CN1169608C - 自清洁式三相喷动床气液反应器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种自清洁式三相喷动床气液反应器，该反应器由主体、气液分离器、液体分布室、液体喷嘴、气体分布器几部分组成。其中气液分离器和主体相连，分离后的液体经循环泵泵入液体分布器、再经液体喷嘴注入反应器主体段。造成反应器内液体循环，使反应器内的小球喷动，小球之间以及小球与气体喷嘴和壁面相互碰撞，从而实现反应器的自清洁功能。同时小球对气泡有较强的破碎作用，使气体传质得到强化，有效改善气体反应效果。
Description
技术领域
本发明属于化工装置，特别涉及具有传质性能好，能自清洁反应喷嘴和器壁的一种自清洁式三相喷动床气液反应器。
技术背景
在化工、能源、环境、生化等许多领域都广泛涉及气液反应，常见的气液反应器有鼓泡床、搅拌釜和环流反应器。在一些气液体系中，由于伴有沉淀或固体污染物的生成，导致固体析出物附着在气体分布器喷嘴和反应器器壁而限止过程的正常进行，需要定期进行拆卸清理，影响了反应器的连续运行和产品质量的稳定性。有的工艺过程对气体或液体反应物的一次转化率有较高的要求，有时要求达到排放标准，需要反应器具有高效的气液传质性能。比如在用氰化钠溶液氯化制备氯氰的过程中，要求出口液体中氰根粒子的浓度在工业水排放标准以下，为了达到这一要求，通常采用大量的过量氯气，反应器的传质效果越差，需要的过量氯气越多，且过量的氯气难于回收利用，增大了产品的成本；另外现在的气液反应多采用搅拌釜反应器，搅拌釜由于引入外加机械能，虽然具有较好的传质性能，但是存在能耗大、不易密封，造成环境污染，特别在工业生产量较大时，往往采用多台同样的搅拌釜，增加了设备投资，产品质量的稳定性和一致性也受到影响。
发明内容
本发明的目的是提供一种自清洁式三相喷动床气液反应器，主要由主体1、气液分离器2、循环液管3、循环泵4、气体分布器5、液体分布室6及喷动小球13组成，其特征在于：气液分离器2通过溢流管12在主体1的中、上部有两个连接口，上部由溢流管12和气液分离器2顶部连通，中部由溢流管12和气液分离器2中部连通，气液分离器2的下部通过循环液管3和循环泵4连接，循环泵4通过循环液管3和液体分布室6连通；，液体出口9通过循环液管3连接在反应器主体1的中下部靠近锥体段的外圆周上，液体出口9的高度用来调节反应器主体1内液面高度；气体入口8焊接在锥体底部侧面气体分布器5主环管5.1上，气体喷嘴5.2是在主环管5.1上等距离焊出一段气体喷嘴管后，再和反应器主体1相连；气体出口10和液体入口11接在主体1的顶部；液体喷嘴7由连接板7.1和喷嘴7.2成T形连接，滤网7.3包在喷嘴7.2的液体进口处，用于在反应器主体段形成小球13的喷泉型流动，中心区域小球13上升，边壁区域小球13下降，小球13之间以及小球13和器壁之间频繁碰撞，使附着在气体分布器喷嘴以及反应器器壁的固体析出物松动并被流体冲刷带走，从而实现自清洁功能，大大延长了反应的连续运转周期。
本发明有益效果是由于引入了液体的外循环和小球的喷动，大大有利于反应体系里气泡的破碎，使反应器的气泡明显变小，有利于增大气液相界面积。同时由于液相濡动剧烈，使气液相界面处滞流液膜的厚度减小，因而气液相界传质系数增大。这两种作用使气液相界体积传质系数增大20～30％，提高了反应物的转化率。在氯氢合成过程当中，由于本发明反应器的自清洁功能，可使氯氰合成过程实现长周期连续操作；及具有高效气液分散和气液传质性能，使传质效率提高20-30％，氰根离子的浓度由传统技术的接近200ppm下降到50ppm以下，同时氯气消耗大幅度下降，由原技术氯气过量15-20％下降到5％以下。从而减少了环境污染，降低了生产成本。采用本发明三相喷动床技术，和搅拌釜相比，反应器的高径比增大，使反应气体的停留时间增长，反应时间增大，转化率提高，以甲醇和氯化氢制备氯甲烷的过程为例，利用本技术可使HCl的的转化率由原来的低于80％提高到95％以上。本发明技术易于大规模工程放大，可实现单台万吨级大规模生产。
附图说明
图1为自清洁式三相喷动床气液反应器结构示意图；
图2为反应器的气体分布器的结构；
图3为反应器的液体喷嘴结构。
具体实施方式
图1所示为自清洁式三相喷动床气液反应器的结构示意图，主要由主体1、气液分离器2、循环液管3、循环泵4、气体分布器5、液体分布室6及喷动小球13组成。主体1和气液分离器2通过溢流管12和循环液管3相连，气体分布器5、液体喷嘴7及液体分布室6都设在主体1下的锥体部分。循环泵4接在循环液管3和液体分布室6之间，液体出口9接在主体1锥体段以上，与外圆周焊成一体，气体入口8焊接在锥体底部侧面气体分布器5主环管5.1上，气体出口10和液体入口11接在主体1的顶部。其气体分布器5采用外环管式结构，气体入口8焊在主环管5.1上，气体喷嘴5.2是在主环管5.1上等距离焊出一段气体喷嘴管后，再和反应器主体1相连(如图2所示)。其液体喷嘴由连接板7.1和喷嘴7.2成T形连接，滤网7.3包在喷嘴7.2的液体进口处(如图3所示)。本反应装置的工作过程如下所述：气相反应物由位于气体分布器5主环管5.1的气体入口8引入，经气体分布器5进入反应器主体1内；液体反应物由反应物在反应器主体段顶部的液体入口11注入，气液两相形成逆流操作。反应器主体1内的气液混合物在液位差的作用下进入气液分离器2，分离出气体回流至主体1内上部空间，经过反应器顶部的气体出口10引出，进行后续的分离。分离出的液体经循环泵4进入液体分布室6，经液体喷嘴7.2进入反应器主体1内。在反应器主体内装填金属、玻璃、陶瓷或塑料等材料制成实心或空心小球13，小球13直径4mm～2cm，真实密度1000～4000Kgm-3，装填量为主体容器的5～30％。用于在反应器主体内形成小球13的喷泉型流动，中心区域小球13上升，边壁区域小球13下降，小球13之间以及小球13和器壁之间频繁碰撞，使附着在气体分布器喷嘴以及反应器器壁的固体析出物松动并被流体冲刷带走，从而实现自清洁功能，大大延长了反应的连续运转周期。
Claims (1)
1.一种自清洁式三相喷动床气液反应器，主要由主体(1)、气液分离器(2)、循环液管(3)、循环泵(4)、气体分布器(5)、液体分布室(6)及喷动小球(13)组成，其特征在于：气液分离器(2)通过溢流管(12)在主体(1)的中、上部有两个连接口，上部由溢流管(12)和气液分离器(2)顶部连通，中部由溢流管(12)和气液分离器(2)中部连通，气液分离器(2)的下部通过循环液管(3)和循环泵(4)连接，循环泵(4)通过循环液管(3)和液体分布室(6)连通；气体分布器(5)、液体喷嘴(7)及液体分布室(6)都设在主体(1)下的锥体部分，液体出口(9)通过循环液管(3)连接在反应器主体(1)的中下部靠近锥体段的外圆周上，液体出口(9)的高度用来调节反应器主体(1)内液面高度；气体入口(8)焊接在锥体底部侧面气体分布器(5)主环管(5.1)上，气体喷嘴(5.2)是在主环管(5.1)上等距离焊出一段气体喷嘴管后，再和反应器主体(1)相连；气体出口(10)和液体入口(11)接在主体(1)的顶部；液体喷嘴(7)由连接板(7.1)和喷嘴(7.2)成T形连接，滤网(7.3)包在喷嘴(7.2)的液体进口处，用于在反应器主体段形成小球(13)的喷泉型流动，中心区域小球(13)上升，边壁区域小球(13)下降，小球(13)之间以及小球(13)和器壁之间频繁碰撞，使附着在气体分布器喷嘴以及反应器器壁的固体析出物松动并被流体冲刷带走，从而实现自清洁功能，大大延长了反应的连续运转周期。
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