CN209020391U - 一种鼓泡塔反应器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种鼓泡塔反应器，包括：塔体和气液混合泵；所述塔体包括用于气体和液体反应中缓冲的缓冲室，用于物料混合反应的混合室和吸液室；所述吸液室内水平安装有使外部反应气源鼓泡吹入塔内的气体分布器；所述缓冲室，混合室和吸液室自上而下依次连通设置；所述气液混合泵包括第一入口，第二入口和混合液出口；所述气液混合泵通过所述第一入口连通外部反应气源；所述气液混合泵通过所述第二入口与所述吸液室连接；所述气液混合泵通过所述混合液出口连接所述混合室。本实用新型的鼓泡塔反应器，具有气液固溶解效率高、均匀混合、性能稳定、易操作、易维护的优点，并有效抑制了反应过程中的返混问题，极大的提高了生产效率。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种气-液两相鼓泡塔反应器或气-液-固三相鼓泡塔反应器，特别涉及一种改进的鼓泡塔反应器。
背景技术
鼓泡塔反应器广泛用于化工、能源、环境、生化等领域，用于气液两相或气液固三相的传质与反应操作，例如氧化、加氢、卤化、发酵、吸收等过程。鼓泡塔反应器液体为连续相，气体为分散相，它具有无运动部件、结构简单、热容量大、传热性能好、温度容易控制及安全性高等优点，工业鼓泡塔反应器目前已日益大型化。鼓泡塔反应器大型化的一个重要问题，是流体轴向流速在径向上分布的不均匀：在塔中心区域，气-液两相向上流动，流速较高；在靠近塔壁的区域，气-液向下流动，流速较低。中心区气含率高，近壁区气含率低。同时，塔中心两相流速还随着塔径的增大而增大。这样，在鼓泡塔反应器放大时，特别在高气速下，流速分布和气含率分布将变得更不均匀。这就可能导致气液接触不良。对于一些氧化反应，还会造成尾气氧浓度的升高，带来安全隐患。在现有鼓泡塔反应器中，由于设备结构原因，导致气液固混合不均匀，传质不充分，造成反应时间长，副产物较多，收率较低。为了改善鼓泡塔反应器的流动状态，通常采用的解决办法是在塔内径向安装多块挡板或筛板。挡板或筛板的作用是迫使流体沿折流路线流动，避免短路，但在高温、高压或有固体催化剂存在时，会出现烧结、受热弯曲变形、清洗困难等不少问题，严重影响反应的进行。
另外，传统鼓泡塔反应器结构导致的塔内液体返混严重，气泡容易产生聚并，所以效率较低，为了降低鼓泡塔反应器的返混，人们对鼓泡塔反应器进行了各种改进，但基本都采用在塔内设置内构件的方法，如中国专利：一种细孔筛板鼓泡塔(CN104324587A)、一种鼓泡塔反应器(CN204710289U)。
实用新型内容
鉴于上述现有技术的不足，本实用新型的目的在于提供一种鼓泡塔反应器，具有气液固溶解效率高、均匀混合、性能稳定、易操作、易维护的优点，并有效抑制了反应过程中的返混问题，极大的提高了生产效率。
本实用新型的技术方案如下：
一种鼓泡塔反应器，包括：塔体和气液混合泵；
所述塔体包括用于气体和液体反应中缓冲的缓冲室，用于物料混合反应的混合室和吸液室；所述吸液室内水平安装有使外部反应气源鼓泡吹入塔内的气体分布器；所述缓冲室，混合室和吸液室自上而下依次连通设置；
所述气液混合泵包括第一入口，第二入口和混合液出口；
所述气液混合泵通过所述第一入口连通外部反应气源；
所述气液混合泵通过所述第二入口与所述吸液室连接；
所述气液混合泵通过所述混合液出口连接所述混合室。
具体的，所述气体分布器结构为已知的气体分布器结构，在此不再赘述。
具体的，所述气液混合泵的具体结构与工作原理均为现有技术，在此不再赘述。
进一步，所述混合室内还安装有罐用喷射式混合器，所述罐用喷射式混合器与所述气液混合液入口连接。
具体的，所述罐用喷射式混合器的具体结构与工作原理均为现有技术，在此不再赘述。
本实用新型的有益效果：本实用新型提供一种鼓泡塔反应器，利用气液混合泵的特殊搅拌和离心功能，边吸水边吸气、将难以溶解于水的气体或两种以上不同液体高效加压混合，产生的微细气泡粒径20-30μ，气液溶解效率高、性能稳定、易操作、易维护，克服了气蚀的现象。还应用了罐用喷射式混合器，将气液混合泵输送来的液体，通过锥型喷嘴，利用喷嘴变径的作用，高速度喷射流动，形成低压，并带动吸液室内的液体一起高速运动到混合室高速涡旋混合后从缓冲室喷射而出，喷射而出的液体成圆锥状扩散，并带动周围的液体一起流动翻腾，达到塔内液体混合传质的目的。罐用喷射式混合器浸没在反应液中，可以使在气液混合泵内充分溶解在液体中的气体有充足的反应时间，且能改善塔内气液的混合状态。有效抑制了反应过程中的返混问题，极大的提高了生产效率。
附图说明
图1是本实用新型实施例中的鼓泡塔反应器的一种内部结构示意图。
图2是本实用新型实施例中的鼓泡塔反应器结构中的气液混合泵工作原理示意图。
图3是本实用新型实施例中的鼓泡塔反应器的另一种内部结构示意图。
图4是本实用新型实施例中鼓泡塔反应器结构中的喷射式混合器工作效果示意图。
图5是本实用新型实施例中的鼓泡塔反应器结构中的气液再分布盘结构示意图。
图6是本实用新型实施例中的鼓泡塔反应器结构中的气液再分布盘剖面图。
图7是本实用新型实施例中鼓泡塔反应器结构中的降夜管结构示意图。
图8是本实用新型实施例中的鼓泡塔反应器的再一种内部结构示意图。
说明书附图中的附图标记包括：100-塔体，110-缓冲室，120-混合室，130-吸液室，111-气体除沫装置，1121-丝网除沫器，1122-旋液除沫板，112-除沫器清洗液导入管，113-视镜，1131-灯光视镜，1132-观察视镜，114-进料口，115-尾气出口，121-罐用喷射式混合器，122-气液再分布盘，1221-气升孔，1222-降液管，123-温度计，131-气体分布器，132-出料口，140-散热或冷却装置，200-气液混合泵，210-第一入口，220-第二入口，230-混合液出口。
具体实施方式
下面详细描述本实用新型的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。
在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接或可以相互通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
下文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本实用新型的不同结构。为了简化本实用新型的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本实用新型。此外，本实用新型可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母，这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设置之间的关系。此外，本实用新型提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的应用和/或其他材料的使用。
请参见图1和图2，本申请公开一种鼓泡塔反应器，具体包括塔体100和气液混合泵200，该塔体100包括用于气体和液体反应中缓冲的缓冲室110，用于物料混合反应的混合室120和吸液室130，该吸液室内水平安装有使外部反应气源鼓泡吹入塔内的气体分布器131；且缓冲室110、混合室120和吸液室130自上而下依次连通设置。实际应用中，参见图2，气液混合泵200包括第一入口210，第二入口220和混合液出口230，该气液混合泵200通过其第一入口210连通外部反应气源，通过其第二入口220与吸液室130连接，通过其混合液出口230连接混合室120。
在某些实施方式中，缓冲室110可以采用常规的鼓泡塔反应器的缓冲室(或称为扩大段)结构。当然，在一种优选的实施方案中，缓冲室110可以采用如图1所示的结构，具体为：缓冲室110顶部设置有尾气出口115，其侧壁上安装有进料口114；尾气出口115排出反应过程中溢出的尾气，进料口114可添加反应所需的液体或液体和固体混合原料，或者是前一反应阶段产出的液体物料。
该实施方式的鼓泡塔反应器的工作过程如下：
反应时，反应所需的物料通过设置于缓冲室110的进料口114加入到混合室120内；外部反应气体一部分通过塔下部的气体分布器131鼓泡吹入塔内，另一部分输入到气液混合泵200第一入口210(在某些实施方式中，在输入进鼓泡塔反应器前，对外部反应气体进行压缩，以提高反应气体的利用率)。气液混合泵200第二入口220与吸液室130连接，以使混合液输入到该气液混合泵200中(在实际应用中，可使气液混合泵第二入口220与位于鼓泡塔底的出料口132连接)。气液混合泵200工作时可以吸入液体的同时吸入气体，并将气体与液体高效加压混合，产生粒径20-30μ的微细气泡，达到气液充分混合的目的，并通过所述气液混合泵混合液出口230，输入到所述混合室中(参见图1)。这样，一方面可使反应气体与液体在气液混合泵中高效加压混合，另一方面也可带动液体循环，可使液体循环量不小于45m3/h。
反应过程中需保证反应所需环境，进压缩空气压力为0.5～0.8MPa，压缩气体进气量为120～150m3/h(图1和图2中标号160为气体流量计，分别设置于气体进料口131和气液混合泵200第一入口210处，用于监测压缩气体进气量)，塔内操作压力为0.3～0.5MPa，塔内操作温度为90～105℃。具体的，保证反应所需环境所需设备及方法为本领域技术人员常规的技术手段，在此不再赘述。
在另一个优选的实施方案中，参考图3，混合室120内部还设置有罐用喷射式混合器121，该罐用喷射式混合器121浸没在混合室120内的混合液中，并与气液混合泵200的混合液出口230连接。
该实施方式的鼓泡塔反应器的工作过程如下：
反应时，经气液混合泵200混合的气液混合液输送到混合室中的罐用喷射式混合器121，在气液混合泵200和罐用喷射式混合器的共同作用下，带动吸液室130内的液体一起高速运动到混合室120，在该混合室120内高速涡旋混合后，经缓冲室110形成喷射，喷射的液体成圆锥状扩散，并带动周围的液体一起流动翻腾。罐用喷射式混合器123浸没在反应液中，可以使在气液混合泵200内充分溶解在液体中的气体有充足的反应时间，且能改善塔内气液的混合状态，加强了气液混合效果，提高了反应气体利用率，提高了气液反应速度，达到了提高生产效率的目的。
在另一个优选的实施方案中，参考图3，缓冲室110内部还设置有气体除沫装置111。反应过程中溢出的尾气会经缓冲室110喷射而出，通过气体除沫装置111除掉尾气中混合的液体，从而防止尾气带水。实际应用中，气体除沫装置111可以采用现有技术的气体除沫装置，例如丝网除沫器1111和旋液除沫板1112，两者可单独使用或配合使用，配合使用时可达到更好的除沫效果。
在另一个优选的实施方案中，缓冲室110侧壁上设有除沫器清洗液导入管112，该除沫器清洗液导入管112从塔外部伸入缓冲室110内且位于气体除沫装置111上方。鼓泡塔反应器长期使用时，气体除沫装置111在除沫的过程中会出现沉积物，从而造成堵塞，除沫器清洗液从除沫器清洗液导入管112导入，滴落于气体除沫装置111上，可以达到清除沉积于气体除沫装置111上反应物的效果。
在某些实施方式中，缓冲室110的侧壁上安装有视镜113，便于操作员观察缓冲室110内的液位情况，并适时调整塔内的反应环境，确保反应的顺利进行。
在另一个优选的实施方案中，参见图3，缓冲室110外壁两侧设置有3个视镜，一侧为灯光视镜1131，相对侧为两个观察视镜1132，观察视镜1132上下对齐排列，相距距离一般为反应器直径的1/3～1/2，灯光透过灯光视镜1131照进鼓泡塔反应器内，两个上下排列的观察视镜1132可使操作员不需靠近鼓泡塔反应器就可以观察到塔内的反应情况，避免可能产生的危险。
在某些实施方案中，混合室120可以采用常规的鼓泡塔反应器的混合室结构。当然，在一种优选的实施方案中，混合室120可以采用如图3所示的结构，该混合室120下部安装有气液再分布盘122，侧壁上设有可监测塔内反应液温度的温度计123，以便于随时监测塔内反应液温度情况，如出现异常可随时做出反应。
在一种优选的实施方案中，参见图5、图6和图7，气液再分布盘122上设置有气升孔1221和降液管1222，具体的，该降液管1222下伸长度为250mm，侧壁开有两孔，两孔相对设置，孔长度为120mm，底部封死(参见图7)。气升孔1221孔径为4mm。这种设置方式，避免了现有技术中吸液室130中反应气体在向上运动的过程中经过气液再分布盘122时流速过高，托住混合室内的反应液体，使反应液体无法经气液再分布盘122下沉，在保证了反应液循环的同时，保证了气体均匀分布。其中，气升孔1221的开孔率与降液管1222设置数量，由本领域技术人员根据鼓泡塔液体流速计算得到，属于本领域技术人员公知常识，在此不在赘述。
在一种优选的实施方案中，参见图8，该实施方案中的鼓泡塔反应器的混合室120为2级串联结构，这种结构可应用于比较高大的鼓泡塔反应器中，且设置的2级混合室120结构，可使气液混合更加充分，提高反应效率。
在另一个优选的实施方式中，参考图8，尾气出口115与气液混合泵第一入口210相连。在反应时，尾气经气液混合泵带入鼓泡塔内重新利用，提高了反应气体的利用率。
在某些优选的实施方式中，参考图8，混合室120和/或所述吸液室130外壁上设有散热或保温装置140，该散热或保温装置140可采用现有技术中的散热或保温装置的方式或结构，例如挡板，利用散热或保温装置的性能在保证相应的反应温度。
综上所述，虽然本实用新型已以优选实施例揭露如上，但上述优选实施例并非用以限制本实用新型，本领域的普通技术人员，在不脱离本实用新型的精神和范围内，均可作各种更动与润饰，因此本实用新型的保护范围以权利要求界定的范围为准。
Claims (10)
1.一种鼓泡塔反应器，其特征在于，包括：塔体和气液混合泵；
所述塔体包括用于气体和液体反应中缓冲的缓冲室，用于物料混合反应的混合室和吸液室；所述吸液室内水平安装有使外部反应气源鼓泡吹入塔内的气体分布器；所述缓冲室，混合室和吸液室自上而下依次连通设置；
所述气液混合泵包括第一入口，第二入口和混合液出口；
所述气液混合泵通过所述第一入口连通外部反应气源；
所述气液混合泵通过所述第二入口与所述吸液室连接；
所述气液混合泵通过所述混合液出口连接所述混合室。
2.根据权利要求1所述的一种鼓泡塔反应器，其特征在于，所述混合室内部设置有罐用喷射式混合器，所述罐用喷射式混合器与所述混合液出口连接。
3.根据权利要求1所述的一种鼓泡塔反应器，其特征在于，所述缓冲室内安装有气体除沫装置。
4.根据权利要求3所述的一种鼓泡塔反应器，其特征在于，所述缓冲室侧壁上设有除沫器清洗液导入管，所述除沫器清洗液导入管伸入所述缓冲室内且位于所述气体除沫装置上方。
5.根据权利要求1所述的一种鼓泡塔反应器，其特征在于，在所述缓冲室的侧壁上安装有视镜。
6.根据权利要求5所述的一种鼓泡塔反应器，其特征在于，在所述缓冲室的侧壁上安装有三个视镜，其中一个为灯光视镜，另两个为观察视镜；所述观察视镜与所述灯光视镜面对面设置，所述两个观察视镜上下对齐设置。
7.根据权利要求1所述的一种鼓泡塔反应器，其特征在于，所述混合室下部安装有气液再分布盘；
所述气液再分布盘上设置有气升孔和降液管；所述降液管下伸长度为200mm～300mm，所述降液管侧壁开有两孔，两孔相对设置，孔长度为100mm～150mm；所述气升孔孔径为2～6mm。
8.根据权利要求1所述的一种鼓泡塔反应器，其特征在于，所述混合室为2～3级串联结构。
9.根据权利要求1所述的一种鼓泡塔反应器，其特征在于，所述缓冲室顶端设有尾气出口；所述尾气出口与所述第一入口相连。
10.根据权利要求1所述的一种鼓泡塔反应器，其特征在于，所述混合室和/或所述吸液室外壁上设有散热或保温装置。
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114229988A (zh) * | 2021-12-28 | 2022-03-25 | 大连大学 | 一种适合于净化印染废水的催化氧化反应器 |
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2018
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114229988A (zh) * | 2021-12-28 | 2022-03-25 | 大连大学 | 一种适合于净化印染废水的催化氧化反应器 |
| CN114229988B (zh) * | 2021-12-28 | 2023-07-25 | 大连大学 | 一种适合于净化印染废水的催化氧化反应器 |
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right |
Denomination of utility model: A Bubble Tower Reactor Effective date of registration: 20231229 Granted publication date: 20190625 Pledgee: Bank of China Limited Chongqing Liangjiang branch Pledgor: CHONGQING ENSKY CHEMICAL Co.,Ltd. Registration number: Y2023500000114 |
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