CN209997605U

CN209997605U - 一种气液两相流喷射反应器

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Publication number: CN209997605U
Application number: CN201920719467.XU
Authority: CN
Inventors: 张珂阳
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2019-05-20
Filing date: 2019-05-20
Publication date: 2020-01-31
Anticipated expiration: 2029-05-20

Abstract

本实用新型公开一种气液两相流喷射反应器，包括反应器筒体，反应器筒体分为尾气部和位于尾气部下方的反应部，尾气部的上部连接有总进液管，尾气部的下部连接有下液总管，下液总管的出口分为上部进液支管和下部进液支管，反应部内设反应区，反应区由一个或两个以上并列设置且上下敞口的呈双曲线形的中心管组成，上部进液支管接入中心管的顶部，下部进液支管接入中心管的底部，反应部的下部连接有进气管，进气管通过气体喷嘴接入中心管的底部，反应部通过气体出口与尾气部相连通。本实用新型将反应器筒体分为尾气部和反应部，将反应区设置成双曲线形的中心管，分区清晰，有利于过饱和度快速消失，不易结疤，有效延长塔作业周期。

Description

一种气液两相流喷射反应器

技术领域

本实用新型属于气液两相反应器技术领域。

背景技术

在化工、石油化工、环境、制药、轻工等许多技术领域都广泛涉及气液反应，常规的气液反应器主要包括泡罩塔和筛板塔等。泡罩塔是工业上应用最早的塔板，主要由升气管及泡罩构成，泡罩安装在升气管的顶部，分圆形和条形两种，以前者使用较广。泡罩的尺寸可根据塔径的大小选择，泡罩的下部周边开有很多齿缝，齿缝一般为三角形、矩形或梯形。泡罩在塔板上为正三角形排列。操作时，液体横向流过塔板，靠溢流堰保持板上有一定厚度的液层，齿缝浸没于液层之中而形成液封。升气管的顶部应高于泡罩齿缝的上沿，以防止液体从中漏下，上升气体通过齿缝进入液层时，被分散成许多细小的气泡或流股，在板上形成鼓泡层，为气液两相的传热和传质提供大量的界面。泡罩塔的优点是操作弹性较大、塔板不易堵塞，不足在于，结构复杂、造价高，板上液层厚、塔板压降大、生产能力及板效率较低。

筛板塔是扎板塔的一种，内装若干层水平塔板，板上有许多小孔，形状如筛，并装有溢流管或没有溢流管。操作时，液体由塔顶进入，经溢流管（一部分经筛孔）逐板下降，并在板上积存液层。气体或蒸气由塔底进入，经筛孔上升穿过液层，鼓泡而出，因而两相可以充分接触，并相互作用。泡沫式接触气液传质过程的一种形式，性能优于泡罩塔。常应用于蒸馏、吸收和除尘等。但其存在易堵、作业周期短、操作复杂、取出带气等问题。

发明内容

本实用新型目的在于提供一种气液两相流喷射反应器。

基于上述目的，本实用新型采取以下技术方案：

一种气液两相流喷射反应器，包括反应器筒体，反应器筒体分为尾气部和位于尾气部下方的反应部，尾气部的上部连接有总进液管，尾气部的下部连接有下液总管，下液总管的出口分为上部进液支管和下部进液支管，反应部内设反应区，所述反应区由一个或两个以上并列设置且上下敞口的呈双曲线形的中心管组成，上部进液支管接入中心管的顶部，下部进液支管接入中心管的底部，所述反应部的下部连接有进气管，进气管通过气体喷嘴接入中心管的底部，所述反应部通过气体出口与尾气部相连通。

中心管有1个，所述中心管由2个高度相同的异径管对接制成；中心管的下部外侧设全封闭式的套管，下部进液支管与套管相连通，中心管的下部侧壁上设有数个下部进液分配管，中心管与套管之间通过下部进液分配管相连通。

所述每个下部进液分配管倾斜设置于中心管的侧壁上，下部进液分配管的下方朝向中心管底部；下部进液分配管有4个，4个下部进液分配管均匀分布于中心管的侧壁上。

所述每个下部进液分配管的下端面与气体喷嘴的上端面位于同一水平面上，或每个下部进液分配管的下端面低于气体喷嘴的上端面。

所述中心管的顶部设有挡板；上部进液支管连接有4个上部进液分配管，上部进液分配管位于挡板上方；上部进液支管上还安装有流量自调装置。

所述尾气部和反应部之间设有隔板，气体出口开设于隔板的中部，隔板下方连接有气体液封管，气体液封管与气体出口相对应。

所述尾气部的顶部连接有尾气管；反应部的底部连接有取出管；反应部上还连接有泄压管。

中心管的上部内侧水平设置有数个分气盘。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

1）本实用新型将反应器筒体分为尾气部和反应部两部分，且将反应部中反应区设置成双曲线形的中心管，利用高速喷射气液两相流原理，在气体通过气体喷嘴高速喷射时，在中心管内部形成不同的密度差，利用液体的密度差带动中心管内液体循环、反应，使气液在中心管内部快速混合并反应，由于气体只发生在中心管内，反应部内中心管外为液体静置区，没有气体，取出液不会存在带气现象，其带气量为零，也保证了结晶颗粒的成长过程，结晶颗粒的粒度均匀、颗粒感强、过滤和洗涤性能好，结晶质量明显好于常规泡罩、筛板塔，分区清晰，不存在液体相互打扰的现象，有利于过饱和度快速消失，不易结疤，有效延长塔作业周期；从反应部出来的气体进入尾气部，将残余的气体处理干净，保证出塔尾气合格；

2）本专利的塔体结构和操作简单、设备投资少、见效快，比常规气液两相流的塔型制作费用能节约1/2-1/3，从尾气部出来的尾气浓度低，降低了后续尾气的处理成本，经济实用、便于推广应用。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为图1中A部的仰视图；

图3为分气盘的局部示意图；

其中：1、进气管；2、气体喷嘴；3、下部进液分配管；4、套管；5、中心管；6、上部进液分配管；7、尾气管；8、取出管；9、流量自调装置；10、下液总管；11、气体液封管；12、泄压管；13、尾气部；14、反应部；15、挡板；16、下部进液支管；17、托盘；18、分气盘。

具体实施方式

一种气液两相流喷射反应器，如图1-3所示，包括反应器筒体，反应器筒体分为尾气部13和位于尾气部13下方的反应部14，尾气部13的上部连接有总进液管和尾气管7，尾气部13的下部连接有下液总管10，尾气部13采取常规筛板或泡罩结构，下液总管10的出口分为上部进液支管和下部进液支管16，反应部14内设反应区，所述反应区为上下敞口的呈双曲线形的中心管5，所述中心管由2个高度相同的同心的异径管对接焊接制成，2个异径管的小头的内直径尺寸相同且在中部对接，位于上方的异径管的大头的内直径大于其下方的异径管的大头的内直径，中心管5的顶部设有挡板15，上部进液支管连接有4个上部进液分配管6，上部进液分配管6的出口端位于挡板15上方，中心管的上部内侧在纵向上水平设置有3个分气盘18（间隔分布），分气盘18上开设有数个气孔，分气盘18的截面呈圆形；上部进液支管上还安装有流量自调装置9（现有技术），流量自调装置9位于反应部14的外侧。上部进液支管接入中心管5的顶部，中心管5的下部外侧设全封闭式的套管4，下部进液支管16与套管4相连通，中心管5的下部侧壁上均匀分布有4个下部进液分配管3，所述每个下部进液分配管3倾斜于中心管5的侧壁上，下部进液分配管3的下方朝向中心管5底部。所述反应部14的下部连接有进气管1，进气管1通过气体喷嘴2（比进气管1的内直径小的喷射管，喷射管外壁还安装有水平设置的托盘17，托盘17底板位于喷嘴出口下方，托盘直径约为喷嘴直径的2-3倍，托盘安装高度在喷嘴出口下方15-20cm）接入中心管5的底部下沿的中心位置，使经过气体喷嘴2的气体高速喷射进入到中心管内部，所述每个下部进液分配管3的下端面与气体喷嘴2的上端面位于同一水平面上。中心管5与套管4之间通过下部进液分配管3相连通。

所述反应部14通过气体出口与尾气部13相连通。所述尾气部13和反应部14之间设有隔板，气体出口开设于隔板的中部，隔板下方连接有气体液封管11，气体液封管11与气体出口相对应。所述尾气部13的顶部连接有尾气管7；反应部14的底部连接有取出管8；反应部14上还安装有泄压管12。

中心管5内部具体的吸液模型：当中心管5全部浸入在反应部14的液体内部，由中心管5下部中心位置的气体喷嘴2喷射气体时，由于密度差的原理，会形成中心管5下部的吸液，液体的流动是依靠密度差来实现的。任何流体的流动都是密度高的位置流向密度低的位置，双曲线中心管的处理气量能力与中心管的总高度及中心管喉管尺寸、喷嘴的气速有关。当中心管及喷嘴尺寸确定后，对气量的要求有极大值和极小值。在一定气量范围内，密度差越大，液体的流速越快，气液反应越彻底。

当气体进入到中心管5后，封闭空间内，由于气体在液体中的扩散，在不同的位置的扩散程度存在差异，导致在中心管5内部各个点的密度的差异，有了这个密度差异，就有了流体的流动。在中心管5的底部气体喷嘴2的位置，液体密度最低（为零），中心管5的底部边沿位置和顶部边沿位置，液体密度最高，中心管5的高度方向中间位置的液体密度基本为边沿位置的液体密度的一半，中心管5的顶部中心位置的液体密度处于零与中心管5的高度方向中间位置的液体密度值。

气体在中心管内的流动整体是自下而上。

中心管内液体的流动：

在中心管5下部，液体的流向：水平方向是内沿流向气体喷嘴2，垂直方向较复杂，外侧的流体自下而上，内侧的流体自上而下；

在中心管5上部，液体的流向：水平方向内沿流向中央，垂直方向较复杂，外侧是流体自上而下，内侧的流体是自下而上；

中心管5整体的液体流向：水平方向均是由内壁流向中央，垂直方向较复杂，外侧流体都是往中心管5的高度方向中间的喉管位置流动，内侧流体喉管位置（2个异径管对接的位置）最终的流向是自上而下。

1）本实用新型将反应器筒体分为尾气部13和反应部14两部分，且将反应部14中反应区设置成双曲线形的中心管5，利用高速喷射气液两相流原理，在气体通过气体喷嘴2高速喷射时，在中心管5内部形成不同的密度差，利用液体的密度差带动中心管5内液体循环、反应，使气液在中心管5内部快速混合并反应，由于气体只发生在中心管5内，反应部14内中心管5外为液体静置区，没有气体，而取出位置在中心管外，所以取出液不会存在带气现象，其带气量为零，也保证了结晶颗粒的成长过程，结晶颗粒的粒度均匀、颗粒感强、过滤和洗涤性能好，结晶质量明显好于常规泡罩、筛板塔，分区清晰，不存在液体相互打扰的现象，有利于过饱和度快速消失，不易结疤，有效延长塔作业周期；从反应部14出来的气体进入尾气部13，将残余的气体处理干净，保证出塔尾气合格；

2）本专利的塔体结构和操作简单，比较其他塔型，能大幅度降低塔的高度。设备投资少、见效快，比常规气液两相流的塔型制作费用能节约1/2-1/3，从尾气部13出来的尾气浓度低，降低了后续尾气的处理成本，经济实用、便于推广应用;

3）本专利尤其适合于大气量的生产，能力越大，这种气液两相流反应器因其结构简单，更易成倍放大生产能力，其成本优势也越明显。

Claims

1.一种气液两相流喷射反应器，其特征在于，包括反应器筒体，反应器筒体分为尾气部和位于尾气部下方的反应部，尾气部的上部连接有总进液管，尾气部的下部连接有下液总管，下液总管的出口分为上部进液支管和下部进液支管，反应部内设反应区，所述反应区由一个或两个以上并列设置且上下敞口的呈双曲线形的中心管组成，上部进液支管接入中心管的顶部，下部进液支管接入中心管的底部，所述反应部的下部连接有进气管，进气管通过气体喷嘴接入中心管的底部，所述反应部通过气体出口与尾气部相连通。

2.如权利要求1所述的气液两相流喷射反应器，其特征在于，中心管有1个，所述中心管由2个高度相同的异径管对接制成；中心管的下部外侧设全封闭式的套管，下部进液支管与套管相连通，中心管的下部侧壁上设有数个下部进液分配管，中心管与套管之间通过下部进液分配管相连通。

3.如权利要求2所述的气液两相流喷射反应器，其特征在于，所述每个下部进液分配管倾斜设置于中心管的侧壁上，下部进液分配管的下方朝向中心管底部；下部进液分配管有4个，4个下部进液分配管均匀分布于中心管的侧壁上。

4.如权利要求3所述的气液两相流喷射反应器，其特征在于，所述每个下部进液分配管的下端面与气体喷嘴的上端面位于同一水平面上，或每个下部进液分配管的下端面低于气体喷嘴的上端面。

5.如权利要求4所述的气液两相流喷射反应器，其特征在于，所述中心管的顶部设有挡板；上部进液支管连接有4个上部进液分配管，上部进液分配管位于挡板上方。

6.如权利要求5所述的气液两相流喷射反应器，其特征在于，所述尾气部和反应部之间设有隔板，气体出口开设于隔板的中部，隔板下方连接有气体液封管，气体液封管与气体出口相对应。

7.如权利要求6所述的气液两相流喷射反应器，其特征在于，所述尾气部的顶部连接有尾气管；反应部的底部连接有取出管；反应部上还连接有泄压管。

8.如权利要求7所述的气液两相流喷射反应器，其特征在于，中心管的上部内侧水平设置有数个分气盘。