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介绍连续加氢反应常用的三种反应器

 发布时间:2022-12-14 点击量:228
    在连续加氢过程中,通常通过将固体催化剂固定在反应器内部,使气液混合物连续地通过该反应器,与催化剂充分接触,从而实现优异的反应速率与高效的催化剂回收。按催化剂固定形式的不同,可以分为填充式微反应器、壁载式微反应器与浆料式微反应器。
  1.填充式微反应器
  填充式微反应器(又称微填充床反应器)通过将颗粒催化剂以填充的形式固定在反应器内部的方式来实现非均相催化加氢反应。该反应器入口端通常安装或连接有气液混合装置,通过泵送气液混合物流过固定催化剂的方式来实现气液固三相的有效接触,可以显著地强化传质过程,从而有效提高非均相反应的反应速率。
  该方法是目前文献报道中采用最多的技术路线,具有催化剂易于更换和固定,操作简单高效等优点,同时也存在着多相流行为复杂、压降大和放大困难等问题。为了更精确地控制温度,以及确保装置可以在高压下运行,通常选择不锈钢作为该反应器的材质。
  2.壁载式微反应器
  壁载式微反应器将催化剂通过壁载的形式固定在反应器的内壁,气液混合物流过反应器内部,与催化剂接触发生加氢反应。该方法具有流动简单、压降小和易于放大等优点,但也存在着单位体积催化剂浓度低、催化剂失活后难以更换等问题。
  有研究者通过将金属催化剂粉末以壁载的形式负载在玻璃板上得到加氢反应器,实现了强化气液固三相传质的效果,在2 min停留时间与室温反应条件下,利用Pd催化剂实现了碳碳双键与碳碳三键的高效选择加氢,收率高达97%。
  然而该装置具有金属催化剂易流失的缺点,将催化剂壁载在气相色谱的毛细管内可以有效地改善这一情况,并且通过增加反应器单元——毛细管柱的数量,可以实现有效的生产放大。
  3.浆料式微反应器
  浆料式微反应器通过将固体催化剂粉末悬浮在液相中并与氢气混合,共同通入常规的微反应器中来实现非均相催化加氢反应。该方法具有催化效率高、压降低等优点,但如何保证催化剂均匀分散并保证催化剂的高效性及稳定性,同时实现催化剂的连续分离和分散是该路线的难点。
  目前连续流加氢反应大部分选择填充式连续流微反应器,其轴向返混通常较小,使气液两相的停留时间分布较窄,可减少连串副反应。其次,由于微反应器体积较小,其氢气滞留量相对较少,且催化剂因固载化而无须分离,操作安全性较高。