CN203370536U - 一种填充型振荡流管式反应器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种填充型振荡流管式反应器，由依次连接的振荡发生机构、进口段、反应段和出口段组成，在所述进口段上设有进料口，在所述出口段上设有出料口，所述反应段为圆形反应管；所述圆形反应管内设有相对布置的压紧分布板和支撑分布板，压紧分布板和支撑分布板之间为装有填料的填充段。该反应器内的液相主体与气泡、液滴或固体催化剂颗粒床层之间的表面不断更新，可以大大强化传递过程，可以适用于对气泡或分散性液滴形状及尺寸要求较高的气液反应、液液反应、气液液反应或气液固三相催化或非催化体系，能够长期连续化稳定运行。

Description

一种填充型振荡流管式反应器

技术领域

本实用新型涉及化工反应器领域，具体涉及一种填充型振荡流管式反应器。

背景技术

对于气液、气液液或气液固多相流催化或非催化反应过程，气液、气液液或气液固相际间的传递性能极大的影响着最终的反应效果，作为分散相的气相或液相在液相主体中的分散形态及尺寸对于实现反应器内良好的混合以及优良的传递性能是必需的。传统的强化混合及传递效果的方式多是采用搅拌装置，增强宏观湍动强度，实现整体混合。但搅拌过程中经常会出现“死区”，导致物料混合不够充分。

振荡流管式反应器是一种有着广泛应用前景的新型化工反应设备，自问世半个世纪以来，经不断改进，现已逐渐发展成为一种新型高效的连续化化学反应设备与过程强化装置。由于它能显著提高物料的混合程度，传质传热性能优良，且工艺过程容易控制，在连续操作状态下具有优良的停留时间分布特性，在化工过程工业中已经展现出了巨大的应用价值，在化学反应、絮凝过滤、结晶等诸多领域具有良好的应用前景。

专利号为ZL200610053692.1的中国专利公开了一种锥环挡板振荡流管式反应器，该反应器由依次相连接的振荡发生机构、进口段、反应段和出口段组成，在进口段上设有进料口，在出口段上设有出料口，反应段由垂直设置的圆形反应管构成，管内设置有沿垂直方向有序排列的锥环型挡板，将管内空间分隔成多腔室结构。该反应器的优点是在平均流速较低的连续化操作条件下，具有比釜式反应器和普通管式反应器更均匀的停留时间和优良的传递特性，并能使固体均匀地悬浮于液体中，防止固体颗粒在反应器内局部空间的堆积。但此反应器在应用于气液或气液液多相流反应过程时，由于气泡或液滴上升过程中发生聚并，无法始终保证分散相形态的稳定性和尺寸的均匀性，降低了相际间混合及传递的效果。在应用于以固相作为催化剂的反应体系时，颗粒之间的碰撞磨损和颗粒在液相主体中的粉化使得催化剂在反应器内的均匀悬浮性能变差，增加了操作的不稳定性。

实用新型内容

本实用新型提供了一种填充型振荡流管式反应器，适用于对气泡或分散性液滴形状及尺寸要求较高的气液反应或液液反应两相体系以及气液液反应或气液固三相体系，并且能够长期连续化稳定运行。

一种填充型振荡流管式反应器，由依次连接的振荡发生机构、进口段、反应段和出口段组成，在所述进口段上设有进料口，在所述出口段上设有出料口，所述反应段为圆形反应管；

所述圆形反应管内设有相对布置的压紧分布板和支撑分布板，压紧分布板和支撑分布板之间为装有填料的填充段。

在所述的反应段的进口一侧连接有振荡发生机构，振荡发生机构产生的脉冲振荡推动圆形反应管内物料上下运动，在填充段的填料的作用下，形成不规则的剪切速率分布，流体的流动方向不断改变，有利于促进各种物料在轴向和横向上充分混合，从而适用于对气泡或分散性液滴形状及尺寸要求较高的体系。

作为优选，所述的圆形反应管为多根，相互之间以串联或者并联的方式连接，采用多根圆形反应管进行连接，可以为反应物料提供更多的停留时间以及反应空间。

作为优选，所有圆形反应管相互串联，相邻两根圆形反应管之间的衔接部分设有子进料口，此时，可以实现反应体系分散性介质多点进料。

作为进一步优选，相邻两根圆形反应管之间通过连接管相连通，且每根连接管上均设有所述的子进料口，此时，通过子进料口加入的原料可以与反应体系有一个预混合的过程，使反应段的反应能够更加平稳的进行。

作为优选，所述的填料为颗粒结构或规整结构，这些填料可以为化工填料或催化剂颗粒，根据反应性质的不同而做不同的选择，此外还可根据液相主体的性质选择亲水型或亲油型的颗粒。

所述的填料为无序堆积或规整堆积，作为进一步的优选，所述的填料无序堆积，此时，能够使反应物料混合更加充分。

作为优选，所述的圆形反应管外设有换热夹套。此时，可以向换热夹套中通入不同的换热介质，从而为圆形反应管内的反应体系提供不同的加热、冷却或保温条件。

作为优选，所述的振荡发生机构位于所述的圆形反应管的下方。

同现有技术相比，本实用新型的有益效果体现在：

（1）在连续操作条件下，具有比釜式反应器更均匀的停留时间分布；

（2）在平均流速较低的连续操作条件下，具有比普通管式反应器更均匀的停留时间分布；

（3）在平均流速较低的连续操作条件下，反应器内的流体与壁面之间仍然有良好的传热性能；

（4）调节振荡强度，可以使气泡或液滴在填充段内获得最优的型态和尺寸分布，极大的增加气泡或液滴与液相主体或固相催化剂颗粒床层的接触面积；

（5）反应器内的液相主体与气泡、液滴或固体催化剂颗粒床层之间的表面不断更新，大大强化传递过程。

附图说明

图1为本实用新型的填充型振荡流管式反应器的结构示意图；图中，1：振荡发生机构；2：进料口；3：进口段；4：换热夹套；5：圆形反应管；6：夹套进出口；7：连接管；8：子进料口；9：出口段；10：出料口；11：支撑分布板；12：压紧分布板。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的填充型振荡流管式反应器做进一步描述。

如图1所示的填充型振荡流管式反应器的结构示意图可知，该填充型振荡流管式反应器由依次相连的振荡发生机构1、进口段3、反应段和出口段9组成，其中，振荡流管式反应器的出口呈水平布置，反应段呈竖直布置，进口段3为一呈直角的弯管结构，通过进口段3可以将振荡流管式反应器的出口和反应段连接起来，此外，进口段3上还开有进料口2，通过该进料口2可以向反应段中进料。

反应段包括垂直安装的圆形反应管5，根据不同的需要，可以采用多根圆形反应管5，各个圆形反应管5之间以并联或者串联的方式连接，可以提供足够的停留时间和反应空间，当圆形反应管5之间以串联的方式进行连接的时候，除与进口段3相连的圆形反应管5之外，每一个圆形反应管5的入口可以进一步接上连接管7，在分段进料段的侧壁上开有子进料口8，采用该种进料方式，可以实现反应体系分散性介质的多点进料。

圆形反应管5的管内填充有规整或散堆的填料或固体催化剂颗粒（统称为填充填料）形成填充段，填充段的底部安装支撑分布板11，填充段的顶部安装压紧分布板12，支撑分布板11和压紧分布板12使填料或固体催化剂填装紧密，填充填料可根据液相主体的性质选择亲水型或亲油型。

在圆形反应管5外设有换热夹套4，在换热夹套4上开有夹套进出口6，可选择不同的换热介质为圆形反应管5提供加热、冷却或保温条件。

出口段9采用连接弯管，在连接弯管上开有出料口10，物料从出料口10导出。

反应器工作时，反应器的振荡发生机构1位于反应管的底部，产生的脉冲振荡叠加在平均流速上推动反应管内物料上下往复运动，在填充层内形成不规则的剪切速率分布，不断的改变着流体的流动方向，促进液体在轴向和纵向充分混合。

反应器工作时，作为分散相的气相或液相在不同位置进料，反应管内填充段填装有适合尺寸的填料或催化剂颗粒，经过初始分布后，大尺寸的分散性气相或液相进入填充段内，在填充段剪切力作用下被切割成数量众多的小气泡或小液滴，增加了与液相主体的接触面积，强化了传递效果。振荡流场的以上特征能为气液、气液液或气液固多相流催化或非催化反应提供有利的反应环境，从而获得优良的反应器性能。

Claims (8)

1.一种填充型振荡流管式反应器，由依次连接的振荡发生机构（1）、进口段（3）、反应段和出口段（9）组成，在所述进口段（3）上设有进料口（2），在所述出口段（9）上设有出料口（10），其特征在于，所述反应段为圆形反应管（5）；

所述圆形反应管（5）内设有相对布置的压紧分布板（12）和支撑分布板（11），压紧分布板（12）和支撑分布板（11）之间为装有填料的填充段。

2.根据权利要求1所述的填充型振荡流管式反应器，其特征在于，所述的圆形反应管（5）为多根，相互之间以串联或者并联的方式连接。

3.根据权利要求2所述的填充型振荡流管式反应器，其特征在于，所有圆形反应管（5）相互串联，相邻两根圆形反应管（5）之间的衔接部分设有子进料口（8）。

4.根据权利要求3所述的填充型振荡流管式反应器，其特征在于，相邻两根圆形反应管（5）之间通过连接管（7）相连通，且每根连接管（7）上均设有所述的子进料口（8）。

5.根据权利要求1所述的填充型振荡流管式反应器，其特征在于，所述的填料为颗粒结构或规整结构。

6.根据权利要求5所述的填充型振荡流管式反应器，其特征在于，所述的填料为无序堆积或规整堆积。

7.根据权利要求1所述的填充型振荡流管式反应器，其特征在于，所述的圆形反应管（5）外设有换热夹套（4）。

8.根据权利要求1所述的填充型振荡流管式反应器，其特征在于，所述的振荡发生机构（1）位于所述的圆形反应管的下方（5）。

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