CN105642201A - 带有导流锥的气液固三相环流反应器 - Google Patents

带有导流锥的气液固三相环流反应器 Download PDF

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王娟
毛羽
王江云
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Abstract

一种带有导流锥的气液固三相环流反应器，主要由外筒(1)、内筒(2)、上部导流锥(3)、气体分布器(4)、液体喷嘴(5)、下部导流锥(6)、上排料口(7)、下排料口(8)组成，其特征是：在反应器内筒(2)上部安装有上部导流锥(3)，在反应器内筒(2)下部的外筒(1)内壁安装有下部导流锥(6)。上部导流锥(3)截面形状为倒三角形，上面可以开孔或者设有环隙，便于气相溢出离开反应器。下部导流锥(6)截面形状为倒三角形，沿周向连续分布或不连续分布。在导流锥的约束下，气液固混合物可以在环隙空间和内筒空间形成环流，以利于相间接触。本发明提出的带有导流锥的气液固三相环流反应器结构简单、易于操作、具有较好的传质传热性能，适宜用宇高径比大的场合。

Description

带有导流锥的气液固三相环流反应器
技术领域
本发明涉及一种气升式气液固三相环流反应器，属于石油化工、环境工程、制药、食品等领域。
背景技术
气升式环流反应器是近年来在强化鼓泡反应器的基础上发展起来的。由于其具有良好的传质和传热效果，容易密封，可以进行气-液、液-液、气-液-固之间的均相和非均相反应，适合用作易燃、易爆、有毒的化学反应器。
对于应用场合为较高空间或高径比较大时，为保证反应器内相间的充分接触，一种改进的反应器结构为多段气升式环流反应器。这种分段环流反应器的内筒可以是多段单筒沿反应器高度方向同轴排布，在每段内筒之间形成环形缝隙以供流体在内外筒之间流动，也可以在一个整体内筒的不同高度位置沿周向开孔形成外筒内流体向内筒流动的通道。由于外筒内气液两相流体向下流动时由于重力和惯性的作用，能够在内筒之间的环缝或开孔处流向内筒的流体的量非常有限，分段环流增强气液接触的预期目的不能很好的实现。因此，可以在普通的环流反应器上安装导流部件进行改进。
发明内容
本发明提出一种带有导流锥的气液固三相环流反应器。这种环流反应器内的内筒上沿和下沿附近都设有导流锥件，在导流锥的约束下，大量流体从环隙空间顺利进入反应器内筒或从内筒进入环隙空间，反应器内形成气液固三相环流，以利于气液固两相的充分接触。本发明提出的带有导流锥的气液固三相环流反应器结构简单、易于操作、具有较好的传质传热性能，并可以克服上述普通多段环流反应器的环流量少的缺陷。
本发明提出的带有导流锥的气液固三相环流反应器，主要由外筒(1)、内筒(2)、上部导流锥(3)、气体分布器(4)、液体喷嘴(5)、下部导流锥(6)、上排料口(7)、下排料口(8)组成。
所述的带有导流锥的气液固三相环流反应器中，在反应器内筒(2)上部安装有上部导流锥(3)，在反应器内筒(2)下部的外筒(1)内壁安装有下部导流锥(6)。
所述的带有导流锥的气液固三相环流反应器，其特征是：上部导流锥(3)上可以开孔或者设有环隙，便于气相溢出离开反应器。
所述的外筒内壁带有导流锥的分段环流反应器中，上部导流锥(3)固定在内筒(2)上方，其截面形状为倒三角形，夹角a的范围是5°～60°，锥体直径b的范围是0.5D～0.8D，锥顶与内筒(2)上沿的距离h1的范围是0.25d～1.25d，其中D为反应器内筒(2)的直径，d为内筒(2)与外筒(1)的环隙间距。
所述的外筒内壁带有导流锥的分段环流反应器中，下部导流锥(6)沿周向连续分布或不连续分布。
所述的外筒内壁带有导流锥的分段环流反应器中，下部导流锥(6)焊接在外筒(1)的内壁上，且位于内筒(2)下沿附近，其截面形状为三角形，夹角e的范围是30°～120°，锥体高度f的范围是0.2d～0.8d，锥顶与内筒(2)下沿的距离h2的范围是0.2d～0.8d。
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。
附图说明
图1是本发明提出的带有导流锥的气液固三相环流反应器的流体流动示意图。
图2是本发明提出的带有导流锥的气液固三相环流反应器内导流锥结构与安装位置示意图。
图1至图2中，1.外筒，2.内筒，3.上部倒流锥，4.气体分布器，5.液体喷嘴，6.下部导流锥，7.上排料口，8.下排料口。
具体实施方式
参考图1，本发明提出的带有导流锥的气液固三相环流反应器，主要由外筒(1)、内筒(2)、上部导流锥(3)、气体分布器(4)、液体喷嘴(5)、下部导流锥(6)、上排料口(7)、下排料口(8)组成，其特征是：在反应器内筒(2)上部安装有上部导流锥(3)，在反应器内筒(2)下部的外筒(1)内壁安装有下部导流锥(6)。上部导流锥(3)上可以开孔或者设有环隙，便于气相溢出离开反应器。
参考图1和图2，上部导流锥(3)固定在内筒(2)上方，其截面形状为倒三角形，夹角a的范围是5°～60°，锥体直径b的范围是0.5D～0.8D，锥顶与内筒(2)上沿的距离h1的范围是0.25d～1.25d，其中D为反应器内筒(2)的直径，d为内筒(2)与外筒(1)的环隙间距。
参考图1和图2，下部导流锥(6)焊接在外筒(1)的内壁上，且位于内筒(2)下沿附近，其截面形状为三角形，夹角e的范围是30°～120°，锥体高度f的范围是0.2d～0.8d，锥顶与内筒(2)下沿的距离h2的范围是0.2d～0.8d。下部导流锥(6)沿周向连续分布或不连续分布。
本发明提出的带有导流锥的气液固三相环流反应器适用于气液固三相体系，导流部件对于颗粒的导流作用较明显。
本发明提出的带有导流锥的气液固三相环流反应器的使用过程，例如可以是：气相反应物料从气体分布器(4)喷出进入环流反应器内筒(2)内部的空间与液体喷嘴(5)喷出的液体一起带动反应器内的固体颗粒向上流动，在内筒(2)的上沿处，一部分气体溢出液面，一部分气液固混合物在上部导流锥(3)的导流作用下，转向进入内筒(2)和外筒(1)所构成的环隙空间向下流动，在内筒(2)的下沿处，在下部导流锥(6)的导流作用下，转向进入反应器的底部空间及内筒(2)的内部空间与气液固混合物进行向上的流动，如此形成环流。
由于在内筒(2)上沿上方和内筒(2)下沿的外筒内壁上分布设置了导流锥，流体可以在其导流作用下，顺利从环隙空间进入内筒空间或从内筒空间进入环隙空间，有利于形成良好有序的循环流动，尤其可以提高参与环流的液体量和固体颗粒量。
本发明提出的带有导流锥的气液固三相环流反应器适宜用于高径比大的场合。

Claims (5)

1.一种带有导流锥的气液固三相环流反应器，主要由外筒(1)、内筒(2)、上部导流锥(3)、气体分布器(4)、液体喷嘴(5)、下部导流锥(6)、上排料口(7)、下排料口(8)组成，其特征是：在反应器内筒(2)上部安装有上部导流锥(3)，在反应器内筒(2)下部的外筒(1)内壁安装有下部导流锥(6)。
2.如权利要求1所述的带有导流锥的气液固三相环流反应器，其特征是：上部导流锥(3)上可以开孔或者设有环隙，便于气相溢出离开反应器。
3.如权利要求1和权利要求2所述的带有导流锥的气液固三相环流反应器，其特征是：上部导流锥(3)固定在内筒(2)上方，其截面形状为倒三角形，夹角a的范围是5°～60°，锥体直径b的范围是0.5D～0.8D，锥顶与内筒(2)上沿的距离h1的范围是0.25d～1.25d，其中D为反应器内筒(2)的直径，d为内筒(2)与外筒(1)的环隙间距。
4.如权利要求1所述的带有导流锥的气液固三相环流反应器，其特征是：下部导流锥(6)沿周向连续分布或不连续分布。
5.如权利要求1和权利要求4所述的带有导流锥的气液固三相环流反应器，其特征是：下部导流锥(6)焊接在外筒(1)的内壁上，且位于内筒(2)下沿附近，其截面形状为三角形，夹角e的范围是30°～120°，锥体高度f的范围是0.2d～0.8d，锥顶与内筒(2)下沿的距离h2的范围是0.2d～0.8d。
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