CN204170713U

CN204170713U - 一种强化气液传质反应器

Info

Publication number: CN204170713U
Application number: CN201420610927.2U
Authority: CN
Inventors: 傅饶; 凌凤香; 张会成; 王少军
Original assignee: China Petroleum and Chemical Corp; Sinopec Fushun Research Institute of Petroleum and Petrochemicals
Current assignee: China Petroleum and Chemical Corp; Sinopec Fushun Research Institute of Petroleum and Petrochemicals
Priority date: 2014-10-22
Filing date: 2014-10-22
Publication date: 2015-02-25
Anticipated expiration: 2024-10-22

Abstract

本实用新型公开了一种强化气液传质反应器，包括反应器壳体，反应器底部设有分布式进气装置，分布式进气装置与气体进料管连接，分布式进气装置上方空间自下而上为传质反应段和气液分离腔，传质反应段中下部水平方向设有若干水平折流挡板，传质反应段中上部不同高度处设有连通气液分离腔与传质反应段之间的升气升液管，反应器中轴线上设有降液管，降液管自上而下贯穿气液分离腔和传质反应段，降液管上方出口上方设置气液分离结构。本实用新型对于气液传质反应慢、停留时间长的反应过程，可有效的强化气液传质效果，在狭小的空间内实现气液的充分传质，提高了反应器的反应效率。

Description

一种强化气液传质反应器

技术领域

本实用新型涉及一种化工生产中的气液传质反应器，尤其适用于强化蒽醌法生产双氧水氢化液的氧化过程。

背景技术

在蒽醌法生产双氧水过程中，氢化液的空气氧化过程为自动氧化反应，现有技术中氧化反应器内空气与氢化液一般为气液并流反应，空气和液体分别自塔底进入反应器内，二者在由下向上运动的过程中逐渐完成氧化过程。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，反应速度较慢，氧化反应时间较长，导致氧化反应器体积非常大，而且容易氧化不充分。提高反应温度虽然能提高反应速度，但不利于氧气被工作液吸收；提高反应压力会增加设备投资不，且对传质反应的促进效果不明显。因此仅通过改变操作参数的方法提高反应速率、强化气液传质反应是非常困难的。

在实际的反应过程中，氧化反应器为内部为空筒结构，气体经分布管分散成小气泡后，在向上运动的过程中会迅速长大，大大减少气液传质面积，降低反应速率，因此反应器上部的反应速率非常低。另一方面液体在由下而上运动过程中，气液传质面积逐渐减少，液体达不到实现充分反应。因此氧化反应器改进的方向一方面是使气液流体在向上运动过程中不断进行干扰切割，防止气泡聚并而降低传质面积，另一方面既然反应器上部的反应速率极慢，而反应器下部尤其是底部的反应速率极快，那么将未充分反应的液体重新引至反应器底部的快速反应去进一步发生反应，则可以有效的提高总反应速率。

CN202387442U提出了一种双氧水生产中的氧化反应器结构，该方法是在氧化反应器内部安装多层舍型填料，相邻舍型填料采用90℃角交叉安装。该方法主要是通过加入填料的方式加大气液两相间的扰动程度，从而提高传质效率，但该方法通过在空塔内增加填料的方式来强化传质的能力是有限的，反应器由下而上的气液传质速率依然是逐渐降低的，尤其是上部气液传质效率依旧很低。

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。

发明内容

针对现有技术的不足，本实用新型提供一种强化气液传质反应器，该反应器可有效的强化气液传质效果，实现气液的充分传质反应，提高反应效率，缩短氧化反应时间。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。

本实用新型的强化气液传质反应器，包括反应器壳体，反应器底部设有分布式进气装置，分布式进气装置与气体进料管连接，分布式进气装置上方空间自下而上为传质反应段和气液分离腔，传质反应段中下部水平方向设有若干水平折流挡板，传质反应段中上部不同高度处设有连通气液分离腔与传质反应段之间的升气升液管，反应器中轴线上设有降液管，降液管自上而下贯穿气液分离腔和传质反应段，降液管上方出口上方设置气液分离结构。

本实用新型中，水平折流挡板设置于反应器垂直方向的1/2处以下部分，水平折流挡板与反应器壁连接，水平折流挡板为之字形结构，挡板板面上均匀布置有φ5～φ15mm的小孔，水平折流挡板长度小于反应器直径，为反应器直径的2/3～3/4，上下相邻水平折流挡板左右交错分布，上下相邻水平折流挡板之间的间距为100mm～500mm。

本实用新型中，降液管内径为50mm～300mm，上下分别连通分离腔顶部及反应器底部，由连接于反应器壁的若干水平支架固定。

本实用新型中，升气升液管设置于反应器垂直方向的1/2处以上部分，上部出口与气液分离腔底部连接，下部出口为一喇叭口形状开口，管内径为φ10～φ50mm，由反应器壁上若干水平支架固定。

本实用新型中，所述的气液分离结构为折流板式或离心式中的一种。

本实用新型中，气液分离腔位于反应器顶部，气液分离腔顶部与气相引出管线连接，气液分离腔底部为锥形结构，气液分离腔液面处与液相引出管线连接，中心降液管顶部位于分离腔内液面以下。

现有技术中，由于氧化反应器的气体经分布管分散成小气泡后，在向上运动的过程中会迅速聚并长大，大大减少气液传质面积，降低反应速率，导致反应器上部的传质速率非常低；同时液体在由下而上运动过程中，气液传质面积逐渐减少，反应速率又为本质慢反应，液体达不到实现反应完全。而反应器底部由于气体分散效果好，气液传质面积大，气液有效传质物料的浓度也高，因此反应器下部的气液传质速率比上部高很多。为了提高气液传质速率，一方面是使气液流体在向上运动过程中不断进行干扰切割，防止气泡聚并而降低传质面积，另一方面鉴于反应器上部的反应速率慢、下部反应速率快，尽量将中上部的物料进行扰动强化气液传质，并将上部未充分反应的液体重新引至反应器底部的快速反应区进一步发生反应，以提高总反应速率。

本实用新型的强化气液传质反应器有如下优点：

1、反应器的中上部不同位置都设置有折流挡板，强化气液传质效果，减缓气泡发生聚并的速率，提高气液传质面积。

2、反应器的中上部不同高度设置升气升液管，将低反应速率区的物料引至气液分离区，减少反应物料达到氧化完全的总停留时间。

3、反应器的中轴线上设置有中心降液管，将未充分反应的液体引回至反应器底部的高反应速率区继续发生反应，实现了多次氧化过程，使氧化反应更加完全。

4、本实用新型达到总反应速率快，氧化完全所需时间短，不但可以提高氧化收率，而且可以大大减小氧化反应器的体积。

附图说明

图1是本实用新型强化气液传质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-反应器壳体，4-气体排出管路，5-液体排出管路，6-气液分离结构，7-升气升液管，8-中心降液管，9-水平折流板，10-升气升液管挡板，11为分布式进气装置。

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。

本实用新型的强化气液传质反应器，用于蒽醌法生产双氧水的氧化反应，具体过程如下：气体经气体来源管路1进入反应器3的底部，由分布式进气装置11进行气体分散为小气泡，液体自液体来源管路2进入反应器3的底部，二者在反应器内接触发生氧化反应。在气液向上运动过程中，经过水平折流板9进行强化气液传质反应后，沿升气升液管7到达反应器顶部的气液分离段，经顶部的气液分离结构6进行气液分离后，气相经气体排出管路4引出，部分液体经液体排出管路5引出，另一部分引入中心降液管8后到达反应器底部。

本实用新型中，所述的气体可以为空气或含氧气体，液体为氢化液。

本实用新型中，反应器内反应温度为50～55℃，反应压力为0.20～0.3MPaG。

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φ1200×3400mm，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℃～55℃，反应压力为0.20～0.3MPaG，气液体积比为40Nm³/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25～26分钟。

实施例1

利用空气将氢化液氧化，反应器规格为φ1200×3400mm，反应器为本实用新型反应器结构，中上部设置5层折流挡板，上下相邻水平折流挡板之间的间距为250mm，上部不同高度设置有30组管内径为25mm的升气升液管，中轴线上设置有直径为80mm的中心降液管。空气自塔底进入，液体自塔底进入，二者发生反应在逐渐向上运动过程中，经折流挡板进行强化气液传质后，进入升气升液管后到达反应器顶部的气液分离段，经气液分离器后的气相排出，液相的一部分排出，另一部分经中心降液罐引至反应器底部继续发生氧化反应。反应温度为50℃～55℃，反应压力为0.20～0.3MPaG，气液体积比为40Nm³/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10～15分钟。

实施例2

利用空气将氢化液氧化，反应器规格为φ1200×3400mm，反应器为本实用新型反应器结构，中上部设置10层折流挡板，上下相邻水平折流挡板之间的间距为150mm，上部不同高度设置有20组管内径为40mm的升气升液管，中轴线上设置有直径为150mm的中心降液管。空气自塔底进入，液体自塔底进入，二者发生反应在逐渐向上运动过程中，经折流挡板进行强化气液传质后，进入升气升液管后到达反应器顶部的气液分离段，经气液分离器后的气相排出，液相的一部分排出，另一部分经中心降液罐引至反应器底部继续发生氧化反应。反应温度为50℃～55℃，反应压力为0.20～0.3MPaG，气液体积比为35Nm³/m³。经此方法反应后的氧化收率为95.5%～97.8%，液体完全氧化所需时间为8～12分钟。

Claims

1.一种强化气液传质反应器，包括反应器壳体，其特征在于：反应器底部设有分布式进气装置，分布式进气装置与气体进料管连接，分布式进气装置上方空间自下而上为传质反应段和气液分离腔，传质反应段中下部水平方向设有若干水平折流挡板，传质反应段中上部不同高度处设有连通气液分离腔与传质反应段之间的升气升液管，反应器中轴线上设有降液管，降液管自上而下贯穿气液分离腔和传质反应段，降液管上方出口上方设置气液分离结构。

2.按照权利要求1所述的反应器，其特征在于：水平折流挡板设置于反应器垂直方向的1/2处以下部分，水平折流挡板与反应器壁连接，水平折流挡板为之字形结构，挡板板面上均匀布置有φ5～φ15mm的小孔，水平折流挡板长度小于反应器直径，上下相邻水平折流挡板左右交错分布，上下相邻水平折流挡板之间的间距为100mm～500mm。

3.按照权利要求1所述的反应器，其特征在于：降液管内径为50mm～300mm，上下分别连通分离腔顶部及反应器底部，由连接于反应器壁的若干水平支架固定。

4.按照权利要求1所述的反应器，其特征在于：升气升液管设置于反应器的垂直方向的1/2处以上部分，上部出口与气液分离腔底部连接，下部出口为一喇叭口形状开口，管内径为φ10～φ50mm，由反应器壁上若干水平支架固定。

5.按照权利要求1所述的反应器，其特征在于：所述的气液分离结构为折流板式或离心式中的一种。

6.按照权利要求1所述的反应器，其特征在于：气液分离腔位于反应器顶部，气液分离腔顶部与气相引出管线连接，气液分离腔底部为锥形结构，气液分离腔液面处与液相引出管线连接，中心降液管顶部位于分离腔内液面以下。