專利名稱：氣升式環(huán)流反應(yīng)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及ー種應(yīng)用于氣-液兩相和氣-液-固三相反應(yīng)的多相體系的反應(yīng)器，尤其涉及ー種氣升式環(huán)流反應(yīng)器，屬于化學(xué)工程設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
環(huán)流反應(yīng)器是在鼓泡床的基礎(chǔ)上逐漸發(fā)展起來的，基本特征是在鼓泡床中加入了導(dǎo)流筒，使得反應(yīng)器內(nèi)的主要流動形式由湍流變?yōu)榄h(huán)流。環(huán)流反應(yīng)器具有結(jié)構(gòu)簡單、能耗低、傳熱傳質(zhì)好等優(yōu)點，廣泛應(yīng)用于高分子聚合、催化氧化、污水處理、重油加氫和煤液化等領(lǐng)域。環(huán)流反應(yīng)器按照環(huán)流的動カ可分為氣升式環(huán)流反應(yīng)器和液體噴射式環(huán)流反應(yīng)器。前 者主要通過向上升區(qū)底部布?xì)庠斐梢合嗟拿芏炔顝亩苿佣嘞囿w系由低密度區(qū)向高密度區(qū)自下向上流動，到達(dá)導(dǎo)流筒頂部后再利用重力作用轉(zhuǎn)向向下流動。液體噴射式環(huán)流反應(yīng)器的推動カ則主要來自于噴嘴出口高速液體的動量傳遞。與液體噴射式環(huán)流反應(yīng)器相比，氣升式環(huán)流反應(yīng)器能耗更低，操作更簡便，剪切カ更小，在有氣體參與反應(yīng)的氣液和氣液固多相體系中應(yīng)用的更多。現(xiàn)有的氣升式環(huán)流反應(yīng)器一般由下部的反應(yīng)段和上部的氣液分離段組成，主要包括外筒、設(shè)置于所述外筒內(nèi)的導(dǎo)流筒以及設(shè)置于所述外筒內(nèi)部并位于導(dǎo)流筒下方的氣體分布器，氣體分布器的布?xì)庑问胶托Ч麑Νh(huán)流狀態(tài)有很大的影響。最常采用的孔板式分布器的氣泡初始直徑較大而容易聚并，分布孔容易堵塞而造成布?xì)獠痪?，由此造成反?yīng)器環(huán)流效果差。另外帶分布板的分布器可調(diào)節(jié)性差，拆卸和更換都不方便。在布?xì)庀鄬α己玫那闆r之下，對于水-空氣等聚并體系而言，隨著氣泡的上升，氣泡聚并現(xiàn)象也很嚴(yán)重，尤其在氣速較高的情況下，聚并的大氣泡會造成局部的返混和湍流，使整體環(huán)流量減小，影響傳質(zhì)和傳熱效率，從而降低反應(yīng)轉(zhuǎn)化率和選擇性。綜上所述，開發(fā)出一種布?xì)庑Ч们噎h(huán)流穩(wěn)定的環(huán)流反應(yīng)器是十分必要的。

實用新型內(nèi)容鑒于現(xiàn)有技術(shù)存在的上述問題，本實用新型的目的是提供ー種氣升式環(huán)流反應(yīng)器，該氣升式環(huán)流反應(yīng)器可以適用于氣液和氣液固多相反應(yīng)，具有布?xì)庑Ч?、環(huán)流狀態(tài)穩(wěn)定和反應(yīng)效率聞等特點。為了達(dá)到如上所述的目的，本實用新型提供的ー種氣升式環(huán)流反應(yīng)器，包括外筒、設(shè)置于所述外筒內(nèi)部并與所述外筒同軸安裝的導(dǎo)流筒、位于所述外筒內(nèi)并位于所述導(dǎo)流筒下方的氣體分布器以及分別設(shè)置于所述外筒筒底的液相物料進(jìn)口和外筒側(cè)壁的液相物料出口，其中，所述氣體分布器包括一水平設(shè)置的封閉的環(huán)管和與所述環(huán)管連通的進(jìn)氣管，所述進(jìn)氣管穿過所述外筒的筒底設(shè)置，所述環(huán)管的管壁上均勻設(shè)置有多個氣體分布孔。作為優(yōu)選，多個所述氣體分布孔設(shè)置于所述環(huán)管的上部管壁上。作為優(yōu)選，所述氣體分布孔的數(shù)量為50-1000個；所述氣體分布孔的直徑為100-5000 u mD[0010]作為優(yōu)選，所述氣體分布孔的開孔方向的延長線與通過環(huán)管中心并與環(huán)管平面垂直的垂線的夾角在±45°之間。作為優(yōu)選，所述環(huán)管為由圓管彎成的環(huán)形，所述進(jìn)氣管通過多個進(jìn)氣支管與所述環(huán)管連通。作為優(yōu)選，所述進(jìn)氣支管為四個并且相鄰的兩根進(jìn)氣支管相互垂直。作為優(yōu)選，所述導(dǎo)流筒的下半部分和/或所述導(dǎo)流筒與所述外筒之間的環(huán)隙的上半部分水平設(shè)置有用于破碎氣泡的整流擋板。 作為優(yōu)選，所述外筒的高度和直徑的比值為在8-15之間；所述導(dǎo)流筒的高度和直徑的比值也在8-15之間；所述導(dǎo)流筒的直徑和所述外筒的直徑的比值在0. 55-0. 85之間。作為優(yōu)選，所述液相物料進(jìn)ロ位于所述氣體分布器的正下方，所述液相物料出口設(shè)置在所述外筒的下半段上并且位置高于所述導(dǎo)流筒的底部。采用本實用新型的氣升式環(huán)流反應(yīng)器，由于新型氣體分布器的設(shè)置，使得環(huán)流反應(yīng)器中的初始?xì)馀莸某叽缑黠@減小，布?xì)饷黠@均勻，可以觀察到細(xì)密的布?xì)庑Ч?，在氣泡上升過程中的聚并現(xiàn)象也明顯緩解。另外在導(dǎo)流筒及環(huán)隙中增設(shè)的整流擋板則進(jìn)ー步消除了氣泡聚并和由此帶來的湍流及局部的返混，尤其在較高的氣速下，環(huán)隙中增設(shè)的擋板對環(huán)隙中流體的氣泡破碎和整流作用更顯著。而且本實用新型中的外筒和內(nèi)筒高徑比及兩者之間的直徑比值的特別設(shè)置，可以維持較高的氣含率及穩(wěn)定的環(huán)流狀態(tài)。

圖I為本實用新型的氣升式環(huán)流反應(yīng)器的主視圖。圖2為本實用新型的氣升式環(huán)流反應(yīng)器的氣體分布器的俯視圖。圖3為本實用新型的氣升式環(huán)流反應(yīng)器的氣體分布器的主視圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖詳細(xì)描述本實用新型的結(jié)構(gòu)如圖I、圖2和圖3所示，本實用新型提供的ー種氣升式環(huán)流反應(yīng)器，包括外筒I、設(shè)置于所述外筒I內(nèi)部并與所述外筒I同軸安裝的導(dǎo)流筒2、位于所述外筒I內(nèi)并位于所述導(dǎo)流筒2下方的氣體分布器4以及分別設(shè)置于所述外筒I筒底的液相物料進(jìn)ロ 5和外筒I側(cè)壁的液相物料出ロ 6，所述液相物料進(jìn)ロ 5位于所述氣體分布器4的正下方，所述液相物料出ロ 6設(shè)置在所述外筒I的下半段上并且位置高于所述導(dǎo)流筒2的底部；其中，所述氣體分布器4包括一水平設(shè)置的封閉的環(huán)管10和與所述環(huán)管10連通的進(jìn)氣管8，所述進(jìn)氣管8穿過所述外筒I的筒底設(shè)置，所述環(huán)管10的管壁上均勻設(shè)置有多個氣體分布孔9。本實用新型所述的氣升式環(huán)流反應(yīng)器，可以適用于催化氧化、高分子聚合、廢水處理、煤液化和重油加氫等多種氣液和氣液固多相反應(yīng)。相比較于傳統(tǒng)的氣升式環(huán)流反應(yīng)器，本實用新型的氣體分布器4的環(huán)管10上設(shè)置的氣體分布孔9可以使環(huán)流反應(yīng)器中的初始?xì)馀莸某叽缑黠@減小，布?xì)饷黠@均勻，可以觀察到細(xì)密的布?xì)庑Ч?，在氣泡上升過程中的聚并現(xiàn)象也明顯緩解。但為了取得更好的布?xì)庑Ч?，如圖2所示，作為優(yōu)選，多個所述氣體分布孔9設(shè)置于所述環(huán)管10的上部管壁上。對于氣體分布孔9的數(shù)量和直徑來說，通常根據(jù)不同的反應(yīng)體系而定，一般地，所述氣體分布孔9的數(shù)量為50-1000個；所述氣體分布孔9的直徑為100-5000 u m。而對于氣體分布孔9的開孔位置和方向來說，通常設(shè)置于所述環(huán)管的上部管壁上，并且，所述氣體分布孔9的開孔方向的延長線與通過環(huán)管中心并與環(huán)管平面垂直的垂線的夾角在±45°之間。具體地，對于高粘度體系，開孔方向與垂線的夾角大于0°，這樣可以有效的克服氣泡從氣體分布器4出來后向中心聚攏的趨勢；而對于低粘度體系，開孔方向與垂線的夾角小于0°則可以保證氣體不直接進(jìn)入環(huán)隙區(qū)。另外，如圖2和圖3所示，在本實施例中，作為優(yōu)選，所述環(huán)管10為由圓管彎成的環(huán)形，所述進(jìn)氣管8通過多個進(jìn)氣支管11與所述環(huán)管10連通。同時，為進(jìn)一步達(dá)到布?xì)饩鶆虻男Ч鳛閮?yōu)選，所述進(jìn)氣支管11為四個，并且相鄰的兩根進(jìn)氣支管11相互垂直。如 圖3所示，進(jìn)氣支管11實際同時連接于進(jìn)氣管8的出氣ロ 12上。在布?xì)饩鶆虻那疤嵯?，為了進(jìn)一歩消除氣泡聚并和由此帶來的湍流及局部的返混，作為優(yōu)選，如圖I所示，所述導(dǎo)流筒2的下半部分和/或所述導(dǎo)流筒2與所述外筒I之間的環(huán)隙的上半部分水平設(shè)置用于破碎氣泡的整流擋板3。另外，在本實用新型中，作為優(yōu)選，所述外筒I的高度和直徑的比值以及所述導(dǎo)流筒2的高度和直徑的比值都為8-15之間；所述導(dǎo)流筒2的直徑和所述外筒I的直徑的比值在 0.55-0. 85 之間。本實用新型中，物料的加入及移出和在環(huán)流反應(yīng)器中的流動過程如下液體或者液固混合相由液相物料進(jìn)ロ 5加入，氣體經(jīng)進(jìn)氣管8到達(dá)氣體分布器4進(jìn)入環(huán)流反應(yīng)器的導(dǎo)流筒2，同時推動氣液或氣液固多相流在導(dǎo)流筒2內(nèi)由下向上流動，經(jīng)過導(dǎo)流筒2頂部之后進(jìn)行一部分氣液分離后，部分氣體由氣體排放ロ 7排出，另一部分氣體由液相夾帶進(jìn)入環(huán)隙下降區(qū)繼續(xù)參與反應(yīng)，最后經(jīng)由液相物料出口 6排出兩相或三相混合物。作為優(yōu)選，所述液相物料進(jìn)ロ 5位于所述氣體分布器4的正下方，所述液相物料出ロ 6設(shè)置在所述外筒I的下半段并且位置高于所述導(dǎo)流筒2的底部。并且，所述液相物料出ロ 6沿所述外筒I的側(cè)壁可以均勻地設(shè)置有多個。當(dāng)然，以上所述是本實用新型的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實用新型原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也視為本實用新型的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求1.ー種氣升式環(huán)流反應(yīng)器，包括外筒、設(shè)置于所述外筒內(nèi)部并與所述外筒同軸安裝的導(dǎo)流筒、位于所述外筒內(nèi)并位于所述導(dǎo)流筒下方的氣體分布器以及分別設(shè)置于所述外筒筒底的液相物料進(jìn)口和外筒側(cè)壁的液相物料出口，其特征在于，所述氣體分布器包括一水平設(shè)置的封閉的環(huán)管和與所述環(huán)管連通的進(jìn)氣管，所述進(jìn)氣管穿過所述外筒的筒底設(shè)置，所述環(huán)管的管壁上均勻設(shè)置有多個氣體分布孔。
2.如權(quán)利要求I所述的氣升式環(huán)流反應(yīng)器，其特征在于，多個所述氣體分布孔設(shè)置于所述環(huán)管的上部管壁上。
3.如權(quán)利要求2所述的氣升式環(huán)流 反應(yīng)器，其特征在干，所述氣體分布孔的數(shù)量為50-1000個；所述氣體分布孔的直徑為100-5000 u m。
4.如權(quán)利要求2所述的氣升式環(huán)流反應(yīng)器，其特征在干，所述氣體分布孔的開孔方向的延長線與通過環(huán)管中心并與環(huán)管平面垂直的垂線的夾角在±45°之間。
5.如權(quán)利要求I所述的氣升式環(huán)流反應(yīng)器，其特征在于，所述環(huán)管為由圓管彎成的環(huán)形，所述進(jìn)氣管通過多個進(jìn)氣支管與所述環(huán)管連通。
6.如權(quán)利要求5所述的氣升式環(huán)流反應(yīng)器，其特征在于，所述進(jìn)氣支管為四個，并且相鄰的兩根進(jìn)氣支管相互垂直。
7.如權(quán)利要求I所述的氣升式環(huán)流反應(yīng)器，其特征在于，所述導(dǎo)流筒的下半部分和/或所述導(dǎo)流筒與所述外筒之間的環(huán)隙的上半部分設(shè)置有用于破碎氣泡的整流擋板。
8.如權(quán)利要求I所述的氣升式環(huán)流反應(yīng)器，其特征在于，所述外筒的高度和直徑的比值為在8-15之間；所述導(dǎo)流筒的高度和直徑的比值也在8-15之間；所述導(dǎo)流筒的直徑和所述外筒的直徑的比值在0. 55-0. 85之間。
9.如權(quán)利要求I所述的氣升式環(huán)流反應(yīng)器，其特征在于，所述液相物料進(jìn)ロ位于所述氣體分布器的正下方，所述液相物料出口設(shè)置在所述外筒的下半段上并且位置高于所述導(dǎo)流筒的底部。
專利摘要本實用新型公開了一種氣升式環(huán)流反應(yīng)器，包括外筒、設(shè)置于所述外筒內(nèi)部并與所述外筒同軸安裝的導(dǎo)流筒、位于所述外筒內(nèi)并位于所述導(dǎo)流筒下方的氣體分布器以及分別設(shè)置于所述外筒筒底的液相物料進(jìn)口和外筒側(cè)壁的液相物料出口，其特征在于，所述氣體分布器包括一水平設(shè)置的封閉的環(huán)管和與所述環(huán)管連通的進(jìn)氣管，所述進(jìn)氣管穿過所述外筒的筒底設(shè)置，所述環(huán)管的管壁上均勻設(shè)置有多個氣體分布孔。采用本實用新型的氣升式環(huán)流反應(yīng)器，由于新型氣體分布器的設(shè)置，使得環(huán)流反應(yīng)器中的初始?xì)馀莸某叽缑黠@減小，布?xì)饷黠@均勻，可以觀察到細(xì)密的布?xì)庑Ч?，在氣泡上升過程中的聚并現(xiàn)象也明顯緩解。
文檔編號B01J8/08GK202410629SQ20112057472
公開日2012年9月5日 申請日期2011年12月31日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月31日
發(fā)明者吉定豪, 張新志, 張英偉, 潘小君, 王偉, 王朋, 穆書生 申請人:北京旭陽化工技術(shù)研究院有限公司