涓流床反应器及用其制备间苯二甲胺的方法与流程

1.本发明属于设备及生产技术领域，具体涉及涓流床反应器及用其制备间苯二甲胺的方法。


背景技术：

2.涓流床反应器是一种典型的气液固三相反应器，可获得较高的转化率，广泛应用于石油炼制、石油化工、精细化工等化工过程，主要应用于加氢、氧化等反应类型。但涓流床反应器也存在如下缺点：小试实验时，低液速操作的液流径向分布不均匀，可能引起固体催化剂润湿不完全，温度分布不均匀，形成热点，使催化剂迅速失活或者影响气液流动状态，这些都不利于涓流床反应器的操作。因此，需要对涓流床反应器进行改进，以尽可能实现在滴流区与脉冲流区的边界处进行操作，使气液相分布较为均匀，避免局部过热现象的发生。
3.间苯二甲胺是一种无色液体，溶于水和有机溶剂，主要用于制造耐热、快速固化的高性能环氧树脂固化剂，是聚氨酯树脂的原料，在橡胶制品、光敏塑料、尼龙制品、润滑剂等领域也有应用。目前的间苯二甲胺的合成路线主要为间歇方法合成，无法进行大规模生产，而连续化工艺路线主要在涓流床反应器中进行，但小试实验时的气液两相流速较低，处于涓流区，无法为中试或者工业化反应器提供准确有价值的数据。因此针对目前现有小试连续化存在的问题，需寻求一种改良的涓流床反应器，以提高小试时气液两相的湍动程度，强化传质传热，为工业化反应器的操作提供准确的数据。


技术实现要素：

4.本发明的第一个目的在于提供一种涓流床反应器，该涓流床反应器具有立体脉冲填料，可提高床层内气液相的湍动程度和传质效率，适用于进行催化加氢反应；
5.本发明的第二个目的在于提供一种利用前述涓流床反应器制备间苯二甲胺的方法，该方法简单易操作，气液固三相间的传质和传热得到强化，提高了小试实验的数据准确性。
6.为实现本发明的第一个目的，采用以下的技术方案：
7.一种涓流床反应器，包括反应器壳体；
8.所述反应器壳体内自上至下依次间隔设置有液体分布器、至少一个液体再分布器和至少一层支撑板，将所述反应器壳体内自上至下依次分隔为气体腔、至少2个催化剂床层和液体腔；所述催化剂床层内装填有立体脉冲填料；
9.所述反应器壳体的顶部设置有气相入口、底部设置有液体出口、侧壁上对应所述液体分布器的位置设置有液体入口、侧壁上对应液体腔的位置设置有气体出口；
10.其中，所述立体脉冲填料包括在所述催化剂床层内竖向设置的立体脉冲管束，所述立体脉冲管束包括平行且分散布置的多个立体脉冲管，所述立体脉冲管具有竖向的第一液体通道，且相邻所述立体脉冲管之间形成竖向的第二液体通道。
11.本发明的涓流床反应器，优选地，所述立体脉冲管包括沿其长度方向交替设置的
收缩段和扩张段，相邻的所述收缩段和所述扩张段形成一个脉冲单元；所述立体脉冲管包括50-200个脉冲单元；
12.优选地，所述脉冲单元中最大横截面的面积为10-50mm2；和/或
13.所述脉冲单元中最小横截面与最大横截面的面积比为0.01-0.25。
14.本发明的涓流床反应器，优选地，所述扩张段与所述收缩段的长度比为1/3-1；和/或
15.所述扩张段与所述收缩段的比表面积之比值为1-3。
16.本发明的涓流床反应器，优选地，所述收缩段的长度为5-15mm；和/或
17.所述收缩段的比表面积为1-5m2/m3。
18.本发明的涓流床反应器，优选地，所述立体脉冲填料中，所述立体脉冲管束在所述催化剂床层内按照以下方式布置：相邻3个所述立体脉冲管呈正三角形布置，形成最小布置单元；
19.优选地，所述最小布置单元中，相邻2个所述立体脉冲管的布置方向相差120
°
；
20.优选地，相邻2个所述立体脉冲管之间的距离按照二者竖向中心轴之间的距离计为l1，所述脉冲单元中最大横截面的最长边的长度为l2，则l1/l2＝0.5-5。
21.本发明的涓流床反应器，优选地，
22.所述立体脉冲填料的材质为塑料、金属、陶瓷或者玻璃中的任一种或多种的组合；和/或
23.所述催化剂床层的高径比为3-8；和/或
24.所述液体再分布器为截锥式结构。
25.为实现本发明的第二个目的，还提供一种利用前述涓流床反应器制备间苯二甲胺的方法，所述方法包括：
26.(1)将氢气自所述气相入口通入所述涓流床反应器内对所述催化剂床层内装填的催化剂进行活化；
27.(2)将溶有间苯二甲腈的复合溶剂自所述液体入口通入所述涓流床反应器内，在所述催化剂床层与通入的氢气发生催化加氢反应，制备得到间苯二甲胺，自所述液体出口输出。
28.在一种实施方式中，所述方法中，所述涓流床反应器内所述立体脉冲填料(5)的脉冲频率为0.01-10s-1
。
29.在一种实施方式中，所述方法中，所述催化剂床层内装填的催化剂为镍系催化剂；
30.优选地，所述镍系催化剂为骨架型催化剂或者负载型催化剂，且其中镍含量≥5wt％。
31.在一种实施方式中，所述方法中，所述复合溶剂包括四氢呋喃、甲醇、甲苯、环己烷、液氨、n-甲基吡咯烷酮中的任意两种或多种的组合；和/或
32.所述催化加氢反应中，间苯二甲腈、氢气、复合溶剂的摩尔比为1:(1-10):(2-40)；和/或
33.所述催化加氢反应中，反应压力为6-20mpa，和/或反应温度为50-100℃。
34.本发明的有益效果在于：
35.(1)本发明的涓流床反应器，其内布置有立体脉冲填料，立体脉冲填料特有的脉冲
特性可使催化剂润湿程度大大提高，从而使床层内产生“脉动”，可提高床层内气液相的湍动程度和传质效率；
36.(2)本发明的涓流床反应器，在相邻催化剂床层之间设置了液体再分布器，液体再分布器特有的结构使液体再次得到分散，减少了液体的沟流和气体的聚并现象，增大了气液相的接触面积，提高了气液相传质效率；
37.(3)本发明的涓流床反应器，在立体脉冲填料和液体再分布器的共同作用下，能够强化气、液、固三相间的传热和传质，使床层内的流型接近滴流和脉冲流的相邻区域，从而使流型更加稳定，可避免温度和浓度分布不均匀的现象；适用于进行催化加氢反应；
38.(4)本发明的利用前述涓流床反应器制备间苯二甲胺的方法，简单易操作，在立体脉冲填料和液体再分布器的共同作用下，使得催化剂润湿程度大大提高，使床层内的流型接近滴流和脉冲流的相邻区域，且流型更加稳定，避免了温度和浓度分布不均匀的现象，可以提高小试装置的空速，提高了小试实验的数据准确性，从而为工业化装置提供更为准确的数据；同时降低了工艺操作条件。
附图说明
39.图1是本发明的涓流床反应器在一种实施方式中的结构示意图；
40.图2是本发明的涓流床反应器中立体脉冲填料的脉冲单元在一种实施方式中的结构示意图；
41.图3是本发明的涓流床反应器中立体脉冲填料的立体脉冲管在一种实施方式中的排布方式示意图(也是其横截面结构示意图)。
具体实施方式
42.以下结合具体实施方式/实施例及附图对本发明的技术方案及其效果做进一步说明。以下实施方式/实施例仅用于说明本发明的内容，发明并不仅限于下述实施方式或实施例。应用本发明的构思对本发明进行的简单改变都在本发明要求保护的范围内。
43.本发明提供一种涓流床反应器，如图1-3所示，所述涓流床反应器包括反应器壳体10；
44.所述反应器壳体10内自上至下依次间隔设置有液体分布器2、至少一个液体再分布器6和至少一层支撑板7，将所述反应器壳体内自上至下依次分隔为气体腔、至少2个催化剂床层4和液体腔；所述催化剂床层4内装填有立体脉冲填料5；
45.所述反应器壳体10的顶部设置有气相入口1、底部设置有液体出口9、侧壁上对应所述液体分布器2的位置设置有液体入口3、侧壁上对应液体腔的位置设置有气体出口8；
46.其中，所述立体脉冲填料5包括在所述催化剂床层4内竖向设置的立体脉冲管束，所述立体脉冲管束包括平行且分散布置的多个立体脉冲管51，所述立体脉冲管51具有竖向的第一液体通道，且相邻所述立体脉冲管51之间形成竖向的第二液体通道。
47.本发明的涓流床反应器，其内布置有立体脉冲填料，立体脉冲填料特有的脉冲特性可使催化剂润湿程度大大提高，从而使床层内产生“脉动”，可提高床层内气液相的湍动程度和传质效率；在相邻催化剂床层之间设置了液体再分布器，液体再分布器特有的结构使液体再次得到分散，减少了液体的沟流和气体的聚并现象，增大了气液相的接触面积，提
高了气液相传质效率；在立体脉冲填料和液体再分布器的共同作用下，能够强化气、液、固三相间的传热和传质，使床层内的流型接近滴流和脉冲流的相邻区域，从而使流型更加稳定，可避免温度和浓度分布不均匀的现象；适用于进行催化加氢反应。
48.在一种实施方式中，所述立体脉冲管51包括沿其长度方向交替设置的收缩段511和扩张段512，相邻的所述收缩段511和所述扩张段512形成一个脉冲单元；所述立体脉冲管51包括50-200个脉冲单元，比如60个、70个、80个、90个、100个、110个、120个、130个、140个、150个、160个、170个、180个和190个。
49.本发明中，收缩段511是指自上至下横截面积依次减小的部分，扩张段512是指自上至下横截面积依次增大的部分。
50.在一种实施方式中，所述脉冲单元中最大横截面的面积为10-50mm2，比如15mm2、20mm2、25mm2、30mm2、35mm2、40mm2和45mm2。
51.在一种实施方式中，所述脉冲单元中最小横截面与最大横截面的面积比为0.01-0.25，比如0.03、0.05、0.07、0.1、0.13、0.15、0.17、0.2、0.22和0.24，从而有效形成脉冲。
52.在一种实施方式中，所述扩张段512与所述收缩段511的长度比为1/3-1，比如1/3、3/8、1/2、5/8、2/3、3/4、7/8和1；优选在此基础上小于1。
53.本发明中，所述扩张段512与所述收缩段511的长度分别是指二者沿所述立体脉冲管51长度方向的长度。
54.本发明中，所述扩张段512的长度较小时，流体在所述扩张段512内速度变化率较大，，从而提高脉冲效果。
55.在一种实施方式中，所述扩张段512与所述收缩段511的比表面积之比值为1-3，比如1.1、1.2、1.3、1.4、1.5、1.6、1.7、1.8、1.9、2、2.1、2.2、2.3、2.4、2.5、2.6、2.7、2.8和2.9；优选在此基础上大于1，从而能够使流体在所述扩张段512中速度变化较快，从而有效形成脉冲。
56.本发明中，所述扩张段512的比表面积是指单位体积所述立体脉冲填料的表面积。
57.本领域技术人员理解，体积与比表面积呈反比，体积越大，比表面积越小，反之，体积越小，比表面积越大。所述扩张段512与所述收缩段511的比表面积之比值为1-3，说明所述扩张段512的比表面积≥所述收缩段511的比表面积，相应地，所述扩张段512的体积≤所述收缩段511的体积，能够使流体在所述扩张段512内速度变化率较大，从而有效形成脉冲。
58.在一种实施方式中，所述收缩段511的长度为5-15mm，比如6mm、7mm、8mm、9mm、10mm、11mm、12mm、13mm和14mm。
59.在一种实施方式中，所述收缩段511的比表面积为1-5m2/m3，比如1.5m2/m3、2m2/m3、2.5m2/m3、3m2/m3、3.5m2/m3、4m2/m3和4.5m2/m3。
60.所述脉冲单元的横截面可以为任意形式，为了提高脉冲效果，从而提高气液固三相间的传热和传质，在一种实施方式中，所述脉冲单元的横截面为多边形，优选三角形，进一步优选锐角三角形。
61.在一种实施方式中，所述锐角三角形的三个夹角的角度分别为40-60
°
，比如45
°
、50
°
和55
°
；50-70
°
，比如55
°
、60
°
和65
°
；60-90
°
，比如65
°
、70
°
、75
°
、80
°
和85
°
。
62.在一种实施方式中，所述立体脉冲填料5中，所述立体脉冲管束在所述催化剂床层4内按照以下方式布置：相邻3个所述立体脉冲管51呈正三角形布置，形成最小布置单元。
63.在一种实施方式中，所述最小布置单元中，相邻2个所述立体脉冲管51的布置方向相差120
°
。
64.相邻2个所述立体脉冲管51的布置方向相差120
°
是指，在呈正三角形布置的最小布置单元中，设其中第一个所述立体脉冲管51中其中1个横截面上的第一个角所在的点为a，与其相邻的第二个角的所在的点为b，a到b的方向为0
°
方向(也是360
°
方向)，则与第一个所述立体脉冲管51相邻的第二个所述立体脉冲管51中，对应a到b的方向为120
°
方向(或-120
°
方向)；同样的，与第二个所述立体脉冲管51相邻的第三个所述立体脉冲管51中，对应a到b的方向为240
°
方向(或-240
°
方向)。相当于在呈正三角形布置的最小布置单元中，与其中第一个所述立体脉冲管51的布置方向相比，第二个所述立体脉冲管51绕其自身竖向中心轴顺时针/逆时针旋转了120
°
，第三个所述立体脉冲管51绕其自身竖向中心轴顺时针/逆时针旋转了2次120
°
。两两之间的布置方向均相差120
°
。
65.在一种实施方式中，相邻2个所述立体脉冲管51之间的距离按照二者竖向中心轴之间的距离计为l1，所述脉冲单元中最大横截面的最长边的长度为l2，则l1/l2＝0.5-5，比如1、1.5、2、2.5、3、3.5、4和4.5。
66.在一种实施方式中，所述立体脉冲填料5的材质为塑料、金属、陶瓷或者玻璃中的任一种或多种的组合。
67.在一种实施方式中，所述催化剂床层4的高径比为3-8，比如4、5、6、和7。
68.在一种实施方式中，所述液体再分布器6为截锥式结构。
69.本发明还提供一种利用前述涓流床反应器制备间苯二甲胺的方法，所述方法包括：
70.(1)将氢气自所述气相入口1通入所述涓流床反应器内对所述催化剂床层4内装填的催化剂进行活化；
71.(2)将溶有间苯二甲腈的复合溶剂自所述液体入口3通入所述涓流床反应器内，在所述催化剂床层4与通入的氢气发生催化加氢反应，制备得到间苯二甲胺，自所述液体出口9输出。
72.在一种实施方式中，所述方法中，所述涓流床反应器内所述立体脉冲填料5的脉冲频率为0.01-10s-1
，比如0.02s-1
、0.05s-1
、0.1s-1
、0.15s-1
、0.2s-1
、0.5s-1
、1s-1
、1.5s-1
、2s-1
、2.5s-1
、3s-1
、3.5s-1
、4s-1
、4.5s-1
、5s-1
、5.5s-1
、6s-1
、6.5s-1
、7s-1
、7.5s-1
、8s-1
、8.5s-1
、9s-1
和9.5s-1
。
73.在一种实施方式中，所述催化剂床层4内装填的催化剂为镍系催化剂。
74.在一种实施方式中，所述镍系催化剂为骨架型催化剂或者负载型催化剂，且其中镍含量≥5wt％，比如5.5wt％、6wt％、5.5wt％、7wt％、7.5wt％和8wt％。
75.在一种实施方式中，所述复合溶剂包括四氢呋喃、甲醇、甲苯、环己烷、液氨、n-甲基吡咯烷酮中的任意两种或多种的组合。
76.在一种实施方式中，所述催化加氢反应中，间苯二甲腈、氢气、复合溶剂的摩尔比为1:(1-10，比如2、3、4、5、6、7、8和9):(2-40，比如3、5、10、15、20、25、30和35)。
77.在一种实施方式中，所述催化加氢反应中，反应压力为6-20mpa，比如8mpa、10mpa、12mpa、14mpa、16mpa和18mpa；和/或反应温度为50-100℃，比如55℃、60℃、65℃、70℃、75℃、80℃、85℃、90℃和95℃。
78.本发明的利用前述涓流床反应器制备间苯二甲胺的方法，简单易操作，在立体脉冲填料和液体再分布器的共同作用下，使得催化剂润湿程度大大提高，使床层内的流型接近滴流和脉冲流的相邻区域，且流型更加稳定，避免了温度和浓度分布不均匀的现象，可以提高小试装置的空速，提高了小试实验的数据准确性，从而为工业化装置提供更为准确的数据；同时降低了工艺操作条件。
79.以下实施例/对比例中所用原料的原料来源：
80.间苯二甲腈，》99.99％，tci试剂有限公司；
81.四氢呋喃，》99.99％，西陇化工股份有限公司；
82.液氨，》99.999％，液化空气(上海)压缩气体有限公司；
83.氢气，》99.999％，烟台明炬新能源有限公司；
84.催化剂，10％ni/负载型al2o3催化剂，迅凯催化。
85.测试方法/标准：
86.间苯二甲腈的转化率，采用液相色谱外标法分析；其中，
87.间苯二甲腈的转化率＝(已转化的间苯二甲腈的摩尔量)/(投入的间苯二甲腈的摩尔量)
×
100％；
88.间苯二甲胺的摩尔收率，采用液相色谱外标法分析；其中，
89.间苯二甲胺的摩尔收率＝(得到的间苯二甲胺的摩尔量)/(投入的间苯二甲腈的摩尔量)
×
100％。
90.实施例1(s1)
91.如图1-3所示，一种涓流床反应器a1，包括反应器壳体10；
92.所述反应器壳体10内自上至下依次间隔设置有液体分布器2、2个液体再分布器6和一层支撑板7，将所述反应器壳体内自上至下依次分隔为气体腔、3个催化剂床层4和液体腔；所述催化剂床层4内装填有立体脉冲填料5；
93.所述反应器壳体10的顶部设置有气相入口1、底部设置有液体出口9、侧壁上对应所述液体分布器2的位置设置有液体入口3、侧壁上对应液体腔的位置设置有气体出口8；
94.其中，所述立体脉冲填料5包括在所述催化剂床层4内竖向设置的立体脉冲管束，所述立体脉冲管束包括平行且分散布置的多个立体脉冲管51，所述立体脉冲管51具有竖向的第一液体通道，且相邻所述立体脉冲管51之间形成竖向的第二液体通道；
95.所述立体脉冲管51包括沿其长度方向交替设置的收缩段511和扩张段512，相邻的所述收缩段511和所述扩张段512形成一个脉冲单元；所述立体脉冲管51包括100个脉冲单元；
96.所述脉冲单元中最大横截面的面积为25mm2；
97.所述脉冲单元中最小横截面与最大横截面的面积比为0.09；
98.所述扩张段512与所述收缩段511的长度比为2/3；
99.所述扩张段512与所述收缩段511的比表面积之比值为1.1。
100.所述收缩段511的长度为9mm；
101.所述收缩段511的比表面积为1.6m2/m3；
102.所述脉冲单元的横截面为正三角形。
103.所述立体脉冲填料5中，所述立体脉冲管束在所述催化剂床层4内按照以下方式布
置：相邻3个所述立体脉冲管51呈正三角形布置，形成最小布置单元；
104.所述最小布置单元中，相邻2个所述立体脉冲管51的布置方向相差120
°
；
105.相邻2个所述立体脉冲管51之间的距离按照二者竖向中心轴之间的距离计为l1，所述脉冲单元中最大横截面的最长边的长度为l2，则l1/l2＝1.5；
106.所述立体脉冲填料5的材质为不锈钢；
107.所述催化剂床层4的高径比为5，直径为30mm；
108.所述液体再分布器6为截锥式结构。
109.利用前述涓流床反应器a1制备间苯二甲胺b1，包括：
110.(1)将氢气自所述气相入口1通入所述涓流床反应器内对所述催化剂床层4内装填的催化剂进行活化；
111.(2)将溶有间苯二甲腈的复合溶剂自所述液体入口3通入所述涓流床反应器内，在所述催化剂床层4与通入的氢气发生催化加氢反应，制备得到间苯二甲胺b1，自所述液体出口9输出；
112.其中，所述催化剂床层4内装填的催化剂为10％ni/负载型al2o3催化剂；
113.所述复合溶剂为四氢呋喃和液氨的复合溶剂，四氢呋喃和液氨的质量比为2:1；
114.所述催化加氢反应中，间苯二甲腈、氢气、复合溶剂的摩尔比为1:5:20；
115.所述催化加氢反应中，反应压力为6mpa，反应温度为70℃。
116.对来自所述液体出口9的间苯二甲胺b1采用液相色谱外标法分析，分析结果见表1。
117.实施例2(s2)
118.一种涓流床反应器a2，其与实施例1中所述涓流床反应器a1的区别仅在于：
119.所述立体脉冲管51包括50个脉冲单元；
120.所述脉冲单元中最大横截面的面积为11mm2；
121.所述脉冲单元中最小横截面与最大横截面的面积比为0.01；
122.所述扩张段512与所述收缩段511的长度比为1/3；
123.所述扩张段512与所述收缩段511的比表面积之比值为1.4。
124.所述收缩段511的长度为6mm；
125.所述收缩段511的比表面积为2.5m2/m3。
126.利用前述涓流床反应器a2按照实施例1的方法制备间苯二甲胺b2。
127.对所得间苯二甲胺b2采用液相色谱外标法分析，分析结果见表1。
128.实施例3(s3)
129.一种涓流床反应器a3，其与实施例1中所述涓流床反应器a1的区别仅在于：
130.所述立体脉冲管51包括200个脉冲单元；
131.所述脉冲单元中最大横截面的面积为48mm2；
132.所述脉冲单元中最小横截面与最大横截面的面积比为0.25；
133.所述扩张段512与所述收缩段511的长度比为1；
134.所述扩张段512与所述收缩段511的比表面积之比值为1。
135.所述收缩段511的长度为13mm；
136.所述收缩段511的比表面积为1m2/m3；
137.利用前述涓流床反应器a3按照实施例1的方法制备间苯二甲胺b3；且与实施例1的区别仅在于：
138.对所得间苯二甲胺b3采用液相色谱外标法分析，分析结果见表1。
139.实施例4(s4)
140.一种涓流床反应器a4，其与实施例1中所述涓流床反应器a1的区别仅在于：
141.所述脉冲单元的横截面为锐角三角形；所述锐角三角形的三个夹角的角度分别为50
°
、60
°
、70
°
；
142.l1/l2＝2。
143.利用前述涓流床反应器a4按照实施例1的方法制备间苯二甲胺b4。
144.对所得间苯二甲胺b4采用液相色谱外标法分析，分析结果见表1。
145.实施例5(s5)
146.利用前述涓流床反应器a1按照实施例1的方法制备间苯二甲胺b5；且与实施例1的区别仅在于：
147.所述立体脉冲填料5的脉冲频率为2s-1
；
148.所述催化加氢反应中，反应压力为8mpa，反应温度为80℃。
149.对所得间苯二甲胺b5采用液相色谱外标法分析，分析结果见表1。
150.实施例6(s6)
151.一种涓流床反应器a6，其与实施例1中所述涓流床反应器a1的区别仅在于：
152.所述脉冲单元的横截面为直角三角形，且三个夹角的角度分别为30
°
、60
°
、90
°
；
153.l1/l2＝2。
154.利用前述涓流床反应器a6按照实施例1的方法制备间苯二甲胺b6。
155.对所得间苯二甲胺b6采用液相色谱外标法分析，分析结果见表1。
156.实施例7(d7)
157.一种涓流床反应器a7，其与实施例1中所述涓流床反应器a1的区别仅在于：
158.所述脉冲单元中最大横截面的面积为75mm2；
159.所述脉冲单元中最小横截面与最大横截面的面积比为0.36；
160.所述收缩段511的比表面积为0.8m2/m3。
161.利用前述涓流床反应器a7按照实施例1的方法制备间苯二甲胺b7。
162.对所得间苯二甲胺b7采用液相色谱外标法分析，分析结果见表1。
163.实施例8(s8)
164.一种涓流床反应器a8，其与实施例1中所述涓流床反应器a1的区别仅在于：
165.所述脉冲单元的横截面为正方形。
166.利用前述涓流床反应器a8按照实施例1的方法制备间苯二甲胺b8。
167.对所得间苯二甲胺b8采用液相色谱外标法分析，分析结果见表1。
168.对比例1(d1)
169.一种涓流床反应器a1’，其与实施例1中所述涓流床反应器a1的区别仅在于：
170.所述催化剂床层4内未装填所述立体脉冲填料5。
171.利用前述涓流床反应器a1’按照实施例1的方法制备间苯二甲胺b1’。
172.对所得间苯二甲胺b1’采用液相色谱外标法分析，分析结果见表1。
173.对比例2(d2)
174.一种涓流床反应器a2’，其与实施例1中所述涓流床反应器a1的区别仅在于：
175.所述反应器壳体10内未设置所述液体再分布器6。
176.利用前述涓流床反应器a2’按照实施例1的方法制备间苯二甲胺b2’。
177.对所得间苯二甲胺b2’采用液相色谱外标法分析，分析结果见表1。
178.对比例3(d3)
179.利用前述涓流床反应器a1按照实施例1的方法制备间苯二甲胺b3’；且与实施例1的区别仅在于：
180.所述立体脉冲填料5的脉冲频率为15s-1
。
181.对所得间苯二甲胺b3’采用液相色谱外标法分析，分析结果见表1。
182.实施例1-8和对比例1-3中，分别在所述催化加氢反应中催化剂运行的初始时、2000h、3000h分别对来自所述液体出口9的液相物料采用液相色谱外标法分析，分析结果如表1所示。
183.表1所述催化加氢反应在不同时间点的分析结果
[0184][0185]
根据实施例1-8和对比例1-3的比较及表1中数据可知，使用本发明所述涓流床反应器，且按照本发明的方法制备间苯二甲胺时，间苯二甲腈的转化率和间苯二甲胺的摩尔收率均较高，且可以在较长时间内维持相对不错的收率；
[0186]
根据实施例1与对比例1的比较可知，所述涓流床反应器内装填所述立体脉冲填料5时，间苯二甲腈的转化率和间苯二甲胺的摩尔收率有明显提高；
[0187]
根据实施例1与对比例2的比较可知，使用本发明所述涓流床反应器，且所述涓流床反应器中立体脉冲填料5与液体再分布器6配合使用，且按照本发明的方法制备间苯二甲胺时，间苯二甲腈的转化率和间苯二甲胺的摩尔收率均较高；若所述涓流床反应器中仅有立体脉冲填料5，而无液体再分布器6与之相配合使用，则间苯二甲腈的转化率和间苯二甲胺的摩尔收率会略有下降；
[0188]
根据实施例1与对比例3的比较可知，利用本发明所述涓流床反应器，且按照本发明的方法制备间苯二甲胺时，所述立体脉冲填料5的脉冲频率能够影响间苯二甲腈的转化率和间苯二甲胺的摩尔收率，以及催化剂的使用寿命。
[0189]
尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例做了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限值。本领域技术人员可以理解，在本说明书的教导之下，可
对本发明做一些修改和调整。这些修改和调整也应当在本发明权利要求所限定的范围之内。

技术特征：
1.一种涓流床反应器，其特征在于，所述涓流床反应器包括反应器壳体(10)；所述反应器壳体(10)内自上至下依次间隔设置有液体分布器(2)、至少一个液体再分布器(6)和至少一层支撑板(7)，将所述反应器壳体内自上至下依次分隔为气体腔、至少2个催化剂床层(4)和液体腔；所述催化剂床层(4)内装填有立体脉冲填料(5)；所述反应器壳体(10)的顶部设置有气相入口(1)、底部设置有液体出口(9)、侧壁上对应所述液体分布器(2)的位置设置有液体入口(3)、侧壁上对应液体腔的位置设置有气体出口(8)；其中，所述立体脉冲填料(5)包括在所述催化剂床层(4)内竖向设置的立体脉冲管束，所述立体脉冲管束包括平行且分散布置的多个立体脉冲管(51)，所述立体脉冲管(51)具有竖向的第一液体通道，且相邻所述立体脉冲管(51)之间形成竖向的第二液体通道。2.根据权利要求1所述的涓流床反应器，其特征在于，所述立体脉冲管(51)包括沿其长度方向交替设置的收缩段(511)和扩张段(512)，相邻的所述收缩段(511)和所述扩张段(512)形成一个脉冲单元；所述立体脉冲管(51)包括50-200个脉冲单元；优选地，所述脉冲单元中最大横截面的面积为10-50mm2；和/或所述脉冲单元中最小横截面与最大横截面的面积比为0.01-0.25。3.根据权利要求2所述的涓流床反应器，其特征在于，所述扩张段(512)与所述收缩段(511)的长度比为1/3-1；和/或所述扩张段(512)与所述收缩段(511)的比表面积之比值为1-3。4.根据权利要求2或3所述的涓流床反应器，其特征在于，所述收缩段(511)的长度为5-15mm；和/或所述收缩段(511)的比表面积为1-5m2/m3。5.根据权利要求2-4中任一项所述的涓流床反应器，其特征在于，所述立体脉冲填料(5)中，所述立体脉冲管束在所述催化剂床层(4)内按照以下方式布置：相邻3个所述立体脉冲管(51)呈正三角形布置，形成最小布置单元。6.根据权利要求5所述的涓流床反应器，其特征在于，所述最小布置单元中，相邻2个所述立体脉冲管(51)的布置方向相差120
°
；和/或所述最小布置单元中，相邻2个所述立体脉冲管(51)之间的距离按照二者竖向中心轴之间的距离计为l1，所述脉冲单元中最大横截面的最长边的长度为l2，则l1/l2＝0.5-5。7.一种利用权利要求1-6中任一项所述涓流床反应器制备间苯二甲胺的方法，其特征在于，所述方法包括：(1)将氢气自所述气相入口(1)通入所述涓流床反应器内对所述催化剂床层(4)内装填的催化剂进行活化；(2)将溶有间苯二甲腈的复合溶剂自所述液体入口(3)通入所述涓流床反应器内，在所述催化剂床层(4)与通入的氢气发生催化加氢反应，制备得到间苯二甲胺，自所述液体出口(9)输出。8.根据权利要求7所述方法，其特征在于，所述涓流床反应器内所述立体脉冲填料(5)的脉冲频率为0.01-10s-1
。9.根据权利要求7或8所述方法，其特征在于，
所述催化剂床层(4)内装填的催化剂为镍系催化剂；优选地，所述镍系催化剂为骨架型催化剂或者负载型催化剂，且其中镍含量≥5wt％。10.根据权利要求7-9中任一项所述方法，其特征在于，所述复合溶剂包括四氢呋喃、甲醇、甲苯、环己烷、液氨、n-甲基吡咯烷酮中的任意两种或多种的组合；和/或所述催化加氢反应中，间苯二甲腈、氢气、复合溶剂的摩尔比为1:(1-10):(2-40)；和/或所述催化加氢反应中，反应压力为6-20mpa，和/或反应温度为50-100℃。

技术总结
一种涓流床反应器，包括反应器壳体，其内自上至下依次间隔设置有液体分布器、至少一个液体再分布器和至少一层支撑板，将其内自上至下依次分隔为气体腔、至少2个催化剂床层和液体腔；催化剂床层内装填有立体脉冲填料；其顶部设置有气相入口、底部设置有液体出口、侧壁上对应液体分布器和液体腔的位置分别设置有液体入口和气体出口；立体脉冲填料包括在催化剂床层内竖向设置的立体脉冲管束，立体脉冲管束包括平行且分散布置的多个立体脉冲管，立体脉冲管具有竖向的第一液体通道，且相邻立体脉冲管之间形成竖向的第二液体通道。还提供利用前述涓流床反应器制备间苯二甲胺的方法。该涓流床反应器，可提高床层内气液相的湍动程度和传质效率。传质效率。传质效率。


技术研发人员：童闯闯 陈少奇 梁广荣 蒋玉鑫 尚永华
受保护的技术使用者：万华化学集团股份有限公司
技术研发日：2023.05.29
技术公布日：2023/8/28