CN100464832C - 双喷嘴气提式外环流反应器 - Google Patents

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Abstract

一种双喷嘴气提式外环流反应器，它是由提升管(9)、下行管(3)、液体入口(7)、液体出口(11)、气体入口(1)和气体出口(8)组成，下行管(3)上部通过上段循环斜管(6)与提升管(9)上部相通，下行管(3)下部通过下段循环斜管(2)与提升管(9)下部相通，下行管(3)内装有下行管喷嘴(4)，下行管气体入口(5)与下行管喷嘴(4)相通，提升管(9)顶端有气体出口(8)和液体入口(7)，提升管(9)内的下部装有提升管喷嘴(10)，提升管(9)底端呈锥形结构，提升管(9)底端有液体出口(11)和提升管气体入口(1)，提升管气体入口(1)与提升管喷嘴(10)相通。本发明具有结构简单、成本低、易操作的优点。

Description

双喷嘴气提式外环流反应器
技术领域
本发明是一种外环流反应器，具体地说涉及一种适用于化工及其相关领域的双喷嘴气提式外环流反应器。
背景技术
环流反应器按驱动流体的类型可分为气提式环流反应器、喷射式环流反应器和推进器式环流反应器三种。气提式外环流反应器是由鼓泡塔派生出的一种新型气液反应器，具有结构简单、流场剪切应力小、造价低、操作容易、运行成本低等优点，因而被广泛地应用于化工、食品、制药、能源和环保等领域。
气提式外环流反应器在放大过程中，下行管会随提升管增高而增高。另外，传统的气提式外环流反应器只是将气体喷嘴单一地设计在提升管的下部，使气液的有效接触区域仅局限于提升管内，而下行管内仅有液体流动，毫无疑问在此区域是无法进行气液传递和反应。尤为突出的问题是，对于一些好氧反应的生化和废水处理过程，由于活性介质在下行管内停留时间过长，会因缺氧而死亡，致使工艺放大失败。
前人已开发了许多种类的气提式外环流反应器。其中：中国专利(ZL 200520070555.X)公开了一种多管外环流反应器，该外环流反应器虽然能够避免传统机械搅拌式通风反应器使用中存在的一些问题，但是该专利仍没有解决下行管内仅有液体流动而无法进行气液传递和反应问题。
发明内容
本发明的目的是克服背景技术中的不足和问题，提供一种气液接触效率高、适用范围广、结构简单、成本低、易操作的双喷嘴气提式外环流反应器。
本发明的目的是这样实现的，它是由提升管、下行管、液体入口、液体出口、气体入口和气体出口组成。其特征在于下行管上部通过上段循环斜管与提升管上部相通，下行管下部通过下段循环斜管与提升管下部相通，下行管内装有下行管喷嘴，下行管气体入口经下行管喷嘴与气体分布孔相通，提升管顶端有气体出口和液体入口，提升管内下部有提升管喷嘴，提升管底端呈锥形结构，提升管底端有液体出口和提升管气体入口，提升管气体入口经提升管喷嘴与气体分布孔相通。
液体通过液体入口流入提升管内，气体则经提升管气体入口、提升管喷嘴和气体分布孔进入提升管内，与提升管内的液体进行传质、传热和反应，并携带液体向上运动，在提升管顶部气液分离后，气体由提升管顶端的气体出口排出，液体则经上段循环斜管进入下行管，在下行管内与经下行管气体入口、下行管喷嘴和气体分布孔进入的气体相混合，然后一起向下运动，同时，进行气液传递和反应，通过下段循环斜管进入提升管内，提升管下部的液体从液体出口排出。
本发明与现有技术相比具有以下优点：
①本发明克服了传统的气提式外环流反应器只在提升管的下部设计一个喷嘴的缺陷，使气液的有效接触区域从仅局限于提升管内拓展到提升管和下行管整个区域，显著地增加了液体与气体的接触时间。同时，由下行管气体入口再经下行管喷嘴和气体分布孔进入下行管内的气体能够使下行管内的液体速度增加，有效提高了环流反应器的加工处理量；
②本发明由于在提升管下部和下行管上部各设计一个布有多个气体分布孔的喷嘴，因而能够根据实际工艺要求，分别调节进入提升管气体入口和下行管气体入口的气体流量，使提升管和下行管内的流体处于相同或不同的流型，另外，这种设计方法还能够有效解决一些好氧反应中活性介质在下行管内因停留时间过长而造成缺氧死亡问题，特别适合应用于生化和废水处理过程；
③提升管喷嘴采用水平环管式气体分布器，在分布器上沿切线方向垂直或倾斜向上均匀布有气体分布孔，该型分布器能够有效减小气泡尺寸，显著增加气体对液体的提升力，降低能耗。同时，也能够有效提高提升管内气液混合和接触效率；
④下行管喷嘴也采用水平环管式气体分布器，与提升管喷嘴区别是气体分布孔方向和内外环之间的连筋数目不同，分布器的使用不但保证了下行管内的气液传递和反应，而且加速了提升管与下行管之间的液体循环，有效减少了液体在下行管内的停留时间；
⑤提升管与下行管之间通过上段循环斜管和下段循环斜管相通，循环斜管结构能够有效减少液体在提升管与下行管之间循环时的阻力，降低环流反应器内的能量损失；
⑥提升管底部采用采用锥形结构，可以有效减少液体长期沉积于提升管底部，有利于液体的排出。
附图说明
图1是双喷嘴气提式外环流反应器结构示意图
图2是提升管喷嘴结构示意图
图3是下行管喷嘴结构示意图
如图所示，1是提升管气体入口，2是下段循环斜管，3是下行管，4是下行管喷嘴，5是下行管气体入口，6是上段循环斜管，7是液体入口，8是气体出口，9是提升管，10是提升管喷嘴，11是液体出口，12是气体分布孔
具体实施方式
下行管3内部有下行管喷嘴4，下行管喷嘴4与下行管3侧面的下行管气体入口5相通，下行管3上部通过上段循环斜管6与提升管9上部相通，下行管3的下部通过下段循环斜管2与提升管9下部相通，提升管9的顶端有气体出口8和液体入口7，提升管9内的下部有提升管喷嘴10，提升管喷嘴10与提升管9底端的提升管气体入口1相通，提升管9底部呈锥形结构，提升管9底部有液体出口11，12是提升管喷嘴10或下行管喷嘴4上的气体分布孔。
液体经过液体入口7流入提升管9内，气体则通过提升管气体入口1经提升管喷嘴10和气体分布孔12进入提升管9，并与提升管9内的液体进行传质、传热和反应，同时携带液体向上运动，在提升管9顶部气体与液体分离，气体由提升管9顶端上方的气体出口8排出，液体经上段循环斜管6进入下行管3，并在下行管3内与经下行管气体入口5、下行管喷嘴4和气体分布孔12进入下行管3内的气体相混合，进行气液传递和反应，并一起向下运动，通过下段循环斜管2进入提升管9内，提升管9下部的液体经提升管9底部锥形结构侧面的液体出口11排出。

Claims (3)

1、一种双喷嘴气提式外环流反应器，它是由提升管(9)、下行管(3)、液体入口(7)、液体出口(11)、气体入口(1)和气体出口(8)组成，其特征在于下行管(3)上部通过上段循环斜管(6)与提升管(9)上部相通，下行管(3)下部通过下段循环斜管(2)与提升管(9)下部相通，下行管(3)内装有下行管喷嘴(4)，下行管气体入口(5)与下行管喷嘴(4)相通，提升管(9)顶端有气体出口(8)和液体入口(7)，提升管(9)内的下部装有提升管喷嘴(10)，提升管(9)底端呈锥形结构，提升管(9)底端有液体出口(11)和提升管气体入口(1)，提升管气体入口(1)与提升管喷嘴(10)相通。
2、如权利要求1所述的一种双喷嘴气提式外环流反应器，其特征在于所述的提升管喷嘴(10)上分布有气体分布孔(12)。
3、如权利要求1所述的一种双喷嘴气提式外环流反应器，其特征在于所述的下行管喷嘴(4)上分布有气体分布孔(12)。
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