本申請(qǐng)依據(jù)Title 35，U.S.C.§119(e)要求2014年7月29日提交的題為REACTOR WITH BAFFLE CONFIGURATION的美國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng)序號(hào)No.62/030,222的權(quán)益，其整個(gè)內(nèi)容特此引用并入本文。

發(fā)明領(lǐng)域

本公開(kāi)總體上涉及反應(yīng)器設(shè)計(jì)，更特別涉及活塞流型反應(yīng)器。

背景

用于生產(chǎn)苯酚和丙酮的主要商業(yè)方法是通過(guò)枯烯空氣氧化成氫過(guò)氧化枯烯(CHP)，接著CHP非常選擇性地酸催化分解成苯酚和丙酮。在氧化步驟中二甲基芐醇(DMBA)作為主要副產(chǎn)物形成并隨后在第二酸催化的分解步驟中脫水成α-甲基苯乙烯(AMS)。AMS在商業(yè)上用于塑化劑、樹(shù)脂和其它聚合物的制造。

產(chǎn)生AMS的脫水反應(yīng)通常在長(zhǎng)管中進(jìn)行。在一些情況中，增加反應(yīng)物在反應(yīng)器中的停留時(shí)間可能使得生成的AMS的收率改進(jìn)。但是，在這樣的反應(yīng)器中為了提供額外的停留時(shí)間通常涉及為反應(yīng)器管提供額外的長(zhǎng)度，這可能需要大量空間。

反應(yīng)器的停留時(shí)間是指特定粒子在反應(yīng)器中度過(guò)的時(shí)間量。平均停留時(shí)間通常被定義為反應(yīng)器的體積除以經(jīng)過(guò)反應(yīng)器的流量。反應(yīng)器的停留時(shí)間分布涉及粒子可能在反應(yīng)器中度過(guò)的時(shí)間量。停留時(shí)間分布是具有圍繞平均停留時(shí)間的標(biāo)準(zhǔn)偏差的概率函數(shù)。反應(yīng)器的停留時(shí)間分布通常基于理想活塞流反應(yīng)器(PFR)或理想連續(xù)攪拌釜反應(yīng)器(CSTR)建模。反應(yīng)器的混合度是通過(guò)將停留時(shí)間分布的方差除以平均停留時(shí)間的平方確定的無(wú)量綱值。

在理想活塞流反應(yīng)器中，流經(jīng)反應(yīng)器的流體在概念上被視為一系列非常薄的片段，或“活塞(plug)”。隨著活塞流經(jīng)反應(yīng)器，推定流體在該活塞內(nèi)的徑向上(即在橫穿流動(dòng)方向的方向上)完美混合，但沒(méi)有在軸向上(即沿流動(dòng)方向向前或向后)的流體混合。因?yàn)闆](méi)有軸向混合，活塞內(nèi)的各成分將具有相同停留時(shí)間并且標(biāo)準(zhǔn)偏差將為0?；钊鞣磻?yīng)器的混合度理論上為0。

與之相比，理想CSTR中的流體被推定在反應(yīng)器各處完美混合。由于推定各粒子具有相等的在任何給定時(shí)間離開(kāi)反應(yīng)器的概率，停留時(shí)間分布的標(biāo)準(zhǔn)偏差高并且CSTR的混合度理論上為1。

實(shí)際反應(yīng)器不具有理想PFR或CSTR的停留時(shí)間分布，而是具有在0和1之間的混合度。在一些情況下，保持接近0的混合度是有利的。

需要對(duì)上述情況的改進(jìn)。

概述

本公開(kāi)提供在反應(yīng)器入口不需要任何液體分布裝置的同時(shí)具有活塞流分布的高度特性的反應(yīng)器。

在一些示例性實(shí)施方案中，該反應(yīng)器提供接近或類似于活塞流反應(yīng)器的停留時(shí)間分布。在更特定的實(shí)施方案中，在反應(yīng)器入口沒(méi)有液體分布器的情況下實(shí)現(xiàn)這樣的停留時(shí)間分布。在一些示例性實(shí)施方案中，該反應(yīng)器跨越各種設(shè)計(jì)條件在多種多樣的流量下提供類似的流型。在一些示例性實(shí)施方案中，由于擋板周圍的流向變化而經(jīng)反應(yīng)器的壓力損失在7-8kPa的控制界限內(nèi)。在擋板邊緣和反應(yīng)器內(nèi)殼之間包括間隙的一些示例性實(shí)施方案中，可能由于用經(jīng)過(guò)此類間隙的示蹤材料觀察所觀察到的泄漏“捷徑(shortcuts)”，停留時(shí)間分布更接近地類似于活塞流反應(yīng)器的停留時(shí)間分布。

在一個(gè)示例性實(shí)施方案中，反應(yīng)器包括限定內(nèi)部的殼體和安置在反應(yīng)器內(nèi)部的多個(gè)擋板。在內(nèi)部的多個(gè)擋板之間限定在反應(yīng)器入口和出口之間延伸的流體通路。在一個(gè)更特定的實(shí)施方案中，所述多個(gè)擋板包括十個(gè)或更多個(gè)擋板，且所述多個(gè)擋板的各擋板的擋板切率(cut)為18％至35％。在一個(gè)更特定的實(shí)施方案中，該反應(yīng)器具有小于0.2的混合度。

在一個(gè)更特定的實(shí)施方案中，該流體通路包括多次變向。

在任何上述實(shí)施方案中的另一更特定的實(shí)施方案中，擋板與殼體相隔至少一個(gè)間隙。在一個(gè)甚至更特定的實(shí)施方案中，該間隙具有大約1/2英寸或更小的寬度。

在任何上述實(shí)施方案中的又一更特定的實(shí)施方案中，該反應(yīng)器的入口不包括液體分布器。

在另一示例性實(shí)施方案中，通過(guò)以下步驟由二甲基芐醇如下生產(chǎn)α-甲基苯乙烯：向反應(yīng)器內(nèi)部提供入口料流，所述入口料流包含二甲基芐醇，其中所述反應(yīng)器包括安置在反應(yīng)器內(nèi)部的多個(gè)擋板且所述反應(yīng)器具有小于0.2的混合度；和使至少一部分二甲基芐醇在所述反應(yīng)器中反應(yīng)以形成α-甲基苯乙烯。在一個(gè)更特定的實(shí)施方案中，所述多個(gè)擋板包括十個(gè)或更多個(gè)擋板，且所述多個(gè)擋板的各擋板的擋板切率為18％至35％。

在一個(gè)更特定的實(shí)施方案中，至少75％的二甲基芐醇反應(yīng)形成α-甲基苯乙烯。

在任何上述實(shí)施方案中的另一更特定的實(shí)施方案中，至少一部分二甲基芐醇經(jīng)過(guò)擋板和限定反應(yīng)器內(nèi)部的壁之間的間隙，其中該間隙具有大約1/2英寸或更小的寬度。

附圖簡(jiǎn)述

參照聯(lián)系附圖作出的對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方案的下列描述更容易明確出本公開(kāi)的上述和其它特征和優(yōu)點(diǎn)及其實(shí)現(xiàn)方式以及更好地理解本發(fā)明本身，其中：

圖1A例示了示例性反應(yīng)器。

圖1B例示了圖1A的示例性反應(yīng)器內(nèi)部的示意圖。

圖2是包括一組示例性擋板的圖1A的反應(yīng)器內(nèi)部的一部分的片段視圖。

圖3例示了垂直取向的示例性反應(yīng)器中的十一擋板布置的示意圖。

圖4是入口位于出口上方的垂直取向的圖3的示例性反應(yīng)器的液相速度等值線圖(contour plot)。

圖5是入口位于出口下方的垂直取向的圖3的示例性反應(yīng)器的液相速度等值線圖。

圖6是水平取向的圖3的示例性反應(yīng)器的液相速度等值線圖。

圖7例示了水平取向的圖1A的示例性反應(yīng)器中的十六擋板布置的示意圖。

圖8是水平取向的圖7的示例性反應(yīng)器的液相速度等值線圖。

圖9例示了入口位于出口下方的垂直取向的圖1A的示例性反應(yīng)器中的十六擋板布置的示意圖。

圖10是入口位于出口下方的圖9的示例性反應(yīng)器的液相速度等值線圖。

圖11是圖9的示例性反應(yīng)器在12,948gal/hr(49,014l/hr)的流量下的液相速度等值線圖。

圖12是圖9的示例性反應(yīng)器在18,564gal/hr(70,272l/hr)的流量下的液相速度等值線圖。

圖13A例示了圖9的示例性反應(yīng)器中的示蹤劑注入研究的結(jié)果，其顯示在入口處輸入后4秒的示蹤劑分布。

圖13B例示了圖9的示例性反應(yīng)器中的示蹤劑注入研究的結(jié)果，其顯示在入口處輸入后22秒的示蹤劑分布。

圖13C例示了圖9的示例性反應(yīng)器中的示蹤劑注入研究的結(jié)果，其顯示在入口處輸入后85秒的示蹤劑分布。

圖14A例示了示蹤劑注入研究的面積加權(quán)平均值。

圖14B例示了基于示蹤劑注入研究的圖9的示例性反應(yīng)器的混合度。

圖15A是在擋板和罐之間不包括間隙的圖9的示例性反應(yīng)器的液相速度等值線圖。

圖15B是圖15A的示例性橫截面的液相速度等值線圖。

圖16A是在擋板和罐之間包括間隙的圖9的示例性反應(yīng)器的液相速度等值線圖。

圖16B是圖16A的示例性橫截面的液相速度等值線圖。

圖17A例示了在擋板和罐之間包括間隙的圖16A的示例性反應(yīng)器的面積加權(quán)平均值。

圖17B例示了在擋板和罐之間包括間隙的圖16A的示例性反應(yīng)器的混合度。

貫穿幾個(gè)視圖中相應(yīng)的標(biāo)號(hào)是指相應(yīng)的部件。本文闡明的范例例示本發(fā)明的示例性實(shí)施方案并且這樣的范例不被解釋為以任何方式限制本發(fā)明的范圍。

詳述

首先參照?qǐng)D1A，例示了示例性反應(yīng)器10。反應(yīng)器10包括入口12和出口14。盡管反應(yīng)器10以入口12位于出口14上方的垂直取向示例性地顯示，但在另一些實(shí)施方案中，出口14可位于入口12上方(見(jiàn)圖5)，或反應(yīng)器10可以為水平取向(見(jiàn)圖6)。反應(yīng)器10的外殼16包圍內(nèi)部18。

接著參照?qǐng)D1B，例示了包括多個(gè)擋板20的示例性內(nèi)部18。內(nèi)部18示例性包括將反應(yīng)器10的入口12流體連向出口14的流路22。擋板20中斷在入口12和出口14之間的流路22的直接流。

在一個(gè)示例性實(shí)施方案中，反應(yīng)器10包括安置在入口12和出口14之間的多個(gè)擋板20。在一些實(shí)施方案中，反應(yīng)器10可包括少至10、11、12、14、多至16、18、20、22或更多的擋板，或在任何兩個(gè)上述值之間限定的任何范圍，如10個(gè)擋板至22個(gè)擋板、11個(gè)擋板至20個(gè)擋板，或12個(gè)擋板至18個(gè)擋板。

接著參照?qǐng)D2，顯示多個(gè)擋板20在反應(yīng)器10的內(nèi)部18內(nèi)的示例性位置。相鄰擋板沿反應(yīng)器10的軸向的間距限定擋板間距30。在一些實(shí)施方案中，擋板間距小至3英寸、4英寸、5英寸、6英寸、大至8英寸、9英寸、10英寸、12英寸或更大，或在任何兩個(gè)上述值之間限定的任何范圍，如3英寸至12英寸、4英寸至10英寸，或6英寸至9英寸。

擋板切率是指在給定擋板20的末端和外殼16之間的開(kāi)口區(qū)域的百分比。擋板切率按照擋板20的末端與外殼16之間的距離24和反應(yīng)器10的直徑26的比率計(jì)算(見(jiàn)圖2)。在一些實(shí)施方案中，擋板切率可以小至18％、20％、23％、大至25％、30％、35％，或在任何兩個(gè)上述值之間限定的任何范圍內(nèi)，如18％至35％、20％至30％，或23％至25％。

在一些實(shí)施方案中，擋板20可以直接連接到外殼16上使得除了由擋板切率提供的主間隙外在擋板20和外殼16之間沒(méi)有周向間隙28。在另一些實(shí)施方案中，在擋板20和外殼16之間存在周向間隙28。在一個(gè)更特定的實(shí)施方案中，圍繞各擋板20的至少一部分外周存在周向間隙。在一個(gè)更特定的實(shí)施方案中，圍繞各擋板20的整個(gè)外周存在周向間隙。擋板20可通過(guò)一個(gè)或多個(gè)支承結(jié)構(gòu)(未顯示)(如將擋板結(jié)合到反應(yīng)器10的頂部或底部或外殼16的一項(xiàng)或多項(xiàng)上的支承結(jié)構(gòu))支承就位在反應(yīng)器10的內(nèi)部18內(nèi)。在一些實(shí)施方案中，周向間隙28小至1/8英寸、3/16英寸、1/4英寸、大至5/16英寸、3/8英寸、1/2英寸或更大，或在任何兩個(gè)上述值之間的任何值。在一些實(shí)施方案中，對(duì)非零間隙的包括降低了反應(yīng)器10內(nèi)的混合度，以使反應(yīng)器10更接近理論活塞流反應(yīng)器。

在一些實(shí)施方案中，反應(yīng)器具有小于4英寸、小至4英寸、8英寸、12英寸、18英寸、24英寸、大至30英寸、36英寸、42英寸、48英寸或更大，或在任何兩個(gè)上述值之間限定的任何范圍內(nèi)，如4英寸至48英寸、8英寸至42英寸、或24英寸至36英寸的直徑26。

在一些實(shí)施方案中，該反應(yīng)器具有小于1,000gal/hr(3,785l/hr)、小至1,000gal/hr(3,785l/hr)、5,000gal/hr(18,927l/hr)、10,000gal/hr(37,854l/hr)、13,000gal/hr(49,210l/hr)、大至15,000gal/hr(56,781l/hr)、20,000gal/hr(75,708l/hr)、25,000gal/hr(94,635l/hr)、30,000gal/hr(113,562l/hr)、40,000gal/hr(151,416l/hr)、50,000gal/hr(189,271l/hr)或更大，或在任何兩個(gè)上述值之間限定的任何范圍內(nèi)，如1,000gal/hr(3,785l/hr)至50,000gal/hr(189,271l/hr)、5,000gal/hr(18,927l/hr)至30,000gal/hr(113,562l/hr)、或10,000gal/hr(37,854l/hr)至25,000gal/hr(94,635l/hr)的流量。

停留時(shí)間分布(RTD)曲線可用于確定平均停留時(shí)間和混合度。反應(yīng)器的停留時(shí)間是指特定粒子在反應(yīng)器中度過(guò)的時(shí)間量。通過(guò)年齡分布的一階矩給出平均停留時(shí)間：

在一些實(shí)施方案中，反應(yīng)器10具有小至50秒、60秒、70秒、80秒、85秒、大至90秒、100秒、110秒、120秒、130秒或更大，或在任何兩個(gè)上述值之間限定的任何范圍內(nèi)，如50秒至130秒、60秒至120秒、或80秒至100秒的平均停留時(shí)間。

二階中心矩是指方差(σ²)，即圍繞平均值的離散度：

混合度是方差與平均停留時(shí)間的平方的無(wú)量綱比：

在一些實(shí)施方案中，反應(yīng)器10具有接近理論活塞流反應(yīng)器的混合度。在一些實(shí)施方案中，混合度小至0.3、0.2、0.15、0.1、0.09、0.08或更小，或在任何兩個(gè)上述值之間限定的任何范圍內(nèi)，如0.3至小于0.08、0.2至小于0.08、或0.15至0.08。

在一些實(shí)施方案中，反應(yīng)器10在入口12中不包括液體分布器。液體分布器常用于反應(yīng)塔以在反應(yīng)器內(nèi)提供均勻液體分布。但是，在分布器開(kāi)口區(qū)可能發(fā)生液體分布器的堵塞或結(jié)垢。在一些實(shí)施方案中，通過(guò)不包括液體分布器來(lái)降低或消除反應(yīng)器內(nèi)的堵塞或結(jié)垢可能性。另外，入口12和反應(yīng)器10的內(nèi)部18內(nèi)的任何分布器之間的空間可能耗費(fèi)有價(jià)值的反應(yīng)器空間，以增加反應(yīng)器10的必要尺寸。在一些實(shí)施方案中，通過(guò)不包括液體分布器降低了反應(yīng)器10的尺寸。在一些實(shí)施方案中，無(wú)液體分布器的反應(yīng)器10提供了低壓頭損失、寬運(yùn)行條件范圍和反應(yīng)器10的內(nèi)部18用于實(shí)施反應(yīng)的提高的利用率。

在一個(gè)示例性實(shí)施方案中，反應(yīng)器10的入口12包含二甲基芐醇，至少一部分二甲基芐醇在反應(yīng)器10的內(nèi)部18中反應(yīng)以形成α-甲基苯乙烯。在一些實(shí)施方案中，二甲基芐醇至α-甲基苯乙烯的轉(zhuǎn)化度小至50％、60％、70％、75％、80％、大至90％、95％、98％、99％、99.5％或更大，或在任何兩個(gè)上述值之間限定的任何范圍之間，如50％至99.5％、60％至99％，或80％至95％。

在一個(gè)更特定的實(shí)施方案中，反應(yīng)器10的入口12包括第一入口流組合物，其包含二甲基芐醇。在一些實(shí)施方案中，第一入口流組合物包含基于第一入口流組合物的總重量計(jì)少至0.5重量％、1重量％、2重量％、2.5重量％、3重量％、多至4重量％、5重量％、10重量％、20重量％或更多，或在任何兩個(gè)上述值之間限定的任何范圍之間，如0.5重量％至20重量％、1重量％至10重量％、或2重量％至10重量％的二甲基芐醇重量百分比。在一些實(shí)施方案中，第一入口流組合物包含基于第一入口流組合物的總重量計(jì)少至0重量％、0.5重量％、1重量％、1.5重量％、多至2重量％、2.5重量％、3重量％、5重量％或更多，或在任何兩個(gè)上述值之間限定的任何范圍之間，如0.5重量％至5重量％、1重量％至3重量％、或1重量％至2重量％的水重量百分比。在一些實(shí)施方案中，第一入口流組合物任選包含枯烯、氫過(guò)氧化枯烯、苯酚或丙酮中的至少一種。

實(shí)施例

實(shí)施例1-反應(yīng)器取向的影響

接著參照?qǐng)D3-6，研究反應(yīng)器10的取向?qū)α黧w力學(xué)的影響。使用可獲自ANSYS Inc.，Cannonsburg，Pennsylvania的ANSYS Fluent計(jì)算流體力學(xué)(CFD)模擬軟件確定流體力學(xué)。

在圖3中例示含有11個(gè)擋板20的示例性反應(yīng)器10。擋板間距設(shè)定為10英寸，擋板切率為30％，且目標(biāo)停留時(shí)間為85秒。反應(yīng)器總長(zhǎng)度32(見(jiàn)圖1B)為120英寸。

在圖4-6中提供三種取向各自的液相速度等值線圖。在圖4中，反應(yīng)器10垂直取向且入口12位于出口14上方，液體在反應(yīng)器10的內(nèi)部18中圍繞擋板20向下流向出口14。在圖5中，反應(yīng)器10垂直取向且入口12位于出口14下方，迫使液流圍繞擋板20向上經(jīng)過(guò)反應(yīng)器10的內(nèi)部18。在圖6中，反應(yīng)器10水平放置，從罐底部的入口12注入液體。

對(duì)于液體速度分布，如圖4-6中所例示，在反應(yīng)器中各點(diǎn)的液體速度由該點(diǎn)的顏色指示。提供各圖的灰度標(biāo)，黑色指示相對(duì)較低的速度，白色指示相對(duì)較高的速度。

如圖4-6中所示，這三種取向各自的液體速度分布結(jié)果基本類似。不希望受制于任何理論，但這些結(jié)果表明擋板20的數(shù)量、尺寸和位置是影響反應(yīng)器10內(nèi)的液體速度分布的主要因素。圖4和5的比較表明液體向上流動(dòng)帶來(lái)比液體向下流動(dòng)更高的軸向分散，但反應(yīng)器10的停留時(shí)間分布曲線的形狀和活塞流特性主要由擋板20的間距和尺寸控制。

實(shí)施例2-擋板參數(shù)的影響

實(shí)施例1研究包括11個(gè)擋板的反應(yīng)器10。進(jìn)一步研究擋板的數(shù)量和間距的影響。

如圖7中所示，使用CFD模擬評(píng)估包括16個(gè)擋板20的示例性反應(yīng)器10。擋板間距設(shè)定為6英寸，擋板切率為23％。由于包括偶數(shù)個(gè)擋板20，反應(yīng)器10的出口14在圖6中所示的其中包括奇數(shù)個(gè)擋板的對(duì)面。反應(yīng)器10在其它方面與圖6保持不變。

圖7的反應(yīng)器10的液相速度等值線圖提供在圖8中。與實(shí)施例1的十一擋板反應(yīng)器10(圖4-6)相比，如圖8中所示的十六擋板反應(yīng)器10表現(xiàn)出更小的死區(qū)體積和更均勻的速度分布。這些結(jié)果表明近似于活塞流反應(yīng)器的流型特性。

接著參照?qǐng)D9，如圖9中所示，使用CFD模擬評(píng)估包括22個(gè)擋板20的示例性反應(yīng)器10。擋板間距設(shè)定為5英寸，擋板切率為20％。由于包括偶數(shù)擋板20，反應(yīng)器10的出口14在圖6中所示的其中包括奇數(shù)擋板的對(duì)面。反應(yīng)器總長(zhǎng)度32(見(jiàn)圖1B)為136英寸。反應(yīng)器10在其它方面與圖5保持不變。

圖9的反應(yīng)器10的液相速度等值線圖提供在圖10中。與十六擋板反應(yīng)器10(圖7-8)相比，如圖9中所示的二十二擋板反應(yīng)器10表現(xiàn)出更小的死區(qū)體積。由于較小的擋板切率以致開(kāi)口區(qū)域較小并且包括附加的擋板，與圖7的十六擋板反應(yīng)器的149Pa/擋板相比，圖9的二十二擋板反應(yīng)器10的壓頭損失提高到160Pa/擋板。但是，這種提高程度相對(duì)較小。

附加的擋板的存在使得從入口12到出口14的流路22更長(zhǎng)(見(jiàn)圖1B)，但較小的擋板間距提供較高的經(jīng)過(guò)空隙空間的流速。較長(zhǎng)流路22和較高速度的組合組合提供類似的停留時(shí)間和因此類似的反應(yīng)轉(zhuǎn)化速率。

實(shí)施例3-容量研究

研究各種流量對(duì)圖9的二十二級(jí)反應(yīng)器10的影響。圖10的液相速度等值線圖反映16,969gal/hr(64,235l/hr)的標(biāo)稱流量。使用CFD模擬生成針對(duì)12,948gal/hr(49,014l/hr)的低流量值(圖11)和18,564gal/hr(70,272l/hr)的高流量值(圖12)的類似液相速度等值線圖。圖11和12的圖例保持相同以供視覺(jué)比較。在低和高受試值內(nèi)，看起來(lái)在反應(yīng)器10內(nèi)可達(dá)到活塞流類型，無(wú)論特定流量如何。

實(shí)施例4-停留時(shí)間分布研究

使用借助CFD模擬的模擬示蹤劑注入研究來(lái)調(diào)查圖9的二十二級(jí)反應(yīng)器10的活塞流特性。圖13A-13C例示了在反應(yīng)器10的入口12處輸入示蹤劑后各時(shí)間的示蹤劑的存在。對(duì)于各圖13A-13C，通過(guò)反應(yīng)器中各點(diǎn)的顏色指示該點(diǎn)的示蹤劑濃度。提供各圖的顏色標(biāo)度，藍(lán)色指示相對(duì)低的濃度，紅色指示相對(duì)高的濃度。顏色黑色指示擋板幾何結(jié)構(gòu)和形狀。

圖13A顯示在輸入后4秒的示蹤劑分布。圖13B顯示在輸入后22秒的示蹤劑分布。圖13C顯示在輸入后85秒的示蹤劑分布。

圖14A中提供的停留時(shí)間分布(RTD)曲線由示蹤劑研究確定。為平均停留時(shí)間確定RTD的一階矩，并為混合度確定二階矩。通過(guò)年齡分布的一階矩給出平均停留時(shí)間：

二階中心矩指示方差(σ²)，即圍繞平均值的離散度：

混合度是方差與平均停留時(shí)間的平方的無(wú)量綱比：

在不包括液體分布器的二十二擋板反應(yīng)器10中，流向改變且在擋板周圍存在死區(qū)。這造成反應(yīng)器10內(nèi)的一定程度的回混。但是，基于RTD測(cè)量，計(jì)算出的混合度為δ²_e＝0.148，且如圖14B中所示，流型接近活塞流反應(yīng)器。

實(shí)施例5-擋板和殼體之間的周向間隙的影響

在典型的反應(yīng)器10中，擋板20組裝件設(shè)計(jì)成可拉動(dòng)或可拆卸。這在擋板20的邊緣和殼體16之間產(chǎn)生周向間隙28。需要使用CFD模擬確定小周向間隙28對(duì)混合度的影響。

圖15A的液相速度等值線圖反映如圖9中所示的二十二擋板反應(yīng)器10，不包括周向間隙28。圖15B中所示的液相速度圖是在反應(yīng)器10中的3.13米標(biāo)高處獲取的頂視圖。

圖16A的液相速度等值線圖反映如圖9中所示的二十二擋板反應(yīng)器10，在擋板20和殼體16之間包括3/16英寸周向間隙28。圖16B中所示的液相速度圖是在反應(yīng)器10中的3.13米標(biāo)高處獲取的頂視圖。

在圖15和16中可以看出，在這兩種情況之間存在可見(jiàn)流動(dòng)分布差異。對(duì)周向間隙28的包括降低了反應(yīng)器10中的死區(qū)體積量。

對(duì)圖16中所示的包括3/16英寸間隙的反應(yīng)器10進(jìn)行示蹤劑注入研究。RTD曲線呈現(xiàn)在圖17A中。與不包括周向間隙28的實(shí)施例4相比，3/16英寸間隙降低RTD方差。不希望受制于任何理論，但相信，對(duì)間隙的包括能使一部分流體在擋板和殼體之間而非圍繞擋板的全長(zhǎng)流動(dòng)。如圖17B中所示，這種流動(dòng)減少死區(qū)量并輕微降低混合度，以使反應(yīng)器更接近理論活塞流反應(yīng)器。與實(shí)施例4相比，對(duì)于包括占總反應(yīng)器橫截面積的1.78％的間隙的反應(yīng)器10，如圖17B中看出，停留時(shí)間分布的標(biāo)準(zhǔn)偏差略低，以將混合度降至δ²_e＝0.088，并使反應(yīng)器類型有點(diǎn)更接近PFR。

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