CN111530384A - 气液反应及旋转除沫一体化超重力装置、气液反应系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种气液反应及旋转除沫一体化超重力装置、气液反应系统，所述气液反应及旋转除沫一体化超重力装置，包括：反应器壳体；设于所述反应器壳体内部并且同轴转动的反应单元和除沫单元；本发明中的除沫单元能够分离所述反应器壳体内反应物中的气体和液体，并使分离的气体经由所述气体出口排出，进而耦合了反应分离和气液反应，使得超重力环境下进行气液反应后夹带液体微元的气体能够在本装置内进行气液分离，本发明将气液反应和耦合分离在一个设备中进行，能够实现反应工艺一体化，简化了反应工艺，降低了反应设备成本。
Description
技术领域
本发明涉及反应器技术领域。更具体地，涉及一种气液反应及旋转除沫一体化超重力装置、气液反应系统。
背景技术
在超重力反应装置领域中，目前已有的超重力设备功能单一，尚不具备其他耦合功能。但是当进行气液反应时，在超重力环境下气相往往夹带有大量液体微元，因此一般而言，基于超重力设备的气液反应工艺往往需要单独设置气液分离装置，工艺复杂，设备成本较高，存在诸多不足。
发明内容
为了解决现有技术中的不足之处，本发明提供一种气液反应及旋转除沫一体化超重力装置、气液反应系统。
本发明的第一方面实施例提供一种气液反应及旋转除沫一体化超重力装置，包括：
反应器壳体；
设于所述反应器壳体内部并且同轴转动的反应单元和除沫单元；
所述反应单元用于将通入其中液体剪切为微纳尺度的反应微元，并与通入其中的气体发生气液反应；
所述除沫单元与所述反应器壳体的气体出口连通，用于分离所述反应器壳体内反应物中的气体和液体，并使分离的气体经由所述气体出口排出。
在某些实施例中，所述气液反应及旋转除沫一体化超重力装置为定转子超重力反应器，所述反应单元包括：
固定在所述反应器壳体上端的转轴；
围绕所述转轴固定的旋转腔；以及
设于所述旋转腔内的转子柱和定子柱，所述转子柱和所述定子柱配合形成剪切所述液体的剪切结构。
在某些实施例中，所述气液反应及旋转除沫一体化超重力装置为超重力旋转填充床，所述反应单元包括：
固定在所述反应器壳体上端的转轴；
围绕所述转轴固定的旋转腔；以及
设于所述旋转腔内的填料，所述填料用于剪切所述液体形成所述反应微元。
在某些实施例中，所述除沫单元包括：
围绕所述转轴并且相对设置的第一板体和第二板体；以及
固定在所述第一板体和第二板体之间的至少一层丝网结构，所述丝网结构的两端分别结合固定在第一板体和第二板体上，进而配合形成所述除沫单元。
在某些实施例中，所述丝网填料表面为亲水表面。
在某些实施例中，所述丝网填料表面为超亲水表面。
在某些实施例中，所述除沫单元包括：
围绕所述转轴并且相对设置的第一板体和第二板体；以及
结合在所述第一板体和第二板体之间的除沫隔板，所述除沫隔板包括多个微米尺度的孔道。
在某些实施例中，所述孔道沿着朝向所述除沫单元中心的方向扩径。
在某些实施例中，所述孔道的直径沿着所述除沫板的两侧的方向缩径。
本发明第二方面实施例提供一种气液反应系统，包括如上所述的气液反应及旋转除沫一体化超重力装置。
本发明的有益效果如下：
本发明提供一种气液反应及旋转除沫一体化超重力装置、气液反应系统，通过在超重力反应器内设置除沫单元，除沫单元能够分离所述反应器壳体内反应物中的气体和液体，并使分离的气体经由所述气体出口排出，进而耦合了反应分离和气液反应，使得超重力环境下进行气液反应后夹带液体微元的气体能够在本装置内进行气液分离，本发明将气液反应和耦合分离在一个设备中进行，能够实现反应工艺一体化，简化了反应工艺，降低了反应设备成本。
附图说明
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。
图1示出了本发明实施例中的超重力装置为填料式旋转床的结构示意图。
附图标记：1-反应器壳体；2-旋转腔；3-动密封；4-液体分布器；5-气体进口；6-除沫单元；7-液体出口；8-气体出口；9-旋转轴；10-电机。
具体实施方式
为了更清楚地说明本发明，下面结合优选实施例和附图对本发明做进一步的说明。附图中相似的部件以相同的附图标记进行表示。本领域技术人员应当理解，下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本发明的保护范围。
目前，超重力反应器耦合程度低，无法适应复杂工艺流程，有鉴于此，本发明实施例提供一种气液反应及旋转除沫一体化超重力装置，如图1所示，包括：反应器壳体；设于所述反应器壳体内部并且同轴转动的反应单元和除沫单元；所述反应单元用于将通入其中液体剪切为微纳尺度的反应微元，并与通入其中的气体发生气液反应；所述除沫单元与所述反应器壳体的气体出口连通，用于分离所述反应器壳体内反应物中的气体和液体，并使分离的气体经由所述气体出口排出。
本发明提供的一种气液反应及旋转除沫一体化超重力装置，通过在超重力反应器内设置除沫单元，除沫单元能够分离所述反应器壳体内反应物中的气体和液体，并使分离的气体经由所述气体出口排出，进而耦合了反应分离和气液反应，使得超重力环境下进行气液反应后夹带液体微元的气体能够在本装置内进行气液分离，本发明将气液反应和耦合分离在一个设备中进行，能够实现反应工艺一体化，简化了反应工艺，降低了反应设备成本。
可以理解，目前的超重力设备主要基于旋转填充床和定转子设计，本发明实施例中的超重力反应器同样可以基于旋转填充床或者定转子设计。
在图中未示出的实施例中，所述气液反应及旋转除沫一体化超重力装置为定转子超重力反应器，所述反应单元包括：固定在所述反应器壳体上端的转轴；围绕所述转轴固定的旋转腔；以及设于所述旋转腔内的转子柱和定子柱，所述转子柱和所述定子柱配合形成剪切所述液体的剪切结构。
可以理解，在具体工作时，转轴通过设置在壳体顶端的电机驱动旋转。
在如图1所示的实施例中，所述气液反应及旋转除沫一体化超重力装置为超重力旋转填充床，所述反应单元包括：固定在所述反应器壳体上端的转轴；围绕所述转轴固定的旋转腔；以及设于所述旋转腔内的填料，所述填料用于剪切所述液体形成所述反应微元。
本发明中，除沫单元用于分离所述反应器壳体内反应物中的气体和液体，并使分离的气体经由所述气体出口排出。具体而言，在本发明的一些实施例中，所述除沫单元包括：围绕所述转轴并且相对设置的第一板体和第二板体；以及固定在所述第一板体和第二板体之间的至少一层丝网结构，所述丝网结构的两端分别结合固定在第一板体和第二板体上，进而配合形成所述除沫单元。
在优选的实施例中，如图1所示，本装置包括动密封。
在具体实施时，气体经过气体进口自上而下进入本装置，液体经液体进口，通过液体分布器喷射到填料上，然后在旋转腔内反应，被甩出后液体通过液体出口导出，气体通过除沫单元进行除雾，然后经过气体出口导出。
当带有雾沫的气体以一定速度通过丝网时，由于雾沫上升的惯性作用，雾沫与丝网细丝相碰撞而被附着在细丝表面上。细丝表面上雾沫的扩散、雾沫的重力沉降，使雾沫形成较大的液滴沿着细丝流至两根丝的交接点。细丝的可润湿性、液体的表面张力及细丝的毛细管作用，使得液滴越来越大，直到聚集的液滴大到其自身产生的重力超过气体的上升力与液体表面张力的合力时，液滴就从细丝上分离下落，气体通过丝网后，基本上不含雾沫。
在优选的实施例中，为了增强丝网填料的可润湿性，所述丝网填料表面为亲水表面。亲水表面提高了丝网表面对液滴的抓持能力和可润湿性，大大提高了除沫单元的除沫能力。
进一步优选的是，丝网填料表面是超亲水表面，例如可以通过微纳米尺度的表面处理工艺制备出具有超亲水表面结构。
此外，在一些实施例中，除沫单元还可以包括：围绕所述转轴并且相对设置的第一板体和第二板体；以及结合在所述第一板体和第二板体之间的除沫隔板，所述除沫隔板包括多个微米尺度的孔道。
该实施例中，微米尺度的孔道同样具有毛细表面，微孔表面上雾沫的扩散、雾沫的重力沉降，使雾沫形成较大的液滴在孔道与孔道之间的间距中慢慢下滴，由于孔道与孔道之间的间隙形成的“类细丝”的可润湿性、液体的表面张力及类细丝的毛细管作用，使得液滴越来越大，直到聚集的液滴大到其自身产生的重力超过气体的上升力与液体表面张力的合力时，液滴就从类细丝上分离下落。
进一步的，为了提高气体的导通量，所述孔道沿着朝向所述除沫单元中心的方向扩径。该实施例中，除沫单元外侧壁上的孔道孔径较小，形成“类细丝”，由于“类细丝”仅仅需要最外侧的表面形成即可，在除沫隔板内侧将孔径扩大，不影响毛细管作用的前提下提高气体的导通量，加快了气液分离的速度。
在其他一些实施例中，所述孔道的直径沿着所述除沫板的两侧的方向缩径。该实施例中，可以除沫隔板两侧均形成具有毛细管作用的“类细丝”，进而可以进一步提高气液分离的分离程度，两侧缩径的孔道形成了两道分离工艺，使得气液分离更加彻底。
显然，根据上述实施例可以知晓，本发明通过在超重力反应器内设置除沫单元，除沫单元能够分离所述反应器壳体内反应物中的气体和液体，并使分离的气体经由所述气体出口排出，进而耦合了反应分离和气液反应，使得气液反应和耦合分离在一个设备中进行，有利于反应一体化，节约了反应工艺和反应设备成本。
基于相同的发明构思，本发明实施例还提供一种气液反应系统，具体包括上述的气液反应及旋转除沫一体化超重力装置。
可以理解，本发明提供的气液反应系统，在使用时，除沫单元能够分离所述反应器壳体内反应物中的气体和液体，并使分离的气体经由所述气体出口排出，进而耦合了反应分离和气液反应，使得超重力环境下进行气液反应后夹带液体微元的气体能够在本装置内进行气液分离，本发明将气液反应和耦合分离在一个设备中进行，能够实现反应工艺一体化，简化了反应工艺，降低了反应设备成本。
在一些具体实施例中，本发明中的气液反应可以是气液反应过程，如气相SO3石油磺化反应系统或者醇胺溶液脱H2S反应系统，其中在气相SO3石油磺化反应系统中，气相为SO3,液相为未磺化的石油，在醇胺溶液脱H2S反应体系中，气相为H2S，液相为醇胺溶液，通过本发明的一体化装置能够在一个设备中进行气液反应以及气液分离，节约了设备成本，操作简单等。
显然，本发明仅仅列举了2个常规的气液反应体系，本领域技术人员明了，本发明的一体化装置适用于绝大多数气液反应体系，在此不做枚举。
本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。
以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。
Claims (10)
1.一种气液反应及旋转除沫一体化超重力装置，其特征在于，包括：
反应器壳体；
设于所述反应器壳体内部并且同轴转动的反应单元和除沫单元；
所述反应单元用于将通入其中液体剪切为微纳尺度的反应微元，并与通入其中的气体发生气液反应；
所述除沫单元与所述反应器壳体的气体出口连通，用于分离所述反应器壳体内反应物中的气体和液体，并使分离的气体经由所述气体出口排出。
2.根据权利要求1所述的气液反应及旋转除沫一体化超重力装置，其特征在于，所述气液反应及旋转除沫一体化超重力装置为定转子超重力反应器，所述反应单元包括：
固定在所述反应器壳体上端的转轴；
围绕所述转轴固定的旋转腔；以及
设于所述旋转腔内的转子柱和定子柱，所述转子柱和所述定子柱配合形成剪切所述液体的剪切结构。
3.根据权利要求1所述的气液反应及旋转除沫一体化超重力装置，其特征在于，所述气液反应及旋转除沫一体化超重力装置为超重力旋转填充床，所述反应单元包括：
固定在所述反应器壳体上端的转轴；
围绕所述转轴固定的旋转腔；以及
设于所述旋转腔内的填料，所述填料用于剪切所述液体形成所述反应微元。
4.根据权利要求1所述的气液反应及旋转除沫一体化超重力装置，其特征在于，所述除沫单元包括：
围绕所述转轴并且相对设置的第一板体和第二板体；以及
固定在所述第一板体和第二板体之间的至少一层丝网结构，所述丝网结构的两端分别结合固定在第一板体和第二板体上，进而配合形成所述除沫单元。
5.根据权利要求1所述的气液反应及旋转除沫一体化超重力装置，其特征在于，所述丝网填料表面为亲水表面。
6.根据权利要求1所述的气液反应及旋转除沫一体化超重力装置，其特征在于，所述丝网填料表面为超亲水表面。
7.根据权利要求1所述的气液反应及旋转除沫一体化超重力装置，其特征在于，所述除沫单元包括：
围绕所述转轴并且相对设置的第一板体和第二板体；以及
结合在所述第一板体和第二板体之间的除沫隔板，所述除沫隔板包括多个微米尺度的孔道。
8.根据权利要求7所述的气液反应及旋转除沫一体化超重力装置，其特征在于，所述孔道沿着朝向所述除沫单元中心的方向扩径。
9.根据权利要求1所述的气液反应及旋转除沫一体化超重力装置，其特征在于，所述孔道的直径沿着所述除沫板的两侧的方向缩径。
10.一种气液反应系统，其特征在于，包括如权利要求1-9任一项所述的气液反应及旋转除沫一体化超重力装置。
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