CN117619292A - 一种气液混合效果好的环流反应器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种气液混合效果好的环流反应器，属于化工设备技术领域，该反应器包括设有出气口和出液口的壳体、设置在壳体内的导流筒、位于导流筒下方的气体分布器、与气体分布器连接的进气管、设置在壳体顶部的文丘里射流器以及与文丘里射流器连接的循环泵，壳体底部设有循环口，循环泵进口端与所述循环口连接，文丘里射流器包括第一吸入管、第二吸入管和向下的喷嘴，循环泵与第一吸入管连接，进气管通过进气支管与第二吸入管连接，喷嘴位于导流筒与壳体之间的环隙。本发明气液混合效果好、环流速度可调节，传质、反应效率高，换热面积大可引入外部换热器，控温精准，适用于多种反应工作需要，适用范围广。
Description
技术领域
本发明属于化工设备技术领域，具体涉及一种气液混合效果好的环流反应器。
背景技术
环流反应器是反应物液体在反应器内形成循环流动的反应器，在化工领域生产过程中通常涉及气液吸收－反应过程，气液固三相的传质、传热、催化反应过程。
现有的搅拌式反应器和鼓泡式反应器存在着能耗大、气液混合不充分、传质效率低、反应死区多，反应效率不高、反应器内控温速度慢等问题。
发明内容
针对现有技术中存在的上述问题，本发明所要解决的技术问题在于提供一种气液混合效果好的环流反应器使气液充分混合、提高反应效率。
技术方案：为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：
一种气液混合效果好的环流反应器，包括设有出气口和出液口的壳体、设置在所述壳体内的导流筒、位于所述导流筒下方的气体分布器、与所述气体分布器连接的进气管、设置在所述壳体顶部的文丘里射流器以及与所述文丘里射流器连接的循环泵，所述壳体底部设有循环口，所述循环泵进口端与所述循环口连接，所述文丘里射流器包括第一吸入管、第二吸入管和向下的喷嘴，所述循环泵与所述第一吸入管连接，所述进气管通过进气支管与所述第二吸入管连接，所述喷嘴位于所述导流筒与所述壳体之间的环隙。
进一步的，所述循环泵与所述文丘里射流器之间的管路并联有第一换热器。
进一步的，所述第一换热器通过第二出口管与所述壳体侧壁连接。
进一步的，所述导流筒内设有换热腔，所述导流筒上设有与所述换热腔连接的第一换热进口管和第一换热出口管。
进一步的，所述导流筒外壁上设有多个第一环形凸起，所述多个第一环形凸起沿所述导流筒外壁等距离设置。
进一步的，所述壳体外壁设有夹套。
进一步的，所述壳体内壁设有多个第二环形凸起。
进一步的，所述文丘里射流器数量在两个以上，两个以上的文丘里射流器在所述壳体顶部均匀分布。
进一步的，所述第二吸入管位于所述壳体内的部分设有循环吸气管。
有益效果：与现有技术相比，本发明具有以下优点：
1、通过设置壳体、导流筒、气体分布器、文丘里射流器和循环泵，既可以利用气体喷射，在无需外加机械能的情况下完成环流反应，设置文丘里射流器可以利用较低的能耗提高气液混合效果并增加环流效果从而提高传质和传热，提高反应效率；
2、通过设置第一换热器，可以在夹套换热能力不足时引入外部换热器，适用于换热量大的反应；
3、导流筒内设置换热腔，配合夹套和第一换热器，对壳体内反应控温精准，适用于温度控制要求高的反应；
4、导流筒外壁上设置第一环形凸起，壳体内壁设置第二环形凸起，凸起可以提高换热面积，同时对液体流形成阻挡，将凸起处的层流变成湍流和循环流动，一方面提高换热效果，另一方面提高混合、传质和反应效率；
5、气液混合效果好、环流速度可调节，传质、反应效率高，换热面积大可引入外部换热器，控温精准，适用于多种反应工作需要，适用范围广。
附图说明
图1是本发明结构示意图；
图2是文丘里射流器处结构示意图；
图3是第一环形凸起和第二环形凸起处界面结构示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐明本发明，实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。
如图1所示，一种气液混合效果好的环流反应器，包括壳体1、导流筒2、气体分布器3、进气管4、文丘里射流器5、循环泵6、第一换热器7和夹套8，壳体1整体呈圆柱形，壳体1的顶端设有出气口11，壳体1的底端设有出液口12；导流筒2为两端开口的筒形，导流筒2设置在壳体1中央位置，气体分布器3呈圆形，气体分布器3设置在导流筒2的正下方，从而使气体均匀分布并在导流筒2内上升，进气管4与气体分布器3下端连接用于将气体输送到气体分布器3，进气管4贯穿壳体1的侧壁用于与外部气源管路连接。壳体1的高度为H，内径为D，H/D等于6，导流筒2的高度为h，内径为d，d/D等于0.6。当气体分布器3喷出气体时，气体喷射推动导流筒2内气液混合物上升，同时配合导流筒2内外气液混合物与液体的密度差，从而在壳体1内形成循环流动，在不需要外加机械能(搅拌或推进)的情况下可以实现气液混合。壳体1外壁设有夹套8，夹套8用于引入外部换热介质，在壳体1的壁体上与壳体1内液体完成换热。
如图1和图2所示，文丘里射流器5在壳体1顶部设置有两个，两个文丘里射流器5在壳体1顶部对称分布，文丘里射流器5设置位置在导流筒2与壳体1之间的环隙上方，文丘里射流器5包括第一吸入管51、第二吸入管52和向下的喷嘴53，第一吸入管51和第二吸入管52的进口端位于壳体1外部，喷嘴53的出口端位于导流筒2与壳体1之间的环隙，喷嘴53向下喷射；壳体1底部设有循环口13，循环泵6进口端与循环口13连接，循环泵6出口端通过循环管61与两个文丘里射流器5的第一吸入管51连接，从而将壳体1内液体输送到文丘里射流器5，两个文丘里射流器5的第二吸入管52通过进气支管41与进气管4连接，从而从进气管4吸入气体，可以精细的将微气泡在液体中均布，混合效果好且能耗低，经过文丘里射流器5混合后的气液混合物从喷嘴53向下喷射，从而加快导流筒2与壳体1之间环隙的流动速度，形成环流促进反应持续进行，提高传质效率和反应效率，文丘里射流器5可以阶段性工作，从而方便调节合适的环流速度。
如图1所示，循环泵6与文丘里射流器5之间的循环管61并联有第一换热器7，第一换热器7采用现有的换热器，通过在循环管61上设置第一阀门，第一换热器7进口端设置第二阀门，关闭第一阀门，打开第二阀门控制液体经过第一换热器7后再输送到文丘里射流器5，当壳体1内反应需要换热量大时，而单独的夹套8换热能力不足，此时可通过阀门切换将第一换热器7引入，通过外部增加换热器来满足换热量大的需求，从而满足不同的反应要求，第一换热器7还通过第二出口管72与壳体1侧壁连接，第二出口管72上设置第三阀门，通过打开第三阀门，关闭文丘里射流器5第一吸入管51处的第四阀门从而可以将换热后的液体输送回壳体1内而不需要经过文丘里射流器5，适用于文丘里射流器5不使用的情况。
如图1和图3所示，导流筒2本体中空设置，内部设有换热腔，导流筒2上设有与换热腔连接的第一换热进口管21和第一换热出口管22，第一换热进口管21和第一换热出口管22向外延伸到壳体1外，第一换热进口管21用于接入外部介质管，通过引入换热介质，从而将换热介质引入换热腔内，换热介质在导流筒2本体上与壳体1内液体完成换热后从第一换热出口管22排出，由于导流筒2位于壳体1内中央位置，并且与液体接触面积大，所以换热速度快且换热效果好，配合夹套8能够对壳体1内换热快速且控温精准，适合温度控制要求高的反应使用。
如图1和图3所示，导流筒2外壁上设有多个第一环形凸起23，第一环形凸起23向壳体1内壁方向凸起，凸起部分横截面为半圆形，多个第一环形凸起23沿导流筒2外壁从上向下等距离设置，第一环形凸起23能够增加导流筒2的换热面积，提高换热效果，同时，当导流筒2与壳体1之间环隙的液体流向下时(图3中黑色向下箭头所示)，靠近导流筒2外壁的液体流被第一环形凸起23阻挡后向上(图3中斜向上箭头所示)，从而反弹向上与向下的液体流相互影响，此处液体流从向下的层流变成湍流和循环流动，一方面有利于提高此处与导流筒2内换热介质的换热效果，另一方面，有利于环隙处气体与液体的混合效果，提高传质效率和反应效率。
如图1和图3所示，壳体1内壁设有多个第二环形凸起14，多个第二环形凸起14沿壳体1内壁向下等距离分布，第二环形凸起14的向导流筒2方向凸起，其凸起部分也呈半圆形，增加换热面积，导流筒2与壳体1之间环隙的液体流向下时，靠近壳体1内壁的液体流被第二环形凸起14阻挡后向上(图3中斜向上箭头所示)，与第一环形凸起23作用类似，改变液体流的层流，一方面有利于提高此处与夹套8内换热介质的换热效果，另一方面，有利于环隙处气体与液体的混合效果，提高传质效率和反应效率。
如图2所示，第二吸入管52位于壳体1内的部分设有循环吸气管521，循环吸气管521上设有循环吸气控制阀，循环吸气管521吸气口位于壳体1内，从而可以将壳体1内气体吸入文丘里射流器5，使壳体1内气体循环与液体充分混合。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种气液混合效果好的环流反应器，其特征在于，包括设有出气口(11)和出液口(12)的壳体(1)、设置在所述壳体(1)内的导流筒(2)、位于所述导流筒(2)下方的气体分布器(3)、与所述气体分布器(3)连接的进气管(4)、设置在所述壳体(1)顶部的文丘里射流器(5)以及与所述文丘里射流器(5)连接的循环泵(6)，所述壳体(1)底部设有循环口(13)，所述循环泵(6)进口端与所述循环口(13)连接，所述文丘里射流器(5)包括第一吸入管(51)、第二吸入管(52)和向下的喷嘴(53)，所述循环泵(6)与所述第一吸入管(51)连接，所述进气管(4)通过进气支管(41)与所述第二吸入管(52)连接，所述喷嘴(53)位于所述导流筒(2)与所述壳体(1)之间的环隙。
2.根据权利要求1所述的气液混合效果好的环流反应器，其特征在于，所述循环泵(6)与所述文丘里射流器(5)之间的管路并联有第一换热器(7)。
3.根据权利要求2所述的气液混合效果好的环流反应器，其特征在于，所述第一换热器(7)通过第二出口管(72)与所述壳体(1)侧壁连接。
4.根据权利要求1所述的气液混合效果好的环流反应器，其特征在于，所述导流筒(2)内设有换热腔，所述导流筒(2)上设有与所述换热腔连接的第一换热进口管(21)和第一换热出口管(22)。
5.根据权利要求4所述的气液混合效果好的环流反应器，其特征在于，所述导流筒(2)外壁上设有多个第一环形凸起(23)，所述多个第一环形凸起(23)沿所述导流筒(2)外壁等距离设置。
6.根据权利要求1所述的气液混合效果好的环流反应器，其特征在于，所述壳体(1)外壁设有夹套(8)。
7.根据权利要求1所述的气液混合效果好的环流反应器，其特征在于，所述壳体(1)内壁设有多个第二环形凸起(14)。
8.根据权利要求1所述的气液混合效果好的环流反应器，其特征在于，所述文丘里射流器(5)数量在两个以上，两个以上的文丘里射流器(5)在所述壳体(1)顶部均匀分布。
9.根据权利要求1所述的气液混合效果好的环流反应器，其特征在于，所述第二吸入管(52)位于所述壳体(1)内的部分设有循环吸气管(521)。
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