之外周邊之一第一端延伸至相鄰於該吊環之外周邊之一第二端之一弧長(L)；其中該傳動軸係垂直延伸貫穿該中心開口，且係固定於該吊環於該容器之上區段中於該第一液體入口下方，故由該第一液體入口送出之液體係被導引入該液體接納區段；以及其中關係式R/D及L/D可彼此相同或相異，且各自 係由0.1至1；以及其中該等關係式D/T及H/D可相同或相異且各自係由0.1至0.5。
  12. 一種於一液氣相反應器系統內部氧化芳香族烷烴之方法，該方法包含下列步驟：設置具有一上區段及一下區段之一容器；將包含芳香族烷烴之液體反應介質導引入該容器內部；將分子氧來源導引至該容器內部之該液體反應介質；冷凝形成於該液體反應介質上方之至少部分蒸氣；將至少部分冷凝產物回送於該容器內部之該液體反應介質；其中多於50%所回送之冷凝產物係經由位於該容器下區段中於該容器內部之液體反應介質之液面高度下方之一液體入口而被導引至該液體反應介質，以及少於50%之所回送之冷凝產物係經由位於該反應容器之上區段中，於該容器內部之液體反應介質之液面高度上方之吊環而被導引至該液體反應介質。
  13. 如申請專利範圍第12項之方法，其中多於70%所回送之冷凝產物係經由位於該容器之下區段之一液體入口而被導引至該液體反應介質，以及少於30%所回送之冷凝產物係經由位於該反應容器上區段中，於該容器內部之液體反應介質液面高度上方之一吊環而被回送。
  14. 如申請專利範圍第13項之方法，其中該經由一吊環回送 部分冷凝產物之步驟包含當一吊環係以一縱軸為中心旋轉時配送冷凝產物之步驟，其中該吊環包含一上水平表面，該表面包括沿一彎曲路徑而由該縱軸向外延伸之多個縱向升高之葉片。
  15. 如申請專利範圍第14項之方法，其中該芳香族烷烴包含對二甲苯，以及該液體反應介質進一步包含乙酸。
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