專利名稱：用于流體-液體反應(yīng)的方法和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于流體-液體反應(yīng)的方法和設(shè)備。
技術(shù)背景流體-液體反應(yīng)可以包括氣-液和液-液反應(yīng)，例如氫化、加氫醛 化、氧化、還原、氯化、除味、發(fā)酵和有氧處理；液-液反應(yīng)如芳烴硝 化作用中酸的使用；利用酸或者堿將腈類水解為氨化物；和利用酸或 者堿來水解氨化物；酯交換作用中溶劑的使用；聚氨酯分散中熔化流 體的使用；和氣體水合物中過飽和流體的使用。在批量生產(chǎn)中執(zhí)行氣液反應(yīng)是眾所周知的領(lǐng)域。上述過程通常涉 及攪拌反應(yīng)槽的使用，其中通過位于槽的內(nèi)部具有擋板的固定位置上 的一個(gè)或多個(gè)葉輪對(duì)流體進(jìn)行混合。氣體通過噴霧器或多個(gè)噴霧器被 噴射到反應(yīng)器中。在大尺寸攪拌反應(yīng)槽中葉輪的使用在混合過程引起了梯度，因此 氣體和液體的混合物的內(nèi)部存在不均勻性，產(chǎn)生了很差的分散和物質(zhì) 轉(zhuǎn)移特性，導(dǎo)致了質(zhì)量不一致的產(chǎn)品。在環(huán)境壓力和室溫中，可以執(zhí)行某些類型的氣體-液體的分批反應(yīng) 過程而無需催化劑。上述過程的實(shí)例是將氣體輸送到有氧污水處理的 液體介質(zhì)中，將氣體輸送到酵母培養(yǎng)或酵母再懸浮中，并將氧氣輸送 到細(xì)菌、生物聚合物和細(xì)胞的發(fā)酵作用中的細(xì)菌和細(xì)胞中；或在碳酸 飽和反應(yīng)中的液體介質(zhì)中消耗C02。某些類型的氣體-液體間歇反應(yīng)是在屋子或高壓和高溫下進(jìn)行的， 例如氫化、加氫醛化、氧化、除味和氯化。為了進(jìn)行所述某些反應(yīng)， 需要某種催化劑。催化劑可以是固體或液體形式。歐洲專利EP1076597公開了用于相分離合成(phase s印arated synthesis)的設(shè)備和方法，其中通過反應(yīng)器容器不斷給入水介質(zhì)并且 與有機(jī)液體相發(fā)生反應(yīng)，為以連續(xù)的方式在環(huán)境壓力和高溫下的微粒 的相分離合成做準(zhǔn)備。氫化是一種最常用的化工過程。執(zhí)行該類反應(yīng)的"正常"方式是 通過大規(guī)模的分批生產(chǎn)。為了精細(xì)和特色化學(xué)工業(yè)，以及生產(chǎn)藥品半 成品的公司，這提出了許多問題i) 機(jī)器的造價(jià)是昂貴的，并且經(jīng)常無法證明設(shè)置的地點(diǎn)是合適的；ii) 為了 "經(jīng)濟(jì)地"進(jìn)行批量生產(chǎn)，生產(chǎn)出大量的產(chǎn)品；iii) 產(chǎn)品的交付時(shí)間是很短的；和iv) 靈活性和反應(yīng)性差，因此不利于售后服務(wù)。直到現(xiàn)在， 一直沒有可行的過程，以符合未被不足的供應(yīng)鏈所扭 曲的真實(shí)要求的有效控制小批量氫化產(chǎn)品成本。發(fā)明內(nèi)容根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了一種用于混合流體相物類(species)和液相物類以促進(jìn)所述相之間的化學(xué)反應(yīng)的設(shè)備，所述設(shè) 備包括反應(yīng)器容器；第一供應(yīng)裝置，其通過所述反應(yīng)器容器來供應(yīng)液相物類 (species);第二供應(yīng)裝置，其向所述反應(yīng)器容器供應(yīng)流體物類；和多個(gè)孔板和流量控制裝置，其適合于啟動(dòng)并保持所述反應(yīng)器容器 內(nèi)部的流體-液體混合物的均勻混合和有效分散。在本說明的上下文中，孔板可以理解為實(shí)質(zhì)上的平板，其控制或 引導(dǎo)包括液體和氣體的流體流動(dòng)。孔板適合于執(zhí)行固定擋板或往復(fù)運(yùn)動(dòng)攪拌器的功能。固定擋板可以使用相同的材料形成為管式反應(yīng)器的整體部分，例 如在管子的任一長(zhǎng)度和形狀內(nèi)部制造的玻璃周期性限制。本發(fā)明的設(shè)備和方法涉及在不同壓力和溫度下可操作的流體-液 體反應(yīng)，按批量、半批量/分批輸入或連續(xù)過程來操作。所述液體可以 是溶液、純凈的液體、乳劑或液體中的微粒懸浮液。流體相可以是氣相，例如氫化作用和加氫醛化中的H2;發(fā)酵、氧 化和需氧消化中的空氣或02 ;包括用于產(chǎn)生氫氣的藍(lán)菌(cyanobacteria)的水介質(zhì)中的空氣和0)2;以及氯化中的Cl2。流體相可以是液相，例如芳烴硝化作用中的酸；利用酸或堿將腈 類水解為氨化物；和利用酸或堿來水解氨化物；轉(zhuǎn)運(yùn)酯化作用中溶劑 的使用；聚氨酯分散中熔化流體的使用；和氣體水合物中過飽和流體 的使用。優(yōu)選地，孔板是實(shí)質(zhì)上的平板，其包括位于所述板的大約中心處 的孔。所述孔可以適合于賦予流體-液體混合物相當(dāng)高程度的流動(dòng)中不 穩(wěn)定性。當(dāng)流體流過反應(yīng)器容器時(shí)，孔板在與其接觸的流體上產(chǎn)生紊流并 從而提供均勻混合。由孔板產(chǎn)生的紊流提供了更有效和更均勻的混合?？拙哂凶銐虻某叽缫再x予流過并接觸孔板的流體相當(dāng)高程度的流 動(dòng)中不穩(wěn)定性和由此的均勻混合。優(yōu)選地，設(shè)置至少一個(gè)進(jìn)入端口用于將其它的反應(yīng)物物類引入到 反應(yīng)器容器中?？装蹇梢愿街谥辽僖粋€(gè)支撐桿上或形成容器的一部分。支撐桿 可以與反應(yīng)器容器的至少一部分長(zhǎng)度平行地設(shè)置。優(yōu)選地，在反應(yīng)容器中提供催化劑。優(yōu)選地，反應(yīng)器容器還包括用于改變反應(yīng)器容器中的壓力的壓力 改變裝置。優(yōu)選地，壓力改變裝置可以在真空和iooo巴之間改變壓力。優(yōu)選地，第二供應(yīng)裝置允許用于氣體受控制的添加。優(yōu)選地，第二供應(yīng)裝置允許利用微孔噴霧器來用于氣體受控制的 添加。這促進(jìn)具有更少副反應(yīng)和污染的更完全的反應(yīng)，因此有助于控制 產(chǎn)品的形成。優(yōu)選地，沿反應(yīng)器長(zhǎng)度方向上添加流體的位置是可以控制的。優(yōu)選地，流量控制裝置包括適合于傳給反應(yīng)器容器構(gòu)件運(yùn)動(dòng)的振 蕩器。優(yōu)選地，所述運(yùn)動(dòng)是擺動(dòng)。 優(yōu)選地，振蕩器是壓力活塞。 備選地，振蕩器裝備有壓力隔板。 備選地，振蕩器裝備有壓力波紋管。優(yōu)選地，振蕩器和反應(yīng)器容器利用旋轉(zhuǎn)密封來密封。 備選地，振蕩器和反應(yīng)器容器利用高壓密封來密封。 備選地，通過氣體的脈沖供應(yīng)來控制氣體的輸入。 優(yōu)選地，微孔噴霧器用于氣體的供應(yīng)。 優(yōu)選地，催化劑是溶于液體的均相催化劑。優(yōu)選地，催化劑是多相催化劑，所述催化劑或者懸浮在液體中或 者作為固體存在。備選地，催化劑容納在一個(gè)或多個(gè)網(wǎng)孔袋中，所述網(wǎng)孔袋附于多 個(gè)孔板中的至少一個(gè)上?？装蹇梢员恢圃斐删哂腥菁{催化劑的中空腔室。備選地，在反應(yīng)器內(nèi)部的一個(gè)或多個(gè)表面上應(yīng)用多相催化劑。備選地，催化劑用作一個(gè)或多個(gè)孔板的涂層。備選地，孔板可以被制造成已經(jīng)存有催化劑。備選地，多相催化可通過反應(yīng)器容器傳送。備選地，反應(yīng)器容器中包含多相和均相催化劑。備選地，在反應(yīng)器容器的各處多相催化是固定的。所述固定的催化劑可以包括不同催化劑。所述不同催化劑可以按選定的反應(yīng)順序布置在反應(yīng)器容器中。例 如，固定的催化劑可以包括選定來催化不同反應(yīng)的若干不同的催化劑。選定的反應(yīng)順序可以是遞增或遞減的反應(yīng)次序。備選地，所述裝置還包括至少一個(gè)可操作地連接到反應(yīng)器容器上 的歧管。反應(yīng)器容器可以包括多個(gè)可操作地連接到至少一個(gè)歧管上的支管。備選地，多個(gè)支管包括固定的多相催化劑，其中不同支管包括不 同的催化劑。所述設(shè)備可以裝備有循環(huán)或反饋裝置以允許反應(yīng)器容器中的容納 物質(zhì)(其已經(jīng)離開了反應(yīng)器容器)被反饋到反應(yīng)器容器中。類似地， 所述設(shè)備可以裝備有循環(huán)或反饋裝置以允許反應(yīng)物中的容納物質(zhì)(其 已經(jīng)離開了供料容器)被送回到供料容器中。根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供了一種用于混合流體相物類和液相 物類以在所述相態(tài)之間促進(jìn)化學(xué)反應(yīng)的過程，所述過程包括以下步驟:將液體反應(yīng)物輸入到反應(yīng)器容器中； 向所述反應(yīng)器容器供應(yīng)流體；向流體-液體混合物傳給運(yùn)動(dòng)以啟動(dòng)和保持所述容器中混合物的 均勻混合和有效分散。優(yōu)選地，反應(yīng)過程是半連續(xù)的或分批進(jìn)料過程。優(yōu)選地，所述過程還包括至少一個(gè)用于將其它反應(yīng)物或催化劑引 入到反應(yīng)器容器中的端口。優(yōu)選地，所述過程還包括改變反應(yīng)器容器中的壓力。優(yōu)選地，所述過程還包括使壓力在真空至iooo巴之間變化。優(yōu)選地，所述過程還包括有選擇地控制向反應(yīng)器中添加流體的速度。優(yōu)選地，所述過程還包括有選擇地控制沿反應(yīng)器長(zhǎng)度方向上添加 流體的位置。優(yōu)選地，通過振蕩器來傳給運(yùn)動(dòng)。備選地，脈沖式地向反應(yīng)器容器供應(yīng)氣體。優(yōu)選地，微孔噴霧器用于氣體的供應(yīng)。優(yōu)選地，催化劑是溶于所述液體的均相催化劑。優(yōu)選地，催化劑或者是懸浮在液體中或者作為固體存在的多相催 化劑。備選地，所述過程還包括在反應(yīng)器內(nèi)部的一個(gè)或多個(gè)表面上應(yīng)用 所述多相催化劑。備選地，催化劑用作至少一個(gè)孔板的涂層。備選地，多相催化劑可傳送過反應(yīng)器容器。 備選地，反應(yīng)器容器中包含多相和均相催化劑。


現(xiàn)在將參照附圖來舉例描述本發(fā)明，其中圖l是本發(fā)明反應(yīng)器容器的透視圖；圖2是圖1的反應(yīng)器組件的橫剖視圖；和圖3是圖示用于本發(fā)明過程中的圖1和圖2的反應(yīng)器的示意圖。圖4是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的具有歧管的蛇形流動(dòng)通道的反應(yīng) 器的平面橫剖視圖；具體實(shí)施方式
圖1圖示了包括豎筒3、活塞5的反應(yīng)器組件1，其在該示例中裝備 有氣錘。沿豎筒3的長(zhǎng)度方向布置有多個(gè)入口和出口端口，所述端口設(shè)計(jì)來 允許向反應(yīng)器中添加反應(yīng)物和從反應(yīng)器中取出產(chǎn)品，并且此外提供用 于改變反應(yīng)器的溫度和壓力的檢測(cè)裝置和方法。在圖1中，圖示了氫氣 入口7和入口/出口9以及反應(yīng)物入口15、加熱或冷卻劑入口ll和加熱或 冷卻劑出口13、產(chǎn)品回流端口19、產(chǎn)品出口17、高和低水平傳感器23 和25、熱偶27和pH傳感器21。圖2是圖1的反應(yīng)器組件的橫剖視圖，除圖l的特征之外，其還圖示了沿反應(yīng)器長(zhǎng)度方向間隔的固定擋板29。此外，圖示了氣錘5。氣錘5使用壓縮空氣來移動(dòng)活塞，所述活塞提供了反應(yīng)器豎筒中容納物質(zhì)的最初擺動(dòng)。在本發(fā)明的上述示例中，活塞孔大約為50毫米，并且最大 移動(dòng)量大約為30毫米。流向氣錘的空氣決定了活塞的擺動(dòng)速度。提供 控制裝置以控制活塞的行程長(zhǎng)度和振動(dòng)頻率?？装蹇梢愿街街螚U上，所述支撐桿可以與反應(yīng)器容器的至少 一部分長(zhǎng)度平行定位。反應(yīng)器設(shè)計(jì)來在除大氣壓力以外的狀況下運(yùn)行， 需要確保反應(yīng)器組件可以在活塞反作用期間保持被加壓。因此，為了 穩(wěn)定和保持反應(yīng)器內(nèi)部的壓力，可以設(shè)置旋轉(zhuǎn)密封或壓力隔板。圖3圖示了用于運(yùn)行本發(fā)明氣-液反應(yīng)的系統(tǒng)。系統(tǒng)31可以想象地 被分成三個(gè)部分，用方框32、 42和54來表示。方框32示意性地圖示了 為準(zhǔn)備用于本發(fā)明的液體反應(yīng)物所需的材料和過程。方框42圖示了具 有本發(fā)明氣液反應(yīng)所需的其它不同儀器的反應(yīng)器，且方框54圖示了在 發(fā)生反應(yīng)后處理反應(yīng)所得的產(chǎn)品的方式。原料進(jìn)料器連接到進(jìn)料槽35上，所述進(jìn)料槽裝備有攪拌器41。在 使用之前，提供氮?dú)膺M(jìn)料39以清洗進(jìn)料槽。設(shè)置進(jìn)料泵47用于泵送液 體反應(yīng)物，所述液體反應(yīng)物可能或不會(huì)包含進(jìn)入到反應(yīng)器豎筒3中的催 化劑。進(jìn)料泵47可以被加壓并與主反應(yīng)器1的運(yùn)行平衡。此外，設(shè)置排 放管45用于過剩反應(yīng)物的收集。如方框42所示，反應(yīng)器組件1基本上與圖1和2所示的反應(yīng)器組件一 致。為了控制豎筒3的溫度，設(shè)置加熱器/冷卻器28并且將其附著到熱 偶27 (此處未圖示)上。氫氣源43附著到圖1和2的氫氣入口7和9上， 并且反應(yīng)物入口15附著到閥49上，所述閥允許反應(yīng)物被可控制地添加 到豎筒3中。還圖示了孔板(孔口隔板)29，以及附著到氣錘5上的活 塞28，其還具有附著到其上面的壓縮空氣源53。產(chǎn)品回流入口17附著 到產(chǎn)品泵20和產(chǎn)品出口19上?？刂崎y22也附著到產(chǎn)品出口上，并且該 閥門允許產(chǎn)品從出口17中排放?？刂崎y22還可以被用來給反應(yīng)器系統(tǒng) 降壓。方框54圖示了產(chǎn)品罐，所述產(chǎn)品罐還具有附著到其上面的空氣源 37和氮?dú)庠?9、以及適合于攪拌所述產(chǎn)品罐55中的產(chǎn)品的攪拌器41。包括了用于使用壓力過濾器等提純裝置來將任何催化劑或其它物質(zhì)從 產(chǎn)品中除去的分離裝置57。圖4圖示了反應(yīng)器組件1的橫剖視圖，所述反應(yīng)器組件包括具有歧 管8的蛇形流動(dòng)通道的反應(yīng)器3。沿反應(yīng)器3的長(zhǎng)度方向上布置有固定擋 板29。此外，圖示了氣綞5。反應(yīng)物可以通過入口端15被添加到反應(yīng)器 3中。沿反應(yīng)器3來定位歧管8。沿著歧管8，反應(yīng)器3被分成具有完全不 同流體通道的兩個(gè)支管10和12。所述兩個(gè)不同的支管包括不同的固定 多相催化劑。每一種催化劑選擇性地(或適合)用于特定反應(yīng)。因此， 進(jìn)行不同的催化反應(yīng)的同時(shí)，并行地在出口17a和17b處生產(chǎn)出不同的■^E 口 廣叩o現(xiàn)在將參照使用多相固體催化劑的生物柴油的生產(chǎn)來描述圖3的 系統(tǒng)的使用。在反應(yīng)器3中的共同溶劑中存在固體催化劑(摩爾比為1% 到20%)的條件下將油脂(植物油、玉米油、向日葵油、菜籽油、棕櫚油、豆油、麻瘋樹油(jatr叩ha)、動(dòng)物脂肪等)與甲醇混合(比例為 1:3到1:10)。振動(dòng)所述混合物并從室溫加熱到200。 C經(jīng)過l到4個(gè)小時(shí)。 在此時(shí)之后，與來自油脂進(jìn)料槽41和甲醇進(jìn)料槽(未圖示)相同比例 的油脂和甲醇按任何期望的速度連續(xù)輸入到反應(yīng)器3中。產(chǎn)品是按相同 速度連續(xù)從反應(yīng)器3中排出到產(chǎn)品槽55中的生物柴油和甘油的混合物。 一小部分混合物可以被再循環(huán)回到反應(yīng)器3中。固體催化劑保持懸浮在 反應(yīng)器3中。然后產(chǎn)品流被轉(zhuǎn)入到產(chǎn)品槽55中，在所述產(chǎn)品槽中更重的 甘油層從混合物中分離出來。在從所述混合物的上層蒸餾出過剩的甲 醇和共同溶劑之后就得到生物柴油。另外，應(yīng)用分離塔以便連續(xù)地進(jìn) 行將生物柴油從甘油中的分離操作。另外，可以在高壓下進(jìn)行反應(yīng)，在所述條件下，可以縮短反應(yīng)時(shí) 間?？梢栽跊]有共同溶劑下進(jìn)行反應(yīng)。現(xiàn)在將參照用于照片顯影劑主要成分的連續(xù)制造的氫化反應(yīng)的產(chǎn) 品來描述圖3的系統(tǒng)的使用。首先利用氮?dú)馇逑捶磻?yīng)器3、進(jìn)料槽41和產(chǎn)品槽55。然后打開進(jìn)料槽并在環(huán)境壓力下裝入多相催化劑、半成品和溶劑。然后使用攪拌器 41攪拌進(jìn)料槽一定數(shù)量的時(shí)間并打開閥門49以允許向反應(yīng)器3中添加進(jìn)料到一預(yù)定水平。此后，開始使用氣動(dòng)活塞5振動(dòng)反應(yīng)器中容納的物質(zhì)，并且使用氮 氣將反應(yīng)器、進(jìn)料槽和產(chǎn)品槽加壓到3巴。使用熱水將反應(yīng)器的溫度提高到38° C和42。 C之間以為了將反應(yīng)器的溫度穩(wěn)定在40。 C左右。下一步是按預(yù)定流速接通氣態(tài)氫的進(jìn)料，其允許氣體滲出以將系 統(tǒng)的壓力穩(wěn)定在3巴，以便利用氫氣來替換反應(yīng)器3中的氮?dú)?。在一個(gè) 反應(yīng)時(shí)間內(nèi)(在該情況下，是在3巴壓力和48。 C到52。 C的溫度下一到 兩個(gè)小時(shí))在反應(yīng)器內(nèi)部發(fā)生氫化反應(yīng)?？梢酝ㄟ^同時(shí)打開閥門以按預(yù)置速度讓進(jìn)料進(jìn)入反應(yīng)器并讓產(chǎn)品 離開反應(yīng)器來獲得連續(xù)的氫化作用。所述設(shè)備可以在半批量或批量過程中連續(xù)地運(yùn)行。在該進(jìn)料批量 生產(chǎn)中，分批添加液體并且通過所述液體輸送流體以提供有效率的和 生效的混合。在半批量過程中提供產(chǎn)品的再循環(huán)和/或未使用的反應(yīng) 物。所述設(shè)備和方法適合于使用在有水和無水反應(yīng)中和氣-液與液-液 反應(yīng)中。由于均勻混合，本發(fā)明能夠縮短反應(yīng)時(shí)間、加快化學(xué)反應(yīng)、實(shí)現(xiàn) 有效分散并提高物質(zhì)轉(zhuǎn)移速度，并且適合于加氫醛化、氧化、氯化和 包括氫化作用的還原反應(yīng)。在當(dāng)前過程中，多相催化劑是懸浮在液相 中的。此外，設(shè)想了本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例，其中在反應(yīng)器的內(nèi) 部使用了多相催化劑。設(shè)想的所述多相催化劑可以被應(yīng)用到配置有一個(gè)或多個(gè)擋板的反 應(yīng)器容器的內(nèi)表面上。催化劑可以用作擋板的涂層，或催化劑袋可以 附著到一個(gè)或多個(gè)擋板上，或擋板可以被制造成具有包含催化劑的中 空腔室。催化劑可以放置在附著到一個(gè)或多個(gè)擋板上的網(wǎng)孔袋中。此外(或可選擇地)，催化劑可以懸浮在反應(yīng)器容器中。在反應(yīng)器容器的各處多相催化劑是固定的。所述固定的催化劑可 以包括按選定的反應(yīng)順序布置在反應(yīng)器容器中的不同催化劑。例如， 選定的順序可以是遞增或遞減的反應(yīng)次序?？梢圆呗孕缘胤胖么呋瘎?以提供預(yù)定的反應(yīng)程序并促進(jìn)"有機(jī)物"的酶促反應(yīng)。固定催化劑的 使用消除了將催化劑從反應(yīng)流豎筒反應(yīng)中分離的需要。在設(shè)備的反應(yīng)器容器的一個(gè)實(shí)施例中還包括連接到反應(yīng)器容器上 的歧管。所述歧管將反應(yīng)器容器分成若干支管。不同的支管包括不同 的固定多相催化劑。每一種催化劑可以選擇性地(或適合)用于特定 反應(yīng)。這允許同時(shí)進(jìn)行不同的催化反應(yīng)，并行地生產(chǎn)超過一種類型的# 口 廣叩O本發(fā)明更進(jìn)一步的改進(jìn)能夠?qū)⒕啻呋瘎┮氲竭M(jìn)料中，所述進(jìn)料被引入反應(yīng)器3中以用于在振動(dòng)擋板反應(yīng)器中的流體液體反應(yīng)，如參 照?qǐng)D1和2所描述的。本發(fā)明同時(shí)還允許在反應(yīng)器內(nèi)部實(shí)現(xiàn)多相和均相 催化劑重組的可能性。此外，可以同時(shí)使用均相和多相催化劑來控制 溫度和壓力。如參照?qǐng)Dl至3所描述的本發(fā)明還可以被用在半批量/分批進(jìn)料操 作中。這樣的話，液體進(jìn)料可以處于相對(duì)于所述流體的逆流布置中。 這樣，振動(dòng)擋板反應(yīng)器的使用允許更大程度地控制化學(xué)過程，同時(shí)無 需連續(xù)振動(dòng)的擋板反應(yīng)器的全長(zhǎng)，需要所述反應(yīng)器輸送假設(shè)的平推流 動(dòng)。本發(fā)明更進(jìn)一步的改進(jìn)是在批量、半連續(xù)/分批進(jìn)料和連續(xù)運(yùn)行中 執(zhí)行不存在催化劑的類似類型反應(yīng)的靈活性，例如關(guān)于多胺的碳酸 飽和過程；使用堿或酸將腈水解為氨化物；使用堿或酸水解氨化物； 芳烴硝化作用中的酸。在該分批進(jìn)料的連續(xù)操作中，產(chǎn)品是固體形式的，因此在回流管 道中固體被懸浮并沿反應(yīng)器傳送，固體的含量可以高達(dá)50%，所述回流 管道被用在分批進(jìn)料的反應(yīng)器和連續(xù)反應(yīng)器的產(chǎn)品管中。在該類反應(yīng) 器中獲得的均勻的和增強(qiáng)了的混合產(chǎn)生了顯著的固體懸浮，并且其可 以在有振動(dòng)或沒有振動(dòng)的擋板管中傳送。在上述所有情況中，所使用的反應(yīng)器容器確保了反應(yīng)物有效混合 和分散，并且很好地控制反應(yīng)條件以提供和控制所制造產(chǎn)品的反應(yīng)的 類型、形狀、尺寸和均勻性。通常，良好的混合(其中可以獲得平推流動(dòng))和很好的物質(zhì)傳遞 特性的結(jié)合產(chǎn)生了非常有效的反應(yīng)器。這能夠使在連續(xù)方式中的反應(yīng) 時(shí)間顯著縮短，其反應(yīng)時(shí)間比傳統(tǒng)過程快大約80%。具有更有效的及均勻的混合和好得多的物質(zhì)傳遞速度的反應(yīng)器避免了放大和允許反應(yīng)器變得更小(30-40倍)的要求。這降低了投資費(fèi)用、空間及其它經(jīng)常開支的要求，并且更小的機(jī)器具有更少的生產(chǎn) 費(fèi)用。另外，機(jī)器可以是橇裝式的和便攜式的。在此可以進(jìn)行改良和改進(jìn)而不脫離本發(fā)明的范圍。
權(quán)利要求
1.一種用于混合流體相物類和液相物類以促進(jìn)所述相態(tài)之間連續(xù)地化學(xué)反應(yīng)或物理接觸的設(shè)備，所述設(shè)備包括反應(yīng)器容器；第一供應(yīng)裝置，其通過所述反應(yīng)器容器供應(yīng)液相物類的進(jìn)料；第二供應(yīng)裝置，其向所述反應(yīng)器容器供應(yīng)流體物類；和適合于啟動(dòng)和保持所述反應(yīng)器容器內(nèi)部的流體-液體混合物的均勻混合和有效分散的多個(gè)孔板和流量控制裝置。
2. 如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述孔板適合于執(zhí)行固定擋 板的功能。
3. 如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述孔板適合于執(zhí)行往復(fù)運(yùn) 動(dòng)攪拌器的功能。
4. 如前述任一權(quán)利要求所述的設(shè)備，其中所述孔板是包括位于 所述板的大約中心處的孔的實(shí)質(zhì)上的平板。
5. 如權(quán)利要求4所述的設(shè)備，其中所述孔適合于賦予流體-液 體混合物相當(dāng)高程度的流動(dòng)中不穩(wěn)定性。
6. 如前述任一權(quán)利要求所述的設(shè)備，其中設(shè)置至少一個(gè)為將其 它反應(yīng)物物類引入到所述反應(yīng)器容器中的進(jìn)入端口。
7. 如前述任一權(quán)利要求所述的設(shè)備，其中在所述反應(yīng)器容器中提供催化劑。
8. 如前述任一權(quán)利要求所述的設(shè)備，其中所述反應(yīng)器容器還包 括用于改變所述反應(yīng)器容器中的壓力的壓力變換裝置。
9. 如權(quán)利要求8所述的設(shè)備，其中所述壓力變換裝置可以使壓 力在真空和1000巴之間改變。
10. 如前述任一權(quán)利要求所述的設(shè)備，其中所述第二供應(yīng)裝置用 于氣體受控制的添加。
11. 如前述任一權(quán)利要求所述的設(shè)備，其中所述第二供應(yīng)裝置允 許利用微孔噴霧器進(jìn)行氣體受控制的添加。
12. 如前述任一權(quán)利要求所述的設(shè)備，其中沿所述反應(yīng)器的長(zhǎng)度 方向上添加流體的位置是可以控制的。
13. 如前述任一權(quán)利要求所述的設(shè)備，其中所述流量控制裝置包 括適合于向所述反應(yīng)器容器構(gòu)件傳給運(yùn)動(dòng)的振蕩器。
14. 如權(quán)利要求13所述的設(shè)備，其中所述運(yùn)動(dòng)是振動(dòng)。
15. 如權(quán)利要求14所述的設(shè)備，其中所述振蕩器是壓力活塞。
16. 如權(quán)利要求13或15所述的設(shè)備，其中所述振蕩器裝備有壓 力隔板。
17. 如權(quán)利要求13或15所述的設(shè)備，其中所述振蕩器裝備有一 壓力波紋管。
18. 如權(quán)利要求13到17所述的設(shè)備，其中利用旋轉(zhuǎn)密封來密封所述振蕩器和所述反應(yīng)器容器。
19. 如權(quán)利要求13到17所述的設(shè)備，其中利用高壓密封來密封 所述振蕩器和所述反應(yīng)器容器。
20. 如前述任一權(quán)利要求所述的設(shè)備，其中通過氣體的脈沖供應(yīng) 來控制氣體的輸入。
21. 如前述任一權(quán)利要求所述的設(shè)備，其中微孔噴霧器被用于氣 體的供應(yīng)。
22. 如權(quán)利要求7所述的設(shè)備，其中所述催化劑是溶于所述液體 的均相催化劑。
23. 如權(quán)利要求7所述的設(shè)備，其中所述催化劑是懸浮在所述液 體中或以固體存在的多相催化劑。
24. 如權(quán)利要求7和23所述的設(shè)備，其中所述催化劑容納在一 個(gè)或多個(gè)網(wǎng)孔袋中，所述網(wǎng)孔袋附著到至少一個(gè)孔板上。
25. 如權(quán)利要求7、 23和24所述的設(shè)備，其中所述催化劑懸浮 在所述反應(yīng)器容器中。
26. 如權(quán)利要求7和權(quán)利要求23到25所述的設(shè)備，其中所述孔 板被制造成具有包含催化劑的中空腔室。
27. 如權(quán)利要求7和權(quán)利要求23到26所述的設(shè)備，其中所述多相催化劑被用于所述反應(yīng)器內(nèi)的一個(gè)或多個(gè)表面。
28. 如權(quán)利要求7和權(quán)利要求23到27所述的設(shè)備，其中所述多 相催化劑被用作至少一個(gè)孔板的涂層。
29. 如權(quán)利要求28所述的設(shè)備，其中所述孔板被制造成已經(jīng)存 有催化劑。
30. 如權(quán)利要求7和23到29所述的設(shè)備，其中所述多相催化劑 可傳送過所述反應(yīng)器容器。
31. 如權(quán)利要求7和22到30所述的設(shè)備，其中多相和均相催化 劑兩者包含在所述反應(yīng)器容器中。
32. 如權(quán)利要求7和23到29所述的設(shè)備，其中所述多相催化劑 在整個(gè)所述反應(yīng)器容器是固定的。
33. 如權(quán)利要求32所述的設(shè)備， 的催化劑。
34. 如權(quán)利要求33所述的設(shè)備， 反應(yīng)順序布置在所述反應(yīng)器容器中。
35. 如權(quán)利要求34所述的設(shè)備， 的升序。其中所述固定催化劑包括不同 其中不同的催化劑按所選定的 其中所選定的反應(yīng)順序是反應(yīng)
36.如權(quán)利要求34所述的設(shè)備，其中所選定的反應(yīng)順序是反應(yīng) 的降序。
37. 如前述任一權(quán)利要求所述的設(shè)備，還包括至少一個(gè)可操作地 連接到所述反應(yīng)器容器上的歧管。
38. 如權(quán)利要求37所述的設(shè)備，其中所述反應(yīng)器容器包括多個(gè) 可操作地連接到至少一個(gè)歧管上的支管。
39. 如權(quán)利要求38所述的設(shè)備，其中所述多個(gè)支管包括固定的 多相催化劑，并且其中不同的支管包含不同的催化劑。
40. 如前述任一權(quán)利要求所述的設(shè)備，其中所述設(shè)備裝備有循環(huán) 或反饋裝置以允許反應(yīng)器槽中的容納物質(zhì)被送回到所述反應(yīng)器容器 內(nèi)，所述容納物質(zhì)已經(jīng)離開了所述反應(yīng)器容器。
41. 一種用于混合流體相物類和液相物類以促進(jìn)所述相態(tài)之間 連續(xù)地化學(xué)反應(yīng)或物理接觸的過程，所述過程包括以下步驟將液體反應(yīng)物輸入到反應(yīng)器容器內(nèi)；向所述反應(yīng)器容器供應(yīng)流體；向流體-液體混合物傳給運(yùn)動(dòng)以啟動(dòng)和保持所述容器中混合物的 均勻混合和有效分散。
42. 如權(quán)利要求41所述的過程，其中所述反應(yīng)過程是連續(xù)的、 半連續(xù)的或分批進(jìn)料的過程。
43. 如權(quán)利要求41或42中任一項(xiàng)所述的過程，其中所述過程還 包括將其它的反應(yīng)物物類或催化劑引入到所述反應(yīng)器容器中。
44. 如權(quán)利要求41到43中任一項(xiàng)所述的過程，其中所述過程還 包括改變所述反應(yīng)器容器中的壓力。
45. 如權(quán)利要求41到44中任一項(xiàng)所述的過程，其中所述過程還 包括在真空到1000巴之間改變所述壓力。
46. 如權(quán)利要求41到45中任一項(xiàng)所述的過程，其中所述過程還 包括有選擇地控制將流體添加到所述反應(yīng)器中的速度。
47. 如權(quán)利要求41到46中任一項(xiàng)所述的過程，其中所述過程還 包括有選擇地控制沿所述反應(yīng)器的長(zhǎng)度方向上添加所述流體的位置。
48. 如權(quán)利要求41到47中任一項(xiàng)所述的過程，其中通過振蕩器 來傳給所述運(yùn)動(dòng)。
49. 如權(quán)利要求41到48中任一項(xiàng)所述的過程，其中向所述反應(yīng) 器容器脈沖式地供應(yīng)氣體。
50. 如權(quán)利要求41到49中任一項(xiàng)所述的過程，其中微孔噴霧器 用于氣體的供應(yīng)。
51. 如權(quán)利要求43所述的過程，其中所述催化劑是溶于所述液 體的均相催化劑。
52. 如權(quán)利要求43所述的過程，其中所述催化劑是懸浮在所述 液體中或以固體存在的多相催化劑。
53. 如權(quán)利要求43和權(quán)利要求52所述的過程，其中所述多相催化劑用于所述反應(yīng)器內(nèi)部的一個(gè)或多個(gè)表面。
54. 如權(quán)利要求43、 52和53所述的過程，其中所述催化劑用作 至少一個(gè)孔板的涂層。
55. 如權(quán)利要求43和52到54所述的過程，其中所述多相催化 劑可傳送過所述反應(yīng)器容器。
56. 如權(quán)利要求43和52到55所述的過程，其中多相和均相催 化劑兩者被包含在所述反應(yīng)器容器中。
57. —種如參照附圖在上文中所描述的設(shè)備。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于包括氣-液和液-液反應(yīng)的流體-液體反應(yīng)的方法和設(shè)備。所述方法和設(shè)備適合于混合流體相物質(zhì)和液相物質(zhì)以促進(jìn)在所述相態(tài)之間的化學(xué)反應(yīng)。所述設(shè)備包括具有多個(gè)孔板和流量控制裝置的反應(yīng)器容器，其啟動(dòng)和保持反應(yīng)器容器內(nèi)部的流體-液體混合物的均勻混合和有效分散。
文檔編號(hào)B01J19/28GK101247886SQ200680030970
公開日2008年8月20日 申請(qǐng)日期2006年6月23日 優(yōu)先權(quán)日2005年6月23日
發(fā)明者A·菲奇, I·萊爾德, 倪雄偉 申請(qǐng)人:倪泰克解決方案有限公司