專(zhuān)利名稱(chēng)：一種高效氣液自混合反應(yīng)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及到一種高效氣液自混合反應(yīng)器，主要應(yīng)用于高溫高壓、有毒、氣液均相催化、需充分均勻混合的氣液反應(yīng)工況；且可調(diào)整反應(yīng)停留時(shí)間。
背景技術(shù)：
氣液反應(yīng)是化工系統(tǒng)中涉及很廣的單元過(guò)程，氣液反應(yīng)器也是化工過(guò)程中很重要的設(shè)備，氣液相反應(yīng)器按氣液相接觸形態(tài)可分為氣體以氣泡形態(tài)分散在液相中的鼓泡塔反應(yīng)器、攪拌鼓泡爸式反應(yīng)器和板式反應(yīng) 器；液體以液滴狀分散在氣相中的噴霧、噴射和文氏反應(yīng)器等；液體以膜狀運(yùn)動(dòng)與氣相進(jìn)行接觸的填料塔反應(yīng)器和降膜反應(yīng)器等。帶攪拌氣液反應(yīng)器是工業(yè)化工裝置中常用的一種，對(duì)于有懸浮均勻的固體粒子催化劑存在的氣液相反應(yīng)過(guò)程，一般選用攪拌釜式反應(yīng)器。因化工反應(yīng)的高溫、高壓和有毒等特點(diǎn)，目前工業(yè)應(yīng)用中的攪拌釜式反應(yīng)器的攪拌與設(shè)備殼體連接密封是技術(shù)難題，且在運(yùn)行過(guò)程中在運(yùn)行過(guò)程中難維護(hù)、易泄露，運(yùn)行和維護(hù)成本都很高。目前新型的高效氣液反應(yīng)器也是采用帶轉(zhuǎn)動(dòng)裝置的，如申請(qǐng)?zhí)枮?01010121957. 3，名稱(chēng)為“一種新型氣液反應(yīng)器”的中國(guó)專(zhuān)利運(yùn)用新型轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)強(qiáng)化了氣液反應(yīng)，但不能避開(kāi)在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中轉(zhuǎn)子與殼體的密封難的問(wèn)題。氣液攪拌反應(yīng)器隨著工業(yè)單裝置規(guī)模越來(lái)越大，面臨著要求單體設(shè)備能力大，反應(yīng)器直徑和高度越來(lái)越大，攪拌軸和攪拌漿的放大受到材料及加工工藝限制，傳統(tǒng)氣液攪拌反應(yīng)器的大型化也受到限制。已有的反應(yīng)器在確定設(shè)計(jì)基準(zhǔn)就要確定運(yùn)行時(shí)的反應(yīng)停留時(shí)間，且在運(yùn)行過(guò)程中不可調(diào)，為適應(yīng)裝置工況負(fù)荷變化、原料變化的需求，需要設(shè)計(jì)一種可調(diào)反應(yīng)停留時(shí)間的反應(yīng)器。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服上述缺陷，本實(shí)用新型提供一種高效氣液自混合反應(yīng)器，本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問(wèn)題為I)使氣液相反應(yīng)器在不使用攪拌器時(shí)達(dá)到高效傳質(zhì)，解決攪拌釜式反應(yīng)器攪拌密封制造難度大，運(yùn)行易泄漏等問(wèn)題；2)實(shí)現(xiàn)反應(yīng)器中反應(yīng)停留時(shí)間可調(diào)，可適應(yīng)裝置負(fù)荷和原料變化的需要。本實(shí)用新型的反應(yīng)器通過(guò)氣、液相分布的獨(dú)特設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)在無(wú)攪拌情況下的物料充分混合，并減少返混，提高反應(yīng)器效率，即在取消攪拌器時(shí)也可達(dá)到良好的氣液混合和傳質(zhì)效果，即解決了攪拌密封和運(yùn)行易出故障的問(wèn)題，又可保證氣液反應(yīng)的高效。通過(guò)氣相分布管及反應(yīng)液相采出口的獨(dú)特設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)可調(diào)節(jié)反應(yīng)停留時(shí)間。本實(shí)用新型采用以下技術(shù)解決方案[0014]—種高效氣液自混合反應(yīng)器，包括反應(yīng)器殼體，所述反應(yīng)器殼體內(nèi)設(shè)有氣相分布器，反應(yīng)器殼體內(nèi)壁上設(shè)有反應(yīng)液平衡集液槽，反應(yīng)器殼體側(cè)方設(shè)有液相原料進(jìn)口，與液相原料進(jìn)口連接的液相原料進(jìn)口管連通至反應(yīng)器殼體內(nèi)貫穿氣相分布器、并與液相原料進(jìn)口管管口對(duì)面反應(yīng)器殼體內(nèi)壁固定，反應(yīng)液平衡集液槽與反應(yīng)液出口連接，氣相分布器底部連接有氣相原料進(jìn)口，氣相分布器上設(shè)有環(huán)管。[0015]所述氣相分布器分成三層第一氣相分布器、第二氣相分布器、第三氣相分布器， 第一氣相分布器、第二氣相分布器、第三氣相分布器均由兩個(gè)環(huán)管組成。[0016]所述環(huán)管半徑為反應(yīng)器殼體半徑的1/3 1/2。[0017]所述環(huán)管直徑不小于I米；在環(huán)管內(nèi)側(cè)向下與水平軸線斜30度，環(huán)管外側(cè)軸線方向分別開(kāi)設(shè)兩圈小孔。[0018]所述小孔的孔數(shù)為12個(gè)，沿環(huán)管的圓環(huán)均布，孔徑為5 8mm，[0019]所述氣相原料進(jìn)口包括第一氣相原料進(jìn)口、第二氣相原料進(jìn)口和第三氣相原料進(jìn)口，第一氣相原料進(jìn)口、第二氣相原料進(jìn)口和第三氣相原料進(jìn)口分別與反應(yīng)器殼體連接。[0020]所述第一氣相分布器、第二氣相分布器、第三氣相分布器都由三個(gè)氣相進(jìn)口管固定，每層氣相 分布器與其對(duì)應(yīng)的氣相原料進(jìn)口的進(jìn)口管連通。[0021]所述第一氣相原料進(jìn)口的進(jìn)料管與第一氣相分布器的管連通，對(duì)第二氣相分布器的環(huán)管、第三氣相分布器的環(huán)管只起到固定作用；所述第二氣相原料進(jìn)口的進(jìn)料管只與第二氣相分布器的管連通，對(duì)第一氣相分布器的環(huán)管、第三氣相分布器的環(huán)管只起到固定作用；所述第三氣相原料進(jìn)口的進(jìn)料管與第三氣相分布器的管連通，對(duì)第一氣相分布器的環(huán)管、第二氣相分布器的環(huán)管只起到固定作用。[0022]所述反應(yīng)液出口分為三個(gè)，第一反應(yīng)液出口、第二反應(yīng)液出口、第三反應(yīng)液出口， 每個(gè)反應(yīng)液出口都與各自對(duì)應(yīng)的反應(yīng)液平衡集液槽連接，反應(yīng)液平衡集液槽下部與分別對(duì)應(yīng)的反應(yīng)液出口管口下部齊平。[0023]所述反應(yīng)液平衡集液槽內(nèi)位于反應(yīng)器殼體內(nèi)壁位置開(kāi)設(shè)多個(gè)下部擋板開(kāi)口 ；所述下部擋板開(kāi)口的數(shù)量為10 — 28個(gè)，優(yōu)選為18個(gè)。[0024]有益效果本實(shí)用新型一是通過(guò)氣液相的特殊分布，在無(wú)攪拌的情況下使液相物料均勻分布，氣相物料分層均勻分布，使反應(yīng)器內(nèi)流場(chǎng)均勻，達(dá)到很好的氣液傳質(zhì)效果，并減少返混，使反應(yīng)產(chǎn)物更易控制，并解決了傳統(tǒng)攪拌氣液反應(yīng)器攪拌密封難、易損壞的難題，使反應(yīng)器能更好地應(yīng)用在高溫、高壓和介質(zhì)有毒等場(chǎng)合；二是通過(guò)氣液相分布器的獨(dú)特設(shè)計(jì)，使一臺(tái)反應(yīng)器在操作過(guò)程中能實(shí)現(xiàn)反應(yīng)停留時(shí)間可調(diào)，滿(mǎn)足裝置負(fù)荷及原料調(diào)整的需要，使操作更靈活，能更好地控制反應(yīng)。


[0025]圖I為本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)示意圖；[0026]圖2為圖I中沿A-A方向剖面示意圖；[0027]圖3為圖I中沿B-B方向剖面示意圖。[0028]圖中1、反應(yīng)器殼體,2、氣相分布器,2a、第一氣相分布器,2b、第二氣相分布器， 2c、第三氣相分布器,3、反應(yīng)液平衡集液槽,4、液相原料進(jìn)口，5、氣相原料進(jìn)口，5a、第一氣相原料進(jìn)口，5b、第二氣相原料進(jìn)口，5c、第三氣相原料進(jìn)口，6、反應(yīng)液出口，6a、第一反應(yīng)液出口，6b、第二反應(yīng)液出口，6c、第三反應(yīng)液出口，7、下部擋板開(kāi)口，8、環(huán)管。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖與實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步的說(shuō)明。如圖1、2、3，一種高效氣液自混合反應(yīng)器，包括反應(yīng)器殼體1，所述反應(yīng)器殼體I內(nèi)設(shè)有氣相分布器2,反應(yīng)器殼體I內(nèi)壁上設(shè)有反應(yīng)液平衡集液槽3,反應(yīng)器殼體I側(cè)方設(shè)有液相原料進(jìn)口 4，與液相原料進(jìn)口 4連接的液相原料進(jìn)口管連通至反應(yīng)器殼體I內(nèi)貫穿氣相分布器2、并與液相原料進(jìn)口管管口對(duì)面反應(yīng)器殼體I內(nèi)壁固定，反應(yīng)液平衡集液槽3與反應(yīng)液出口 6連接，氣相分布器2底部連接有氣相原料進(jìn)口 5，氣相分布器2上設(shè)有環(huán)管8。 氣相分布器2分成三層第一氣相分布器2a、第二氣相分布器2b、第三氣相分布器2c,第一氣相分布器2a、第二氣相分布器2b、第三氣相分布器2c均由兩個(gè)環(huán)管8組成。環(huán)管8半徑為反應(yīng)器殼體I半徑的1/3 1/2。環(huán)管8直徑不小于I米；在環(huán)管8內(nèi)側(cè)向下與水平軸線斜30度，環(huán)管8外側(cè)軸線方向分別開(kāi)設(shè)兩圈小孔。小孔的孔數(shù)為12個(gè)，沿環(huán)管8的圓環(huán)均布，孔徑為5 8mm，氣相原料進(jìn)口 5包括第一氣相原料進(jìn)口 5a、第二氣相原料進(jìn)口 5b和第三氣相原料進(jìn)口 5c，第一氣相原料進(jìn)口 5a、第二氣相原料進(jìn)口 5b和第三氣相原料進(jìn)口 5c分別與反應(yīng)器殼體I連接。第一氣相分布器2a、第二氣相分布器2b、第三氣相分布器2c都由三個(gè)氣相進(jìn)口管固定，每層氣相分布器2與其對(duì)應(yīng)的氣相原料進(jìn)口 5的進(jìn)口管連通。第一氣相原料進(jìn)口 5a的進(jìn)料管與第一氣相分布器2a的管連通，對(duì)第二氣相分布器2b的環(huán)管、第三氣相分布器2c的環(huán)管只起到固定作用；所述第二氣相原料進(jìn)口 5b的進(jìn)料管只與第二氣相分布器2b的管連通,對(duì)第一氣相分布器2a的環(huán)管、第三氣相分布器2c的環(huán)管只起到固定作用；所述第三氣相原料進(jìn)口 5c的進(jìn)料管與第三氣相分布器2c的管連通，對(duì)第一氣相分布器2a的環(huán)管、第二氣相分布器2b的環(huán)管只起到固定作用。反應(yīng)液出口 6分為三個(gè)，第一反應(yīng)液出口 6a、第二反應(yīng)液出口 6b、第三反應(yīng)液出口6c,每個(gè)反應(yīng)液出口都與各自對(duì)應(yīng)的反應(yīng)液平衡集液槽3連接，反應(yīng)液平衡集液槽3下部與分別對(duì)應(yīng)的反應(yīng)液出口管口下部齊平。反應(yīng)液平衡集液槽3內(nèi)位于反應(yīng)器殼體I內(nèi)壁位置開(kāi)設(shè)多個(gè)下部擋板開(kāi)口 7 ;所述下部擋板開(kāi)口 7的數(shù)量為10 — 28個(gè)，優(yōu)選為18個(gè)。本實(shí)用新型的工作原理和工作過(guò)程為參與反應(yīng)氣相從均布的三個(gè)氣相物料進(jìn)口 第一氣相原料進(jìn)口 5a、第二氣相原料進(jìn)口 5b、第三氣相原料進(jìn)口 5c進(jìn)入反應(yīng)器內(nèi)，由分成三層的氣相分布器2,即第一氣相分布器2a、第二氣相分布器2b、第三氣相分布器2c均勻分布原料氣,每層氣相分布器有兩個(gè)環(huán)管8組成，每層的兩環(huán)管之間間距為200mm ;環(huán)管半徑為r，反應(yīng)器殼體I半徑為R，r=l/2R。各層氣相分布器都由三個(gè)氣相進(jìn)口管固定，但每層分布器只與其對(duì)應(yīng)氣相原料進(jìn)口管連通，如第一氣相原料進(jìn)口 5a的進(jìn)料管只與第一氣相分布器2a的管連通，對(duì)第二氣相分布器2b的環(huán)管、第三氣相分布器2c的環(huán)管只起到固定作用，其它同理第二氣相原料進(jìn)口 5b的進(jìn)料管只與第二氣相分布器2b的管連通，對(duì)第一氣相分布器2a的環(huán)管、第三氣相分布器2c的環(huán)管只起到固定作用，第三氣相原料進(jìn)口 5c的進(jìn)料管只與第三氣相分布器2c 的管連通，對(duì)第一氣相分布器2a的環(huán)管、第二氣相分布器2b的環(huán)管只起到固定作用，以便配合反應(yīng)液平衡集液槽3來(lái)達(dá)到調(diào)節(jié)反應(yīng)停留時(shí)間的目的。[0043]氣相分布器2的環(huán)管直徑根據(jù)氣速確定，氣速宜控制在5 8m/s，環(huán)管8直徑不小于 I” ;在環(huán)管8內(nèi)側(cè)向下與水平軸線斜30度及環(huán)管8外側(cè)軸線方向分別開(kāi)兩圈小孔，孔數(shù)為 12個(gè)，沿圓環(huán)均布，孔徑為5 8mm，氣體孔速控制在8m/s。參與反應(yīng)液相通過(guò)液相原料進(jìn)口 4進(jìn)入反應(yīng)器內(nèi)，液相原料進(jìn)口 4與反應(yīng)液出口 6在相反方向，液相物料經(jīng)液相分配管均勻分布，液相分配管兩側(cè)均勻開(kāi)有分配孔，孔徑為5 8_，液體孔速控制在I. 5m/s,孔數(shù)根據(jù)液相流量、孔徑和孔速計(jì)算確定；反應(yīng)液出口 6分為三個(gè)，按照所需反應(yīng)停留時(shí)間換算為反應(yīng)釜中液位高度，來(lái)確定三個(gè)反應(yīng)液出口及氣相分配環(huán)管安裝位置，每個(gè)反應(yīng)液出口都配有反應(yīng)液平衡集液槽3，反應(yīng)液平衡集液槽3下部與出口管口下部齊平，上部比管口上部高 IOOmm ;第一層氣相分布管位于反應(yīng)器筒體切線下200mm ;第二層、第三層氣相分布管上部分別位于第二反應(yīng)液出口 6b、第三反應(yīng)液出口 6c各自的反應(yīng)液平衡集液槽3下部400mm ；[0044]氣相物料通過(guò)氣相原料進(jìn)口 5進(jìn)入到反應(yīng)器內(nèi)，液相物料通過(guò)液相原料進(jìn)口 4進(jìn)入反應(yīng)器內(nèi)，如需要控制短的反應(yīng)停留時(shí)間，只需開(kāi)第一氣相原料進(jìn)口 5a管口對(duì)應(yīng)管線上的閥門(mén)，第二氣相原料進(jìn)口 5b、第三氣相原料進(jìn)口 5c管口各自對(duì)應(yīng)管線上閥門(mén)關(guān)閉，使氣相原料只通入第一氣相分布器2a，第一反應(yīng)液出口 6a對(duì)應(yīng)管線上閥門(mén)打開(kāi)，第二反應(yīng)液出口 6b、第三反應(yīng)液出口 6c的管口各自對(duì)應(yīng)管線上閥門(mén)關(guān)閉，這樣反應(yīng)器可用容量小，反應(yīng)停留時(shí)間就短；如需增加反應(yīng)停留時(shí)間就可選擇依次打開(kāi)第二氣相原料進(jìn)口 5b、第三氣相原料進(jìn)口 5c各自管口、第二反應(yīng)液出口 6b、第三反應(yīng)液出口 6c各自管口對(duì)應(yīng)管線上閥門(mén)， 通過(guò)調(diào)整反應(yīng)器可用容量來(lái)達(dá)到調(diào)整反應(yīng)停留時(shí)間。[0045]上面所述的實(shí)施例僅僅是對(duì)本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式進(jìn)行描述，并非對(duì)本實(shí)用新型的構(gòu)思和 范圍進(jìn)行限定，在不脫離本實(shí)用新型設(shè)計(jì)構(gòu)思前提下，本領(lǐng)域中普通工程技術(shù)人員對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案作出的各種變型和改進(jìn)，均應(yīng)落入本實(shí)用新型的保護(hù)范圍，本實(shí)用新型請(qǐng)求保護(hù)的技術(shù)內(nèi)容已經(jīng)全部記載在權(quán)利要求書(shū)中。
權(quán)利要求1.一種高效氣液自混合反應(yīng)器，包括反應(yīng)器殼體(1)，其特征是所述反應(yīng)器殼體(I)內(nèi)設(shè)有氣相分布器(2 )，反應(yīng)器殼體(I)內(nèi)壁上設(shè)有反應(yīng)液平衡集液槽(3 )，反應(yīng)器殼體(I)側(cè)方設(shè)有液相原料進(jìn)口(4)，與液相原料進(jìn)口(4)連接的液相原料進(jìn)口管連通至反應(yīng)器殼體 (O內(nèi)貫穿氣相分布器(2)、并與液相原料進(jìn)口管管口對(duì)面反應(yīng)器殼體(I)內(nèi)壁固定，反應(yīng)液平衡集液槽(3 )與反應(yīng)液出口( 6 )連接，氣相分布器(2 )底部連接有氣相原料進(jìn)口( 5 )，氣相分布器(2)上設(shè)有環(huán)管(8)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的高效氣液自混合反應(yīng)器，其特征在于所述氣相分布器(2)分成三層第一氣相分布器(2a)、第二氣相分布器(2b)、第三氣相分布器(2c),第一氣相分布器(2a)、第二氣相分布器(2b)、第三氣相分布器(2c)均由兩個(gè)環(huán)管(8)組成。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的高效氣液自混合反應(yīng)器，其特征在于所述環(huán)管(8)半徑為反應(yīng)器殼體(I)半徑的1/3 1/2。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的高效氣液自混合反應(yīng)器，其特征在于所述環(huán)管(8)直徑不小于I米；在環(huán)管(8)內(nèi)側(cè)向下與水平軸線斜30度，環(huán)管(8)外側(cè)軸線方向分別開(kāi)設(shè)兩圈小孔。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的高效氣液自混合反應(yīng)器，其特征在于所述小孔的孔數(shù)為12 個(gè)，沿環(huán)管(8)的圓環(huán)均布，孔徑為5 8mm。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的高效氣液自混合反應(yīng)器，其特征在于所述氣相原料進(jìn)口(5) 包括第一氣相原料進(jìn)口(5a)、第二氣相原料進(jìn)口(5b)和第三氣相原料進(jìn)口(5c),第一氣相原料進(jìn)口(5a)、第二氣相原料進(jìn)口(5b)和第三氣相原料進(jìn)口(5c)分別與反應(yīng)器殼體(I)連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的高效氣液自混合反應(yīng)器，其特征在于所述第一氣相分布器 (2a)、第二氣相分布器(2b)、第三氣相分布器(2c)都由三個(gè)氣相進(jìn)口管固定,每層氣相分布器(2)與其對(duì)應(yīng)的氣相原料進(jìn)口(5)的進(jìn)口管連通。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的高效氣液自混合反應(yīng)器，其特征在于所述第一氣相原料進(jìn)口 (5a)的進(jìn)料管與第一氣相分布器(2a)的管連通，對(duì)第二氣相分布器(2b)的環(huán)管、第三氣相分布器(2c)的環(huán)管只起到固定作用；所述第二氣相原料進(jìn)口(5b)的進(jìn)料管只與第二氣相分布器(2b)的管連通，對(duì)第一氣相分布器(2a)的環(huán)管、第三氣相分布器(2c)的環(huán)管只起到固定作用；所述第三氣相原料進(jìn)口(5c)的進(jìn)料管與第三氣相分布器(2c)的管連通，對(duì)第一氣相分布器(2a)的環(huán)管、第二氣相分布器(2b)的環(huán)管起到固定作用。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的高效氣液自混合反應(yīng)器，其特征在于所述反應(yīng)液出口(6)分為三個(gè)，第一反應(yīng)液出口(6a)、第二反應(yīng)液出口(6b)、第三反應(yīng)液出口(6c)，每個(gè)反應(yīng)液出口都與各自對(duì)應(yīng)的反應(yīng)液平衡集液槽(3)連接，反應(yīng)液平衡集液槽(3)下部與分別對(duì)應(yīng)的反應(yīng)液出口管口下部齊平。
10.根據(jù)權(quán)利要求I所述的高效氣液自混合反應(yīng)器，其特征在于所述反應(yīng)液平衡集液槽(3)內(nèi)位于反應(yīng)器殼體(I)內(nèi)壁位置開(kāi)設(shè)多個(gè)下部擋板開(kāi)口(7);所述下部擋板開(kāi)口(7) 的數(shù)量為10 — 28個(gè)。
專(zhuān)利摘要一種高效氣液自混合反應(yīng)器，包括反應(yīng)器殼體(1)，其特征是所述反應(yīng)器殼體(1)內(nèi)設(shè)有氣相分布器(2)，反應(yīng)器殼體(1)內(nèi)壁上設(shè)有反應(yīng)液平衡集液槽(3)，反應(yīng)器殼體(1)側(cè)方設(shè)有液相原料進(jìn)口(4)，與液相原料進(jìn)口(4)連接的液相原料進(jìn)口管連通至反應(yīng)器殼體(1)內(nèi)并貫穿氣相分布器(2)，反應(yīng)液平衡集液槽(3)與反應(yīng)液出口(6)連接，氣相分布器(2)底部連接有氣相原料進(jìn)口(5)，氣相分布器(2)上設(shè)有環(huán)管(8)。本實(shí)用新型是通過(guò)氣液相的特殊分布，在無(wú)攪拌的情況下使液相物料均勻分布，氣相物料分層均勻分布，使反應(yīng)器內(nèi)流場(chǎng)均勻，達(dá)到很好的氣液傳質(zhì)效果。
文檔編號(hào)B01J10/00GK202666817SQ20112050795
公開(kāi)日2013年1月16日 申請(qǐng)日期2011年12月8日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月8日
發(fā)明者李蒙, 馬炯, 汪根寶, 謝東升 申請(qǐng)人:中國(guó)石油化工股份有限公司, 中國(guó)石化集團(tuán)南京工程有限公司