专利名称：一种多级反应器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种适用于气-液和气-液-固多相反应体系的反应器，尤其涉及一种多级反应器。
背景技术：
气-液和气-液-固反应体系广泛应用于化工、能源、环境、生化等许多领域，通常采用的反应器包括搅拌釜、鼓泡床和气升式环流反应器。在这三种反应器中，搅拌釜应用最为灵活，由于外加机械搅拌，气泡小而均匀，液相湍动剧烈，有良好的混合特性和较高的相间传质速率，容易保证固体催化剂的均匀悬浮，催化剂有效利用率高。搅拌釜也有明显的缺点由于有活动部件，对密封要求严格；搅拌桨减少了可安装换热构件的反应器体积；很难用于大规模过程。鼓泡床和气升式环流反应器不需机械搅拌，与搅拌釜相比具有如下优点1)结构简单，没有活动部件，减少了通过密封部分对反应体系造成污染或引起泄漏的可能性；2)反应器清洗和维修容易；3)不需外加机械搅拌，气体即可起到一定的搅拌作用。由于以上原因，在大规模的气-液和气-液-固过程中，一般选用鼓泡床反应器或气升式环流床反应器，典型的包括费托合成、浆态床甲醇合成、浆态床二甲醚合成、废水处理、加氢过程、氧化过程等。
搅拌釜、鼓泡床和气升式环流反应器中的液相返混都很大，其中搅拌釜反应器中液相基本为全混流、釜内液相浓度相同，气升式环流反应器中由于液体循环速率通常远大于液体进料速率，因此液相也接近为全混流。相比较而言，鼓泡床反应器中液相返混略小于搅拌釜和气升式环流反应器，但由于鼓泡床内中心区域液体向上流动、边壁区域液体向下流动，液相返混仍然十分显著。由本领域公知的反应器理论可知，在连续反应器中，对于反应级数大于零的反应过程，液相返混越大，达到一定转化率所需的反应器体积就越大。这导致以下不利的结果首先，反应器体积增大使设备固定投资和加工难度增大，尤其对于高温、高压反应过程更为突出；其次，反应器体积增大使物料的停留时间和反应时间增加，而一些反应过程中反应时间过长会导致副反应显著增加，影响反应效果；最后，反应器体积增加使过程效率降低，能耗增加。
为减小反应器中液相物料的返混，通常采用多釜串连反应器，即将多个搅拌釜串连起来进行操作。当串连釜数增加时，液相物料的停留时间分布变窄，当串连釜数足够大时，液相物料的停留时间分布逐渐接近平推流反应器中液相物料的停留时间分布，液相物料的返混趋于零。但是，多釜串连反应器结构和操作等都较为复杂，特别是对于高温高压过程，设备投资很高，反应器操作可靠性下降。专利02100451.X公开了一种多级环流反应器，该技术方案通过在导流筒上打孔或将导流筒分段并加入折流板，形成围绕导流筒各段和导流筒总体进行的环流运动。专利02100451.X所公开的技术方案目的在于解决传统内环流反应器气含率小、气液传质效率低的问题，由于仍存在围绕导流筒总体进行的整体循环流动，反应器内的液体物料仍处于高度的返混状态，因此不能解决由于返混所导致的反应器效率低、物料停留时间分布宽、反应推动力下降等问题。
综上所述，开发一种结构简单、液相返混小、反应转化率高、换热能力强、反应器效率高的新型反应器具有重要的工业应用价值。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于气-液和气-液-固多相反应过程的多级反应器，该反应器结构简单、液相返混小、反应转化率高、换热能力强、反应器效率高，在反应器出口转化率一定时使反应器体积明显减小，或在反应器体积保持不变时液相反应器的转化率明显增大。
本发明的上述目的是通过如下技术方案实现的一种多级反应器，依次包括气体进口，气体分布器，液体进口，反应器床体，液体出口，气体出口，其特征在于所述的反应器至少分成两级，相邻两级反应器之间通过级间构件连接，所述的级间构件由级间构件板及分布在其上面的构件流动通道构成，所述的构件流动通道总截面积占所述级间构件下面一级反应器横截面积的0.1～20％。
本发明中所述的级间构件上的构件流动通道可以是通孔型、锥帽型、烧结管型或通管型流动通道中的一种或几种组合。
根据本发明的另一优选实施例，当流动通道为通管型或为通管型与通孔型、锥帽型、烧结管型中一种或几种组合时，通管型流动通道总截面积占反应器横截面积的0.2～10％，通管长50～2000mm，其中在级间构件板下边缘以下的长度为50～1500mm。
反应器每级均可采用鼓泡床、中心气升式环流床和环隙气升式环流床中的任意一种。
根据本发明的另一优选实施例，反应器每级为鼓泡床，构件流动通道在级间构件板上均匀分布。
根据本发明的另一优选实施例，反应器每级均为中心气升式内环流床，每级内设置有导流筒，各导流筒同轴固定；各导流筒上边缘与其上面相邻的级间构件板的下边缘之间的距离与床体直径之比为0.2～2，导流筒下边缘与其下面相邻的级间构件板的上边缘之间的距离与床体直径之比为0.2～2；在级间构件板上与导流筒对应的范围内设置的流动通道的截面积占总流动通道截面积的60～100％；根据本发明的另一优选实施例，反应器每级均为环隙气升式内环流反应器，每级内设置有导流筒，各导流筒同轴固定；各导流筒上边缘与其上面相邻的级间构件板下边缘之间的距离与床体直径之比为0.2～2，导流筒上边缘与其下面相邻的级间构件板上边缘之间的距离与床体直径之比为0.2～2；在级间构件板上与反应器床体和导流筒之间的环隙对应的范围内设置的流动通道的截面积占总流动通道截面积的60～100％。
根据本发明的另一优选实施例，当反应器每级为环隙气升式内环流床时，可以在级间构件板上与导流筒对应的范围内设置有导流板，以及在气体分布板上与导流筒对应的范围内设置有导流板，该导流板的对称轴与级间构件板的对称轴重合；当反应器每级为中心气升式内环流床时，可以在级间构件板上与反应器床体和导流筒之间环隙所对应的范围设有导流板，以及在气体分布板上与反应器床体和导流筒之间环隙所对应的范围设置有导流板，该导流板的对称轴与级间构件板的对称轴重合。
根据本发明的另一优选实施例，还可以在反应器的至少一级内安装用于移出或导入反应热的换热构件。
根据本发明的另一优选实施例，还可以在反应器上部设置扩大段，扩大段截面积与反应器截面积之比为1.5～5。
本发明与现有技术相比，具有以下突出优点及效果本发明的技术方案中，只需在普通鼓泡床中加入级间构件即可实现多级鼓泡床；在多级鼓泡床基础上，在每级内加入导流筒即可实现多级气升式环流床。相比于多釜串连反应器的效果，本发明的多级反应器具有结构简单，操作可靠性高的优点。
本发明通过合理设计级间构件，可以实现物料基本上单向地从下面一级进入到上面一级，而由上面一级回流到下面一级的物料流量很小，从而有效地减小返混，使停留时间分布变窄，有利于提高反应的转化率和选择性。
本发明的多级反应器通过简单的结构实现了多釜串连反应器的效果，在反应器体积保持不变的条件下可以显著提高转化率，或者在反应转化率相同的条件下可以显著降低反应器体积，提高了反应器效率，尤其在高转化率时更为明显。
在本发明的反应器中，级间构件在起到分级作用的同时，还起到对气-液-固三相进行再分布的作用。在气-液和气-液-固多相流动体系中，当操作气速较高时，由分布器分布的较均匀的初始气泡很快发生聚并，形成较多的大气泡，导致传质性能下降，另外液速、气泡上升速度沿径向的不均匀分布也不利于反应过程。级间构件使气-液-固三相重新进行分布，起到改善流动和强化气液传质的作用。
而且，当在反应器每级内加入换热管时，与搅拌釜相比，由于没有动部件，可以在整个反应器内设置换热管，换热能力大大增强，可用于强放热或强吸热的反应过程。
另外，反应器每级内的换热面积、换热介质流量和温度都可以独立改变，从而分别控制各级操作在最优的温度条件下，实现优化操作。
图1为两级鼓泡床的多级反应器实施例结构示意图。
图2为多级鼓泡床反应器的级间构件板上构件流动通道的分布图。
图3为级间构件板上通孔型流动通道的结构示意图。
图4为级间构件板上烧结管型流动通道的结构示意图。
图5为级间构件板上锥帽型流动通道的结构示意图。
图6为级间构件板上通管型流动通道的结构示意图。
图7为两级中心气升式内环流床的多级反应器实施例结构示意图。
图8为多级中心气升式内环流反应器的级间构件板上流动通道的分布图。
图9为两级环隙气升式内环流床的多级反应器实施例结构示意图。
图10为多级环隙气升式内环流反应器的级间构件板上流动通道的分布图。
图11为组合式多级反应器实施例结构示意图。
图中1-气体进口；2-气体分布器；3-液体进口；4-换热构件；5-反应器床体；6-法兰；7-级间构件；8-液体出口；9-气液分离挡板；10-扩大段；11-气体出口；12-级间构件板；13-构件流动通道；14-通孔型流动通道；15-细管；16-烧结管；17-星形垫片；18-中心管；19-锥帽；20-螺母；21-通管；22-导流筒；23-导流筒扩大段；24-导流板；25-导流筒投影。
具体实施例方式
下面结合附图详细描述根据本发明多个优选实施例的几种多级反应器的具体结构及实施方式。
图1为两级鼓泡床的多级反应器实施例结构示意图。在该实施例的反应器中，反应器包括反应器床体5，设置在反应器各级之间的级间构件7，安装在反应器各级内的换热构件4，反应器上端的扩大段10，安装在扩大段内的气液分离挡板9，设置在反应器底部的气体进口1、气体分布器2和液体进口3，设置在反应器顶部的气体出口11和设置在扩大段的液体出口8，以及用于连接反应器床体的法兰6。在该实施方式中，反应器每级均为鼓泡床。构件流动通道13在级间构件板12上均匀分布，如图2所示。气体由气体进口1进入反应器，再经气体分布器2分布成气泡进入反应器第一级。反应器第一级内的气-液或气-液-固多相混合物经级间构件7的构件流动通道13进入到反应器第二级。当构件流动通道总截面积占反应器横截面积的0.1～20％，优选地为0.5～10％时，多相混合物基本上单向地从第一级内流入到第二级，级间返混很小。根据需要，级间构件上的构件流动通道可以为如图3所示的通孔型、如图4所示的烧结管型、如图5所示的锥帽型、如图6所示的通管型流动通道中的一种或几种组合。构件流动通道总截面积占反应器横截面积比例的选取与过程的操作气速和液速有关，当操作气速和液速较高时，构件流动通道总截面积占反应器横截面积的比例也较大。例如，当液体表观气速为0.004m/s、表观气速为0.04m/s时，采用通孔型流动通道和通管型流动通道的组合流动通道，其中通孔型流动通道截面积占反应器横截面积的0.15％，通管型流动通道截面积占反应器横截面积的0.4％，此时液体返混量小于液体流动通量的8％。
图3所示的通孔型构件流动通道由分布在级间构件板12上的通孔14构成。图4所示的烧结管型流动通道由细管15和连接在其上的末端封闭的烧结管16组成。图5所示的锥帽型流动通道包括锥帽19，中心管18，星形垫片17和螺母20，其中中心管18的扩大段沿其轴向被切去一部分以形成缺口，使气体由中心管底部进入到中心管扩大段后经缺口折流到中心管和锥帽之间的空腔，再由星形垫片17与锥帽19之间的缝隙流入反应器上面一级。锥帽型流动通道由于侧向流动，可有效地防止颗粒在级间构件板上的沉积。当构件流动通道包含通管型流动通道时，优选地，通管总截面积占反应器横截面积的0.2～10％，通管长50～2000mm，其中在级间构件板下边缘以下的长度为50～1500mm。当流动通道为通孔型、烧结管型、锥帽型流动通道中的一种或几种组合时，气相和液相经由共同的流动通道由反应器第一级进入第二级。当流动通道除包括通孔型、锥帽型、烧结管型流动通道中的一种或几种外，还包括通管型流动通道时，可以实现气液分离式的级间流动，即气相主要通过通孔型、锥帽型、烧结管型流动通道中的一种或几种组合由反应器第一级流入第二级，而液相或液-固混合物主要通过通管由反应器第一级流入第二级，这种级间构件可以避免气-液-固体系中由于在级间构件附近颗粒浓度较稀而使由反应器第一级流入第二级的颗粒浓度低于第一级内的颗粒平均浓度，从而导致各级之间的颗粒浓度分布不均。由于鼓泡床内中心区域的液体向上流动，有利于颗粒的均匀悬浮和颗粒向上面一级的输送，优选地将通管型流动通道布置在中心区域，所述中心区域的直径与床体直径之比优选地为0.5～0.8。
对于热效应明显的反应过程，为控制反应温度，优选地在反应器每级内设置换热构件4，换热构件可以为指形管、垂直蛇管和水平蛇管等，还可以在反应器床体5外设置换热夹套。反应物料流经反应器各级后在反应器上部的扩大段10内进行初步的气液分离，经气液分离挡板9进行进一步的气液分离，分离后的液体或液-固混合物由液体出口8流出反应器，进行后续的分离等处理。
图7为两级中心气升式内环流床的多级反应器实施例结构示意图。在该实施例的反应器中，反应器包括反应器床体5，设置在反应器每级内的导流筒22，设置在最上面一级内导流筒上部的导流筒扩大段23，设置在反应器各级之间的级间构件7，安装在反应器每级内的换热构件4，反应器上端的扩大段10，设置在反应器底部的气体进口1、气体分布器2和液体进口3，设置在反应器顶端的气体出口11和设置在扩大段的液体出口8，以及用于连接反应器床体的法兰6。各导流筒上边缘与其上面相邻的级间构件板的下边缘之间的距离与床体直径之比为0.2～2，导流筒下边缘与其下面相邻的级间构件板的上边缘之间的距离与床体直径之比为0.2～2。在气体分布板上与导流筒对应的范围内设置的气体分布孔截面积占总气体分布孔截面积的60～100％，即气体分布孔只开在气体分布板上与导流筒对应的范围内或大部分开在气体分布板上与导流筒对应的范围内；在级间构件7的级间构件板12上与导流筒22对应的范围内设置的流动通道13的截面积占总流动通道截面积的60～100％，即级间构件的流动通道13只开在级间构件板12上与导流筒对应的范围内(如图8所示)或大部分开在级间构件板12上与导流筒对应的范围内，这样反应器每级内导流筒内的气含率大于环隙内的气含率，形成导流筒内液体向上流动、环隙内液体向下流动的级内循环流动。当构件流动通道总截面积占反应器横截面积的0.1～20％，优选地为0.5～10％时，多相混合物基本上单向地从第一级内流入到第二级，级间返混很小。根据需要，级间构件上的流动通道可以为如图3所示的通孔型、如图4所示的烧结管型、如图5所示的锥帽型、如图6所示的通管型流动通道中的一种或几种组合。当构件流动通道包含通管型流动通道时，通管总截面积占反应器横截面积的0.2～10％，通管长50～2000mm，其中在级间构件板下边缘以下的长度为50～1500mm。当流动通道为通孔型、烧结管型、锥帽型流动通道中的一种或几种组合时，气相和液相经由共同的流动通道由反应器第一级进入第二级。当流动通道除包括通孔型、锥帽型、烧结管型流动通道中的一种或几种外，还包括通管型流动通道时，可以实现气液分离式的级间流动，即气相主要通过通孔型、锥帽型、烧结管型流动通道中的一种或几种组合由反应器第一级流入第二级，而液相或液-固混合物主要通过通管由反应器第一级流入第二级，这种级间构件可以避免气-液-固体系中由于在级间构件附近颗粒浓度较稀而使由反应器第一级流入第二级的颗粒浓度低于第一级内的颗粒平均浓度，从而导致各级之间的颗粒浓度分布不均。在多级中心气升式内环流反应器中，由于每级内中心区域的液体向上流动，有利于颗粒向上面一级输送，通管优选地主要布置在级间构件板上与导流筒对应的范围内。为改善流动和防止颗粒沉积，还可以在级间构件板上与反应器床体和导流筒之间环隙所对应的范围设有导流板24-1，以及在气体分布板上与反应器床体和导流筒之间环隙所对应的范围设置有导流板24-1，该导流板的对称轴与级间构件板的对称轴重合。通过加入导流板，可以减少液体流动对气体分布器和级间构件的冲击，还能够减少气液固体系中颗粒在气体分布器和级间构件上的沉积。
图9为两级环隙气升式内环流床的多级反应器实施例结构示意图。在该实施例的反应器中，反应器包括反应器床体5，设置在反应器每级内的导流筒22，设置在最上面一级内导流筒上部的导流筒扩大段23，设置在反应器各级之间的级间构件7，安装在反应器每级内的换热构件4，反应器上端的扩大段10，设置在反应器底部的气体进口1、气体分布器2和液体进口3，设置在反应器顶端的气体出口11和设置在扩大段的液体出口8，以及用于连接反应器床体的法兰6。各导流筒上边缘与其上面相邻的级间构件板的下边缘之间的距离与床体直径之比为0.2～2，导流筒下边缘与其下面相邻的级间构件板的上边缘之间的距离与床体直径之比为0.2～2。在气体分布板上与反应器床体5和导流筒22之间环隙对应的范围内设置的气体分布孔截面积占总气体分布孔截面积的60～100％，即气体分布孔只开在气体分布板上与反应器床体和导流筒之间环隙对应的范围内或大部分开在气体分布板上与反应器床体和导流筒之间环隙对应的范围内；在级间构件7的级间构件板12上与反应器床体和导流筒之间环隙对应的范围内设置的流动通道13的截面积占总流动通道截面积的60～100％，即级间构件7的流动通道13只开在级间构件板12上与反应器床体5和导流筒22之间环隙对应的范围内(如图10所示)或大部分开在级间构件板12上与反应器床体5和导流筒22之间环隙对应的范围内，这样反应器每级内环隙内的气含率大于导流筒内的气含率，形成导流筒内液体向下流动、环隙内液体向上流动的级内循环流动。当构件流动通道总截面积占反应器横截面积的0.1～20％，优选地为0.5～10％时，多相混合物基本上单向地从第一级内流入到第二级，级间返混很小。根据需要，级间构件上的流动通道可以为如图3所示的通孔型、如图4所示的烧结管型、如图5所示的锥帽型、如图6所示的通管型流动通道中的一种或几种组合。当构件流动通道包含通管型流动通道时，通管总截面积占反应器横截面积的0.2～10％，通管长50～2000mm，其中在级间构件板下边缘以下的长度为50～1500mm。当流动通道为通孔型、烧结管型、锥帽型流动通道中的一种或几种组合时，气相和液相经由共同的流动通道由反应器第一级进入第二级。当流动通道除包括通孔型、锥帽型、烧结管型流动通道中的一种或几种外，还包括通管型流动通道时，可以实现气液分离式的级间流动，即气相主要通过通孔型、锥帽型、烧结管型流动通道中的一种或几种组合由反应器第一级流入第二级，而液相或液-固混合物主要通过通管由反应器第一级流入第二级，这种级间构件可以避免气-液-固体系中由于在级间构件附近颗粒浓度较稀而使由反应器第一级流入第二级的颗粒浓度低于第一级内的颗粒平均浓度，从而导致各级之间的颗粒浓度分布不均。在多级环隙气升式内环流反应器中，由于每级内环隙区域的液体向上流动，有利于颗粒向上面一级输送，优选地将通管主要布置在级间构件板上与反应器床体和导流筒之间环隙对应的范围内。为改善流动和防止颗粒沉积，还可以在级间构件板上与反应器床体和导流筒之间环隙对应的范围内设置有导流板24-2，以及在气体分布板上与反应器床体和导流筒之间环隙对应的范围内设置有导流板24-2，该导流板的对称轴与级间构件板的对称轴重合。通过加入导流板，可以减少液体流动对气体分布器和级间构件的冲击，还能够减少气液固体系中颗粒在气体分布器和级间构件上的沉积。
图11为组合式多级反应器实施例结构示意图。在该实施例的反应器中，反应器分为三级，其中第一级为鼓泡床，第二级为中心气升式环流床，第三级为环隙气升式环流床。该实施例中的多级反应器包括反应器床体5，设置在反应器第二级和第三级内的导流筒22，设置在第三级内导流筒上部的导流筒扩大段23，设置在反应器各级之间的级间构件7，安装在反应器每级内的换热构件4，反应器上端的扩大段10，设置在反应器底部的气体进口1、气体分布器2和液体进口3，设置在反应器顶端的气体出口11和设置在扩大段的液体出口8，以及用于连接反应器床体的法兰6。各导流筒上边缘与其上面相邻的级间构件板的下边缘之间的距离与床体直径之比为0.2～2，导流筒下边缘与其下面相邻的级间构件板的上边缘之间的距离与床体直径之比为0.2～2。在第一级与第二级之间的级间构件7的级间构件板12上与导流筒22对应的范围内设置的流动通道13的截面积占总流动通道截面积的60～100％，这样反应器每级内导流筒内的气含率大于环隙内的气含率，形成导流筒内液体向上流动、环隙内液体向下流动的级内循环流动。在第二级与第三级之间的级间构件7的级间构件板12上与反应器床体和导流筒之间环隙对应的范围内设置的流动通道13的截面积占总流动通道截面积的60～100％，这样反应器每级内环隙内的气含率大于导流筒内的气含率，形成导流筒内液体向下流动、环隙内液体向上流动的级内循环流动。当构件流动通道总面积占反应器横截面积的0.1～20％，优选地为0.5～10％时，多相混合物基本上单向地从第一级内流入到第二级，级间返混很小。根据需要，级间构件上的流动通道可以为如图3所示的通孔型、如图4所示的烧结管型、如图5所示的锥帽型、如图6所示的通管型流动通道中的一种或几种组合。当构件流动通道包含通管型流动通道时，通管总截面积占反应器横截面积的0.2～10％，通管长50～2000mm，其中在级间构件板下边缘以下的长度为50～1500mm。当流动通道为通孔型、烧结管型、锥帽型流动通道中的一种或几种组合时，气相和液相经由共同的流动通道由反应器第一级进入第二级。当流动通道除包括通孔型、锥帽型、烧结管型流动通道中的一种或几种外，还包括通管型流动通道时，可以实现气液分离式的级间流动，即气相主要通过通孔型、锥帽型、烧结管型流动通道中的一种或几种组合由反应器第一级流入第二级，而液相或液-固混合物主要通过通管由反应器第一级流入第二级，这种级间构件可以避免气-液-固体系中由于在级间构件附近颗粒浓度较稀而使由反应器第一级流入第二级的颗粒浓度低于第一级内的颗粒平均浓度，从而导致各级之间的颗粒浓度分布不均。为改善流动和防止颗粒沉积，还可以在级间构件板上设置导流板24-1和24-2。
在图1、图7、图9和图11所示的根据本发明优选实施例的多级反应器中，均包括扩大段和换热构件，不过本发明可以不限于此，本发明可以不包括此扩大段或不包括换热构件。
本发明涉及的多级反应器适用于各种气-液和气-液-固反应，如液相加氢过程、氧化过程、酯化过程以及废水处理过程等。
由反应工程理论可知，对于同一反应级数大于零的反应过程，在多釜串连反应器中要达到相同的出口转化率，反应器总体积随串连釜数的增加而降低，并且反应器体积随串连釜数增加而降低的程度在高转化率时更显著。以一级反应为例，当反应转化率为98％时，一级全混流搅拌釜反应器的体积是两釜串连反应器总体积的大约4倍，是三釜串连反应器总体积的大约6倍。本发明的多级反应器通过简单的结构实现了多釜串连反应器的效果，在反应器体积保持不变的条件下可以显著提高转化率，或者在反应转化率相同的条件下可以显著降低反应器体积，提高了反应器效率，尤其在高转化率时更为明显。
权利要求
1.一种多级反应器，依次包括气体进口(1)，气体分布器(2)，液体进口(3)，反应器床体(5)，液体出口(8)，气体出口(11)，其特征在于所述的反应器至少分成两级，相邻两级反应器之间通过级间构件(7)连接，所述的级间构件由级间构件板(12)及分布在其上面的构件流动通道(13)构成，所述的流动通道总截面积占所述级间构件下面一级反应器床体横截面积的0.1～20％。
2.按照权利要求1所述的多级反应器，其特征在于所述级间构件上的构件流动通道为通孔型、锥帽型、烧结管型或通管型流动通道中的一种或几种组合。
3.按照权利要求1或2所述的多级反应器，其特征在于所述的反应器各级均可采用鼓泡床、中心气升式环流床或环隙气升式环流床中的任意一种。
4.按照权利要求3所述的多级反应器，其特征在于当流动通道为通管型或为通管型与通孔型、锥帽型或烧结管型中一种或几种的组合时，通管型流动通道总截面积占反应器床体横截面积的0.2～10％，通管长50～2000mm，其中在级间构件板下边缘以下的长度为50～1500mm。
5.按照权利要求1或2所述的多级反应器，其特征在于反应器每级均采用鼓泡床，所述的构件流动通道在级间构件板上均匀分布。
6.按照权利要求1或2所述的多级反应器，其特征在于反应器每级均为中心气升式内环流床，每级内设置有导流筒(22)，各导流筒同轴固定；各导流筒上边缘与其上面相邻的级间构件板(12)下边缘之间的距离与床体直径之比为0.2～2，导流筒下边缘与其下面相邻的级间构件板的上边缘之间的距离与床体直径之比为0.2～2；在级间构件板上与导流筒对应的范围内设置的流动通道截面积占总流动通道截面积的60～100％。
7.按照权利要求1或2所述的多级反应器，其特征在于反应器每级均为环隙气升式内环流床，每级内设置有导流筒(22)，各导流筒同轴固定；各导流筒上边缘与其上面相邻的级间构件板(12)下边缘之间的距离与床体直径之比为0.2～2，导流筒下边缘与其下面相邻的级间构件板上边缘之间的距离与床体直径之比为0.2～2；在级间构件板上与反应器床体和导流筒之间的环隙对应的范围内设置的流动通道截面积占总流动通道截面积的60～100％。
8.按照权利要求1或2所述的多级反应器，其特征在于当反应器各级为中心气升式内环流床时，在级间构件板上与反应器床体和导流筒之间环隙所对应的范围设有导流板(24-1)，在气体分布板上与反应器床体和导流筒之间环隙所对应的范围设置有导流板(24-1)，该导流板的对称轴与级间构件板的对称轴重合。当反应器各级为环隙气升式内环流床时，在级间构件板上与导流筒对应的范围内设置有导流板(24-2)，在气体分布板上与导流筒对应的范围内设置有导流板(24-2)，该导流板的对称轴与级间构件板的对称轴重合。
9.按照权利要求1或2所述的多级反应器，其特征在于在反应器的至少一级内安装用于移出或导入反应热的换热构件(4)。
10.按照权利要求1或2所述的多级反应器，其特征在于在反应器上部设置扩大段(10)，扩大段横截面积与反应器床体横截面积之比为1.5～5。
全文摘要
一种多级反应器，用于气－液和气－液－固多相反应过程。所述的多级反应器依次包括气体进口，气体分布器，液体进口，反应器床体，液体出口，气体出口，所述的反应器至少分成两级，相邻两级反应器之间通过级间构件连接，所述的级间构件由级间构件板及分布在其上面的构件流动通道构成，所述的构件流动通道总截面积占所述级间构件下面一级反应器床体横截面积的0.1～20％。所述级间构件上的构件流动通道为通孔型、锥帽型、烧结管型、通管型流动通道中的一种或几种组合。本发明的多级反应器具有结构简单、操作可靠性高、液相返混小，停留时间分布窄、反应器效率高、控温能力强等优点，广泛适用于气－液和气－液－固多相反应过程，尤其在对转化率、物料停留时间或换热能力要求较高的过程中优势更加显著。
文档编号B01J10/00GK1923351SQ20061011276
公开日2007年3月7日 申请日期2006年9月1日 优先权日2006年9月1日
发明者王铁峰, 于伟, 刘马林, 汪展文, 金涌, 王金福, 魏飞 申请人:清华大学