CN112791672A

CN112791672A - 一种鼓泡塔反应联合装置

Info

Publication number: CN112791672A
Application number: CN202011641713.8A
Authority: CN
Inventors: 何洲
Original assignee: Jiangsu Sanwei Equipment Technology Co ltd
Current assignee: Jiangsu Sanwei Equipment Technology Co ltd
Priority date: 2020-12-31
Filing date: 2020-12-31
Publication date: 2021-05-14

Abstract

本发明揭示了一种鼓泡塔反应联合装置，包括反应器本体，所述反应器本体的下端设置有液体出料口和液体循环口，所述反应器本体的上端设置有气体出料口，所述装置还包括液体输送管、循环泵、冷却器、液体进料管、喷嘴组件和长颈管。本发明通过对气体加压，同时通过喷嘴组件将液体高速射流至长颈管，可使气体和液体充分接触并不断更新气液接触界面，可提供高度湍动的流体流动模型，大幅强化传质过程和传质系数；经过反应后的液体温升可通过底部的外循环冷却系统带走热量，及时移走反应热量，便于保证反应连续稳定进行；结构简单，易于操作，混合和传质传热性能较好，能耗低，而且内无传动部件，可广泛应用于化工、环保、生物技术领域。

Description

一种鼓泡塔反应联合装置

技术领域

本发明属于鼓泡反应器技术领域，具体涉及一种鼓泡塔反应联合装置。

背景技术

鼓泡塔反应器是一种气液两相反应器，是指气体鼓泡通过含有反应物或催化剂的液层以实现气液相反应过程的反应器。

通常由塔体和气体分布器组成，塔内可安置水平多孔隔板以提高气体分散程度和减少液体返混等；通常气体为分散相、液体为连续相，气体通过分布器或者曝气器等实现分散相，气体分布器或者曝气器都以气体的压力损失来实现的，因此能耗相对比较高，而且对于含有少量固体颗粒的液体，可能会堵塞分布器或曝气器，从而影响了分布效果和传质效果。

因此，针对上述技术问题，有必要提供一种鼓泡塔反应联合装置。

发明内容

本发明的目的在于提供一种鼓泡塔反应联合装置，以解决上述的问题。

为了实现上述目的，本发明一实施例提供的技术方案如下：

一种鼓泡塔反应联合装置，包括反应器本体，所述反应器本体的下端设置有液体出料口和液体循环口，所述反应器本体的上端设置有气体出料口，所述装置还包括液体输送管、循环泵、冷却器、液体进料管、喷嘴组件和长颈管；

所述液体输送管安装在液体循环口与液体进料管之间，所述循环泵和冷却器均安装在液体输送管上，所述液体进料管与喷嘴组件连通，所述喷嘴组件设置在长颈管的内部，所述长颈管与反应器本体之间连接有连接管，所述长颈管的上端设置有气体进料口，所述反应器本体的内部可依次通过连接管、长颈管和气体进料口与外界连通。

作为本发明的进一步改进，所述反应器本体的内部安装有填料，所述填料位于连接管与反应器本体接触位置的上侧。

作为本发明的进一步改进，所述喷嘴组件包括安装喷射管和喷嘴单体，所述喷嘴单体固定连接在安装喷射管上，所述液体进料管固定连接在安装喷射管，所述液体进料管、安装喷射管和喷嘴单体可形成流通路径。

作为本发明的进一步改进，所述喷嘴单体在长颈管的内环向均匀布置。

作为本发明的进一步改进，所述喷嘴单体的喷射方向倾斜向上。

作为本发明的进一步改进，所述喷嘴单体的喷射方向竖直向上。

作为本发明的进一步改进，所述长颈管的内径为d1，所述安装喷射管的直径为d2，所述d2：d1=0.2~0.5。

作为本发明的进一步改进，所述气体进料口至液体进料管的距离为h1，所述h1=（4~8）d1。

作为本发明的进一步改进，所述液体进料管至连接管与液体进料管连接处的平均距离为h2，所述h2=（4~8）d1。

作为本发明的进一步改进，所述填料的高度为500~1200mm。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

本发明通过对气体加压，同时通过喷嘴组件将液体高速射流至长颈管，可使气体和液体充分接触并不断更新气液接触界面，可提供高度湍动的流体流动模型，大幅强化传质过程和传质系数；

经过反应后的液体升温通过底部的外循环冷却系统带走热量，可及时移走反应热量，便于保证反应连续稳定进行；

结构简单，易于操作，混合和传质传热性能较好，能耗低，而且内无传动部件，可广泛应用于化工、环保、生物技术领域。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明一实施例中一种鼓泡塔反应联合装置的结构示意图；

图2为本发明一实施例中一种鼓泡塔反应联合装置的尺寸标注示意图；

图3为本发明一实施例中喷嘴倾斜设置的结构示意图；

图4为本发明一实施例中喷嘴倾斜设置的喷射状态示意图；

图5为本发明一实施例中喷嘴竖直设置的结构示意图；

图6为本发明一实施例中喷嘴竖直设置的喷射状态示意图。

图中：1.反应器本体、2.液体出料口、3.气体出料口、4.填料、5.液体循环口、6.液体输送管、7.循环泵、8.冷却器、9.液体进料管、10.喷嘴组件、101.安装喷射管、102.喷嘴单体、11.长颈管、12.连接管、13.气体进料口。

具体实施方式

以下将结合附图所示的各实施方式对本发明进行详细描述。但该等实施方式并不限制本发明，本领域的普通技术人员根据该等实施方式所做出的结构、方法、或功能上的变换均包含在本发明的保护范围内。

本发明一实施例公开的一种鼓泡塔反应联合装置，参图1所示，包括反应器本体1，反应器本体1的下端设置有液体出料口2和液体循环口5，反应器本体1的上端设置有气体出料口3，装置还包括液体输送管6、循环泵7、冷却器8、液体进料管9、喷嘴组件10和长颈管11。

参图1所示，液体输送管6安装在液体循环口5与液体进料管9之间，循环泵7和冷却器8均安装在液体输送管6上，液体进料管9与喷嘴组件10连通，喷嘴组件10设置在长颈管11的内部，长颈管11与反应器本体1之间连接有连接管12。

其中，长颈管11与连接管12可以为一体化结构。

长颈管11的上端设置有气体进料口13，反应器本体1的内部可依次通过连接管12、长颈管11和气体进料口13与外界连通。

反应器本体1的内部安装有填料4，填料4位于连接管12与反应器本体1接触位置的上侧。具体的，填料4可以为金属网填料。

参图3~图6所示，喷嘴组件10包括安装喷射管101和喷嘴单体102，喷嘴单体102固定连接在安装喷射管101上，液体进料管9固定连接在安装喷射管101，液体进料管9、安装喷射管101和喷嘴单体102可形成流通路径。

其中，喷嘴单体102在长颈管11的内环向均匀布置，喷嘴组件10的个数也可以是多个，使用相对应的连接管进行固定连接。

参图3~图4所示，喷嘴单体102的喷射方向倾斜向上，参图4所示，更加便于实现对液体的分散效果，具体的，喷射方向与竖直平面的夹角为10~30度，优选的，夹角为15度，更便于液体的彻底分散。

参图5~图6所示，喷嘴单体102的喷射方向也可以竖直向上，在一定程度上可增加液体分散的均匀性，可根据安装喷射管101外径与长颈管11内径的关系进行选择，也可以根据喷嘴单体102喷射的类型进行选择。

参图1结合图2所示，长颈管11的内径为d1，安装喷射管101的直径为d2，d2：d1=0.2~0.5，优选的，d2：d1=0.3。

气体进料口13至液体进料管9的距离为h1，h1=4~8d1，优选的，h1=5d1。

液体进料管9至连接管12与液体进料管9连接处的平均距离为h2，h2=4~8d1，优选的，h2=4d1。

具体的，填料4的高度为500~1200mm，优选的，h3=500mm。

其中，填料4的安装高度设为h4，即填料4下端距离连接管12与反应器本体1连接部分中点的距离，反应器本体1的内径设为D，h4=(0.3~0.65)D，优选的，h4=0.45D。

在使用时，一定量的气体设为Fg，从长颈管顶部以一定流速进入，流速范围为6~15m/s，优选为8m/s，长颈管11的直径d1可以根据气体流速进行调节。

循环液体量设为Fl，其中Fl/Fg=5~15，优选的，Fl/Fg=15。

经风机加压，流量为4000Nm³/h（标立米每小时）的空气加压到0.12MPaA后从气体进料口13以7m/s的流速进入长颈管11，长颈管11的内径d1=40mm。

流量为48m³/h（立方米每小时）循环液体经液体循环口5到循环泵7的吸入口，液体循环口5的内半径设为R1，R1=100mm，经循环泵7增压为0.5MPaA后出循环泵7的输出口到冷却器8，经冷却器8降温到28℃后进入液体进料管9，液体进料管9的内半径设为R2，R2=100mm，经过液体进料管9进入安装喷射管101，安装喷射管101直径为d2，d2=25mm，再通过安装喷射管101进入到四个均匀布置在安装喷射管101上的喷嘴单体102中。

喷嘴组件10的安装高度，即气体进料口13至液体进料管9的距离h1=200mm，液体进料管9至连接管12与液体进料管9连接处的平均距离h2=160mm。液体经喷嘴单体102高速射流进入到长颈管11后，与从气体进料口13进来的空气在长颈管11的长度方向上形成一个泡沫区，气液两相在这个泡沫区充分接触，进行传质反应后进入到反应器本体1中。

反应器本体1提供足够充分的气液分离空间和时间，便于反应后的气液两相进行分离，液体产品从反应器本体1的底部液体出料口2出联合装置，气体经过安装在反应器本体1顶部的一段高度为h3=500mm的填料4，进一步除去气体中可能夹带的液滴后从反应器本体1的顶部气体出料口3逸出。

本发明是主要针对含有微量或少量固体颗粒的液体，通过液体的动量平衡实现气体与液体的均匀混合，大幅提高传质系数。

经试验证实，本发明的电耗为50kw，比常规通过搅拌和空气压缩机增压的电耗降低了60%~70%。

由以上技术方案可以看出，本发明具有以下有益效果：

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施例加以描述，但并非每个实施例仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims

1.一种鼓泡塔反应联合装置，包括反应器本体，所述反应器本体的下端设置有液体出料口和液体循环口，所述反应器本体的上端设置有气体出料口，其特征在于，所述装置还包括液体输送管、循环泵、冷却器、液体进料管、喷嘴组件和长颈管；

2.根据权利要求1所述的一种鼓泡塔反应联合装置，其特征在于，所述反应器本体的内部安装有填料，所述填料位于连接管与反应器本体接触位置的上侧。

3.根据权利要求1所述的一种鼓泡塔反应联合装置，其特征在于，所述喷嘴组件包括安装喷射管和喷嘴单体，所述喷嘴单体固定连接在安装喷射管上，所述液体进料管固定连接在安装喷射管，所述液体进料管、安装喷射管和喷嘴单体可形成流通路径。

4.根据权利要求3所述的一种鼓泡塔反应联合装置，其特征在于，所述喷嘴单体在长颈管的内环向均匀布置。

5.根据权利要求3或4所述的一种鼓泡塔反应联合装置，其特征在于，所述喷嘴单体的喷射方向倾斜向上。

6.根据权利要求3或4所述的一种鼓泡塔反应联合装置，其特征在于，所述喷嘴单体的喷射方向竖直向上。

7.根据权利要求1所述的一种鼓泡塔反应联合装置，其特征在于，所述长颈管的内径为d1，所述安装喷射管的外径为d2，所述d2：d1=0.2~0.5。

8.根据权利要求7所述的一种鼓泡塔反应联合装置，其特征在于，所述气体进料口至液体进料管的距离为h1，所述h1=（4~8）d1。

9.根据权利要求7所述的一种鼓泡塔反应联合装置，其特征在于，所述液体进料管至连接管与液体进料管连接处的平均距离为h2，所述h2=（4~8）d1。

10.根据权利要求1所述的一种鼓泡塔反应联合装置，其特征在于，所述填料的高度为500~1200mm。