CN202909706U - 一种高效气液反应器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种高效气液反应器，包括反应器壳体，反应器底部设有环形气体分布管，反应器内部设置树枝形气体分布管，环形分布式进气管与树形气体分布管连接，树形气体分布管周围设置液体成膜设备。本实用新型的高效气液反应器，强化了气液传质反应过程，缩短氧化反应时间。本实用新型的高效气液反应器应用于蒽醌法生产双氧水氢化液的氧化过程，提高了氧化效率和反应的安全性。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种化工生产中的气液反应器，尤其适用于蒽醌法生产双氧水氢化液的氧化过程。
背景技术
蒽醌法生产双氧水氢化液的氧化过程为空气自动氧化反应，由于反应温度较低，气相向液相扩散速度慢，又受到空气中氧含量的限制，导致氧化反应时间较长，氧化塔体积较大，而且容易使双氧水发生分解，带来安全隐患，同时也降低了装置产能。通过改变操作参数，如提高反应温度、反应压力，虽然能提高反应速度，但不利于氧气被工作液吸收，还会增加不安全因素。
现有技术中氧化塔内空气与氢化液一般为气液并流反应，空气自塔底进入塔内，然后经气体分布管变成小气泡，与塔底通入的液体在由下向上运动的过程中逐渐完成氧化过程。由于氧化塔为空塔，塔底部的空气经分布管分散成小气泡后，在向上运动的过程中会迅速变大，大大减少了气液传质面积，降低了反应速率。另一方面气体分布管的喷管开孔朝向也很重要，垂直向下的孔中喷出的空气，冲出孔后需向上运动则要折流改变方向，在改变方向时便会有多个小股气流汇合成大股气流，减少了气液接触面积，影响反应效果，从侧面孔喷出的空气也会汇合成大股气流，同样减少气液接触面积，影响氧化效果。
氧化塔内氢化液一般是从底部进入，由下而上运动，这样会由于重力作用液体发生大量的逆向返混，这也是造成氧化速率低的一个重要原因。若将氢化液由塔顶加入，使气液发生逆流接触来提高传质效果，但是由于是空塔氧化，液体在向下运动的过程中会大股流下，没有提供气液传质所需的表面积，同样达不到理想的氧化效果。
CN102009961A提出了一种蒽醌法生产过氧化氢的氧化方法，该方法将含氧气体的气相分散到含氢化蒽醌衍生物的工作液中，得到含微米级气泡的气-液混合流体，进而在气液混合流体流过延迟管道的过程中完成氧化反应。提到的微米级气泡的实现过程可以利用搅拌分散、微孔膜、微孔筛板及微米级通道的方法。该技术方法虽然能够提高蒽醌衍生物的氧化效率，但是微米级气泡的实现一方面成本高，另一方面该技术属于前瞻性技术，在工业实现上还存在很大的难度。
CN202387442U提出了一种双氧水生产中的氧化塔，该方法是在氧化塔内部安装多层舌型填料，相邻舌型填料采用90℃角交叉安装。该方法优点主要是加大气液两相间的扰动程度，使其混合更加均匀，减少返混，提高传质效率，但该方法只是通过在空塔内增加填料的方式来强化传质，没有从根本上解决气泡在向上运动过程中逐渐长大、减小传界面积的问题。
发明内容
针对现有技术的不足，本实用新型提供一种高效气液反应器，强化了气液传质反应过程，缩短氧化反应时间，提高氧化效率，提高反应的安全性。本实用新型中所述的垂直方向为与反应器横截面的垂直方向，水平方向为与反应器横截面平行的水平方向。
本实用新型的高效气液反应器，包括反应器壳体，反应器底部设有环形气体分布管，反应器内部设置树枝形气体分布管，环形分布式进气管与树形气体分布管连接，树形气体分布管周围设置液体成膜设备。
本实用新型中，环形气体分布管由1-5个环形管组成，其底部安装有十字形管托来承托环形分布管。
本实用新型中，树形气体分布管由1个垂直气体分布管和2~10个水平枝状气体分布管组成。其中1个水平枝状气体分布管由1个水平横管和6~22个水平方向上垂直于水平横管的支管组成，横管与垂直气体分布管连接，支管与横管连接，管与管连接处相通，横管的长度小于反应器直径，支管的长度小于反应器的半径。气体分布管设置在反应器的中轴线上，四周由支架固定，水平枝状气体分布管均匀分布在垂直气体分布管的不同高度。
本实用新型中，环形分布式进气管和垂直气体分布管下端管口连接。
本实用新型中，垂直气体分布管与反应器壁之间设置有液体成膜设备，液体成膜设备由为2~16块不锈钢打孔钢板组成，该钢板一端与垂直分布管四周支架焊接，另一端与反应器壁焊接。
本实用新型中，垂直气体分布管的喷孔分布在管体的周围，水平枝状气体分布管的喷孔向上，防止气体改变方向时小气泡流汇合成大气泡，可以增加气液接触面积，提高反应效果。
本高效气液反应器具有如下优点：
1、在塔的上、中、下不同位置都设置有气体分布管，可强化气液传质效果，使塔内轴向反应更加均匀，有利于提高塔的整体反应效率。
2、在塔的中心位置设置了垂直的液体成膜设备，为气液传质提供所需的大表面积，液体自成膜设备外表面流下后，会在底部气体的推动下沿塔内空间折回，由下而上运动，实现了多次氧化过程，使氧化反应更加完全，提高氧化收率。
3、本实用新型达到氧化完全所需时间短，不但可以减少双氧水的分解，提高反应的安全性，而且还可以大大减小氧化塔的体积。
附图说明
图1是本实用新型高效气液反应器的结构示意图。
其中：1-气体来源管路，2-液体来源管路，3-尾气排放管线，4-液体流出管路，5-环形气体分布管，6-垂直气体分布管，7-气液分离区，8-水平枝状气体分布管，9-液体成膜设备，10-反应器壳体。
具体实施方式
下面结合附图进一步说明本实用新型装置的结构和使用方法。
本实用新型一种高效气液反应器，用于蒽醌法生产双氧水的氧化过程，该方法中含氧气体经气体来源管路1进入反应器10的底部，进入后分为两路，一路进入水平的环形气体分布管5，另一路进入垂直气体分布管6，垂直气体分布管6中的气体进入水平枝状气体分布管8。氢化液体自液体来源管路2进入反应器10的上部，进入后经液体成膜设备9向下运动，与含氧气体接触发生氧化反应。在液体沿着液体成膜设备运动至反应器底部时，在底部气体的推动下于反应器内部空间向上运动，继续发生气液氧化反应，最后进入反应器的气液分离区7进行气液分离，分离后的气体经尾气排出管路3离开反应器，分离出的液体经液体流出管路4离开反应器。
本实用新型中，气体可以为空气或含氧气体。
本实用新型中，反应器内反应温度为50～55℃，反应压力为0.15～0.2MPa。
本实用新型中，反应器内的气液体积比为5～50Nm3/m3。
下面结合实施例对于本实用新型所述的高效气液反应器的使用效果进一步说明，但不受下述实施例的限制。
对比例1
利用空气将氢化液氧化，反应器规格为φ2800×8000mm，塔内为空塔结构，空气自塔底进入经分布管分布后与塔底通入的氢化液发生并流反应，自塔顶流出。反应温度为50℃，反应压力为0.2Mpa，气液体积比为45Nm3/m3。经此方法反应后的氧化收率为88%～90%，液体完全氧化所需时间为26.6分钟。
实施例1
利用空气将氢化液氧化，反应器规格为φ1800×6000mm，反应器底部布置有环形气体分布管，反应器内部间隔600mm布置水平树枝状空气分布管。反应器中轴线上设置6块不锈钢板，高度4.5米，上部布置气液分离设备。空气自反应器底部进入，液体自上部进入，二者反应后进入气液分离设备，气体自反应器顶部排出，液体自反应器侧面的液体排放管路排出。反应温度为50℃，反应压力为0.2Mpa，气液体积比为45Nm3/m3。经此方法反应后的氧化收率为95%～97%，液体完全氧化所需时间为12.2分钟。
实施例2
利用空气将氢化液氧化，反应器规格为φ1800×6000mm，反应器底部布置有环形气体分布管，反应器内部间隔1000mm布置水平树枝状空气分布管。反应器中轴线上设置8块不锈钢板，高度4.5米，上部布置气液分离设备。空气自反应器底部进入，液体自上部进入，二者反应后进入气液分离设备，气体自反应器顶部排出，液体自反应器侧面的液体排放管路排出。反应温度为50℃，反应压力为0.2Mpa，气液体积比为45Nm3/m3。经此方法反应后的氧化收率为94%～96%，液体完全氧化所需时间为14.5分钟。
实施例3
利用空气将氢化液氧化，反应器规格为φ1800×6000mm，反应器底部布置有环形气体分布管，反应器中轴线上设置10块不锈钢板，高度4.5米，上部布置气液分离设备。空气自反应器底部进入，液体自上部进入，二者反应后进入气液分离设备，气体自反应器顶部排出，液体自反应器侧面的液体排放管路排出。反应温度为50℃，反应压力为0.2Mpa，气液体积比为45Nm3/m3。经此方法反应后的氧化收率为92%～95%，液体完全氧化所需时间为18分钟。
Claims (8)
1.一种高效气液反应器，包括反应器壳体，反应器底部设有环形气体分布管，其特征在于：反应器内部设置树枝形气体分布管，环形分布式进气管与树形气体分布管连接，树形气体分布管周围设置液体成膜设备。
2.按照权利要求1所述的反应器，其特征在于：环形气体分布管由1-5个环形管组成，其底部安装有十字形管托来承托环形分布管。
3.按照权利要求1所述的反应器，其特征在于：树形气体分布管由1个垂直气体分布管和2~10个水平枝状气体分布管组成。
4.按照权利要求3所述的反应器，其特征在于：1个水平枝状气体分布管由1个水平横管和6~22个水平方向上垂直于水平横管的支管组成，横管与垂直气体分布管连接，支管与横管连接，管与管连接处相通，横管的长度小于反应器直径，支管的长度小于反应器的半径。
5.按照权利要求1所述的反应器，其特征在于：垂直气体分布管设置在反应器的中轴线上，四周由支架固定，水平枝状气体分布管均匀分布在垂直气体分布管的不同高度。
6.按照权利要求1所述的反应器，其特征在于：环形分布式进气管和垂直气体分布管下端管口连接。
7.按照权利要求1所述的反应器，其特征在于：垂直气体分布管与反应器壁之间设置有液体成膜设备，液体成膜设备由为2~16块不锈钢打孔钢板组成，该钢板一端与垂直分布管四周支架焊接，另一端与反应器壁焊接。
8.按照权利要求1所述的反应器，其特征在于：垂直气体分布管的喷孔分布在管体的周围，水平枝状气体分布管的喷孔向上。
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|---|---|---|---|---|
| CN104437173A (zh) * | 2014-12-24 | 2015-03-25 | 浙江林江化工股份有限公司 | 一种混合均匀的气液混合反应器的搅拌装置 |
| CN106622045A (zh) * | 2016-11-30 | 2017-05-10 | 南京工业大学 | 一种利用微纳米气泡提高鼓泡塔反应效率的装置及方法 |
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2012
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| CN104437173B (zh) * | 2014-12-24 | 2016-06-22 | 浙江林江化工股份有限公司 | 一种混合均匀的气液混合反应器的搅拌装置 |
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