CN101036871B - 高压液气/液汽管式快速混合反应器 - Google Patents
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Abstract
一种高压液气/液汽管式快速混合反应器，主要由液体进口雾化组件(1)，气/汽进口组件(2)，器体(3)，混合物收敛出口组件(4)和外套壳体组件(5)组成，其中，在器体(3)前端设置有由液体进口法兰(11)，扩张管(12)，法兰组合件(13)和雾化盘(14)组成的液体进口扩散雾化组件(1)，在器体中部设置有气/汽进口组件(2)，在后端设置有混合反应物收敛出口组件(4)，外侧围有外套壳体组件(5)。本发明通过特殊设计的雾化组件在高压情况下实现小空间、短距离的液体雾化过程，本发明结构紧凑，造价低廉，工作效率高，使用维护修理简易。
Description
技术领域
本发明涉及一种混合反应器，特别是一种用于高压情况下多种液体介质和多种气/汽体介质的快速混合反应的化工工艺设备。
背景技术
现有的化工工艺装置中，很多情况下，需要液体介质和气/汽体介质首先进行混合后进行化学反应。一般在低压情况下采取的方案是，将液体介质用雾化喷头进行雾化后喷入气/汽体介质中，利用的原理是，液体介质经过喷头雾化后变成雾滴，具有一定的动能，可以在气体介质中进行一定范围的扩散，从而实现与气体介质的混合，但是，气体介质的流动空间必须足够大以适应雾化喷头的扩散需要。例如各种排放尾气的有用成份的吸收，各种气体中有害成份的洗涤和中和等。而在高压情况下，流通管道的尺寸将非常有限，并且气体介质的密度变得很大，这样用喷头来进行雾化来实现混合的效果就会很小。采取的措施一般有：液-气/汽高压引射器、液相成膜混合器、气相鼓泡混合器、液相旋流混合器等。例如：在尿素合成塔中，设计了十几层不同形状的塔板来增加液体氨和气体二氧化碳的接触机会，从而提高混合反应的效率，最终提高二氧化碳的转化率。在硝酸铵的合成工艺中，利用液体硝酸的过剩压力，采用引射器的形式，将高速的液体硝酸喷入气体氨当中，从而实现两者的有限混合过程。
可见上述的技术方案都存在一定的不足之处，这就需要提供一种全新的技术方案能够同时实现多种液体和气/汽体的良好混合，实现适应压力范围不受限制，反应器的本体适应安装空间的要求而可设计成不同的形状等等，且结构紧凑，安装位置灵活的技术方案，此乃当务之急。
发明内容
根据背景技术所述，本发明的目的在于提供一种通过特殊设计的液体进口扩张雾化组件能将液体介质在有限的空间和极短的距离内实现液体介质的雾化，快速地完成液气/汽介质间的物理混合或化学反应。该反应器应实现适应压力范围不受限制，反应器器体可配置多个液体介质入口(附带雾化装置)和多个气/汽体介质入口，其雾化装置的雾化效果几乎不受混合所需压力的影响。
为了实现上述目的，本发明是通过以下技术方案来实现的：
一种高压液气/液汽管式快速混合反应器，主要由液体进口雾化组件(1)，气/汽进口组件(2)，器体(3)，混合物收敛出口组件(4)和外套壳体组件(5)组成，其中：在长管型器体(3)的前端设置有由液体进口法兰(11)，扩张管(12)，法兰组合件(13)和雾化盘(14)组成的液体进口扩散雾化组件(1)，并与器体(3)螺接，在器体中部设置有具备气/汽进口法兰(21)和联接管(22)的气(汽)进口组件(2)，在器体(3)的后端设置有由收敛管(41)、接管(42)和混合物出口法兰(43)组成的混合反应物收敛出口组件(4)，器体(3)的外侧围制有由长筒形套体(51)、出口法兰接管(52)、进口法兰接管(53)和端盖(54)组成的外套壳体组件(5)；雾化盘(14)上设置有多组环形排列的直径为D的小孔，每组小孔的轴线与雾化盘(14)的轴线有一夹角α，使每组每两个对称位置的小孔的轴线在离开雾化盘(14)表面H点处相交。
由于采用了上述技术方案，本发明具有如下优点和效果：
(1)本发明的液体进口扩散雾化组件，在高压情况下，能够实现小空间、短距离的液体雾化过程。
(2)本发明可以对每一种液体介质单独配备雾化组件，为此利用同一台设备就可以同时实现多种液体介质与多种气/汽体介质的混合和化学反应。
(3)本发明的混合原理与传统的设备完全不一样，因此该设备的总体结构形式的选择具有很大的灵活性和适应性，无论是对新系统的设计或改型设计都会带来很大的方便。
(4)本发明根据具体运行要求，可以改变使用材质、加装冷却夹套，从而适应特殊介质的使用要求及混合反应的温度要求。
(5)本发明结构形式紧凑，造价低廉，使用维护修理简易。
附图说明
图1为本发明结构总体剖视示意图
图2为本发明雾化盘结构形式示意图
图中：1-液体进口扩散雾化组件，11-液体进口法兰，12-扩张管，13-法兰组合件，14-雾化盘，2-气/汽进口组件，21-气/汽进口法兰，22-联接管，3-器体，4-混合物反应物收敛出口组件，41-收敛管，42-进口法兰接管，43-混合反应物出口法兰，5-外套壳体组件，51-套体，52-出口法兰接管，53-进口法兰接管，54-端盖
具体实施方式
由图1、图2示出，一种高压液气/液汽汽管式快速混合反应器，主要由液体进口雾化组件1，气/汽进口组件2，器体3，混合物收敛出口组件4和外套壳体组件5组成，其中：在长管型器体3的前端设置有由液体进口法兰11，扩张管12，法兰组合件13和雾化盘14组成的液体进口扩散雾化组件1，并与器体3螺接，在器体中部设置有具备气/汽进口法兰21和联接管22的气/汽进口组件2，在器体3的后端设置有由收敛管41、接管42和混合物出口法兰43组成的混合反应物收敛出口组件4，器体3的外侧围制有由长筒形套体51、出口法兰接管52、进口法兰接管53和端盖54组成的外套壳体组件5；雾化盘14上设置有多组环形排列的直径为D的小孔，每组小孔的轴线与雾化盘14的轴线有一夹角α，使每组每两个对称位置的小孔的轴线在离开雾化盘14表面H点处相交。
另知，本发明的工作过程是：液体介质通过液体进口扩张雾化组件1在很短的距离内雾化成极小的雾滴后进入器体3，与经气/汽进口组件2进入的气/汽体介质实现物理混合及化学反应。如果在气体3上安装多个液体介质入口和多个气/汽体介质入口，可以同时实现多种液体介质和多种气/汽体介质的物理混合和化学反应，并且对于工作压力没有限制。
在外套壳体5中，通过进口法兰接管53和出口法兰接管52流过加热或冷却介质，可以对气体3进行加热或冷却，从而满足混合反应的工艺温度要求。
最后由混合反应物收敛出口组件4将完成混合反应后的介质排出反应器，它的尺寸取决于混合反应后的物质总流量来决定。
又知，器体3的体积大小及形状最终由参加混合反应介质的数目和流量来决定。
再知，本发明的核心装置是液体进口扩张雾化组件1，其中雾化盘14更是一特殊设计的结构，参见图2，在雾化盘14上设置了有多组环形排列的直径为D的小孔，每组小孔的轴线与雾化盘14的轴线有一夹角α，使每组每两个对称位置的小孔的轴线在离开雾化盘14表面H点处相交。从而实现液体在H处相互碰撞，而雾化成极小的雾滴，雾滴的大小取决于雾化盘14的结构参数(厚度δ，孔径D，雾化角α，孔长L，撞点H等)和雾化介质的性质。小孔的总数量由雾化介质的参数决定。
Claims (3)
1.一种高压液气/液汽管式快速混合反应器，主要由液体进口扩散雾化组件(1)，气/汽进口组件(2)，器体(3)，混合反应物收敛出口组件(4)和外套壳体组件(5)组成，其特征在于：在长管型的器体(3)的前端设置有由液体进口法兰(11)，扩张管(12)，法兰组合件(13)和雾化盘(14)组成的液体进口扩散雾化组件(1)，并与器体(3)螺接，在器体中部设置有具备气/汽进口法兰(21)和联接管(22)的气/汽进口组件(2)，在器体(3)的后端设置有由收敛管(41)、接管(42)和混合物出口法兰(43)组成的混合反应物收敛出口组件(4)，器体(3)的外侧围制有由长筒形套体(51)、出口法兰接管(52)、进口法兰接管(53)和端盖(54)组成的外套壳体组件(5)；雾化盘(14)上设置有多组环形排列的直径为D的小孔，每组小孔的轴线与雾化盘(14)的轴线有一夹角α，使每组每两个或两个以上对称布置的小孔的轴线在离开雾化盘(14)表面H点处相交。
2.根据权利要求1所述的高压液气/液汽管式快速混合反应器，其特征在于：器体(3)上设置多路气/汽进口组件和多路液体进口扩散雾化组件。
3.根据权利要求1所述的高压液气/液汽管式快速混合反应器，其特征在于：每一个液体进口扩散雾化组件(1)的扩张管(12)的出口处必须设置一个雾化盘(14)。
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