專利名稱：氣升式環流反應器的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及ー種應用于氣-液兩相和氣-液-固三相反應的多相體系的反應器，尤其涉及ー種氣升式環流反應器，屬于化學工程設備技術領域。
背景技術：
環流反應器是在鼓泡床的基礎上逐漸發展起來的，基本特征是在鼓泡床中加入了導流筒，使得反應器內的主要流動形式由湍流變為環流。環流反應器具有結構簡單、能耗低、傳熱傳質好等優點，廣泛應用于高分子聚合、催化氧化、污水處理、重油加氫和煤液化等領域。環流反應器按照環流的動カ可分為氣升式環流反應器和液體噴射式環流反應器。前 者主要通過向上升區底部布氣造成液相的密度差從而推動多相體系由低密度區向高密度區自下向上流動，到達導流筒頂部后再利用重力作用轉向向下流動。液體噴射式環流反應器的推動カ則主要來自于噴嘴出口高速液體的動量傳遞。與液體噴射式環流反應器相比，氣升式環流反應器能耗更低，操作更簡便，剪切カ更小，在有氣體參與反應的氣液和氣液固多相體系中應用的更多。現有的氣升式環流反應器一般由下部的反應段和上部的氣液分離段組成，主要包括外筒、設置于所述外筒內的導流筒以及設置于所述外筒內部并位于導流筒下方的氣體分布器，氣體分布器的布氣形式和效果對環流狀態有很大的影響。最常采用的孔板式分布器的氣泡初始直徑較大而容易聚并，分布孔容易堵塞而造成布氣不均，由此造成反應器環流效果差。另外帶分布板的分布器可調節性差，拆卸和更換都不方便。在布氣相對良好的情況之下，對于水-空氣等聚并體系而言，隨著氣泡的上升，氣泡聚并現象也很嚴重，尤其在氣速較高的情況下，聚并的大氣泡會造成局部的返混和湍流，使整體環流量減小，影響傳質和傳熱效率，從而降低反應轉化率和選擇性。綜上所述，開發出一種布氣效果好且環流穩定的環流反應器是十分必要的。
實用新型內容鑒于現有技術存在的上述問題，本實用新型的目的是提供ー種氣升式環流反應器，該氣升式環流反應器可以適用于氣液和氣液固多相反應，具有布氣效果好、環流狀態穩定和反應效率聞等特點。為了達到如上所述的目的，本實用新型提供的ー種氣升式環流反應器，包括外筒、設置于所述外筒內部并與所述外筒同軸安裝的導流筒、位于所述外筒內并位于所述導流筒下方的氣體分布器以及分別設置于所述外筒筒底的液相物料進口和外筒側壁的液相物料出口，其中，所述氣體分布器包括一水平設置的封閉的環管和與所述環管連通的進氣管，所述進氣管穿過所述外筒的筒底設置，所述環管的管壁上均勻設置有多個氣體分布孔。作為優選，多個所述氣體分布孔設置于所述環管的上部管壁上。作為優選，所述氣體分布孔的數量為50-1000個；所述氣體分布孔的直徑為100-5000 u mD[0010]作為優選，所述氣體分布孔的開孔方向的延長線與通過環管中心并與環管平面垂直的垂線的夾角在±45°之間。作為優選，所述環管為由圓管彎成的環形，所述進氣管通過多個進氣支管與所述環管連通。作為優選，所述進氣支管為四個并且相鄰的兩根進氣支管相互垂直。作為優選，所述導流筒的下半部分和/或所述導流筒與所述外筒之間的環隙的上半部分水平設置有用于破碎氣泡的整流擋板。 作為優選，所述外筒的高度和直徑的比值為在8-15之間；所述導流筒的高度和直徑的比值也在8-15之間；所述導流筒的直徑和所述外筒的直徑的比值在0. 55-0. 85之間。作為優選，所述液相物料進ロ位于所述氣體分布器的正下方，所述液相物料出口設置在所述外筒的下半段上并且位置高于所述導流筒的底部。采用本實用新型的氣升式環流反應器，由于新型氣體分布器的設置，使得環流反應器中的初始氣泡的尺寸明顯減小，布氣明顯均勻，可以觀察到細密的布氣效果，在氣泡上升過程中的聚并現象也明顯緩解。另外在導流筒及環隙中增設的整流擋板則進ー步消除了氣泡聚并和由此帶來的湍流及局部的返混，尤其在較高的氣速下，環隙中增設的擋板對環隙中流體的氣泡破碎和整流作用更顯著。而且本實用新型中的外筒和內筒高徑比及兩者之間的直徑比值的特別設置，可以維持較高的氣含率及穩定的環流狀態。
圖I為本實用新型的氣升式環流反應器的主視圖。圖2為本實用新型的氣升式環流反應器的氣體分布器的俯視圖。圖3為本實用新型的氣升式環流反應器的氣體分布器的主視圖。
具體實施方式
以下結合附圖詳細描述本實用新型的結構如圖I、圖2和圖3所示，本實用新型提供的ー種氣升式環流反應器，包括外筒I、設置于所述外筒I內部并與所述外筒I同軸安裝的導流筒2、位于所述外筒I內并位于所述導流筒2下方的氣體分布器4以及分別設置于所述外筒I筒底的液相物料進ロ 5和外筒I側壁的液相物料出ロ 6，所述液相物料進ロ 5位于所述氣體分布器4的正下方，所述液相物料出ロ 6設置在所述外筒I的下半段上并且位置高于所述導流筒2的底部；其中，所述氣體分布器4包括一水平設置的封閉的環管10和與所述環管10連通的進氣管8，所述進氣管8穿過所述外筒I的筒底設置，所述環管10的管壁上均勻設置有多個氣體分布孔9。本實用新型所述的氣升式環流反應器，可以適用于催化氧化、高分子聚合、廢水處理、煤液化和重油加氫等多種氣液和氣液固多相反應。相比較于傳統的氣升式環流反應器，本實用新型的氣體分布器4的環管10上設置的氣體分布孔9可以使環流反應器中的初始氣泡的尺寸明顯減小，布氣明顯均勻，可以觀察到細密的布氣效果，在氣泡上升過程中的聚并現象也明顯緩解。但為了取得更好的布氣效果，如圖2所示，作為優選，多個所述氣體分布孔9設置于所述環管10的上部管壁上。對于氣體分布孔9的數量和直徑來說，通常根據不同的反應體系而定，一般地，所述氣體分布孔9的數量為50-1000個；所述氣體分布孔9的直徑為100-5000 u m。而對于氣體分布孔9的開孔位置和方向來說，通常設置于所述環管的上部管壁上，并且，所述氣體分布孔9的開孔方向的延長線與通過環管中心并與環管平面垂直的垂線的夾角在±45°之間。具體地，對于高粘度體系，開孔方向與垂線的夾角大于0°，這樣可以有效的克服氣泡從氣體分布器4出來后向中心聚攏的趨勢；而對于低粘度體系，開孔方向與垂線的夾角小于0°則可以保證氣體不直接進入環隙區。另外，如圖2和圖3所示，在本實施例中，作為優選，所述環管10為由圓管彎成的環形，所述進氣管8通過多個進氣支管11與所述環管10連通。同時，為進一步達到布氣均勻的效果，作為優選，所述進氣支管11為四個，并且相鄰的兩根進氣支管11相互垂直。如 圖3所示，進氣支管11實際同時連接于進氣管8的出氣ロ 12上。在布氣均勻的前提下，為了進一歩消除氣泡聚并和由此帶來的湍流及局部的返混，作為優選，如圖I所示，所述導流筒2的下半部分和/或所述導流筒2與所述外筒I之間的環隙的上半部分水平設置用于破碎氣泡的整流擋板3。另外，在本實用新型中，作為優選，所述外筒I的高度和直徑的比值以及所述導流筒2的高度和直徑的比值都為8-15之間；所述導流筒2的直徑和所述外筒I的直徑的比值在 0.55-0. 85 之間。本實用新型中，物料的加入及移出和在環流反應器中的流動過程如下液體或者液固混合相由液相物料進ロ 5加入，氣體經進氣管8到達氣體分布器4進入環流反應器的導流筒2，同時推動氣液或氣液固多相流在導流筒2內由下向上流動，經過導流筒2頂部之后進行一部分氣液分離后，部分氣體由氣體排放ロ 7排出，另一部分氣體由液相夾帶進入環隙下降區繼續參與反應，最后經由液相物料出口 6排出兩相或三相混合物。作為優選，所述液相物料進ロ 5位于所述氣體分布器4的正下方，所述液相物料出ロ 6設置在所述外筒I的下半段并且位置高于所述導流筒2的底部。并且，所述液相物料出ロ 6沿所述外筒I的側壁可以均勻地設置有多個。當然，以上所述是本實用新型的優選實施方式，應當指出，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本實用新型原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也視為本實用新型的保護范圍。
權利要求1.ー種氣升式環流反應器，包括外筒、設置于所述外筒內部并與所述外筒同軸安裝的導流筒、位于所述外筒內并位于所述導流筒下方的氣體分布器以及分別設置于所述外筒筒底的液相物料進口和外筒側壁的液相物料出口，其特征在于，所述氣體分布器包括一水平設置的封閉的環管和與所述環管連通的進氣管，所述進氣管穿過所述外筒的筒底設置，所述環管的管壁上均勻設置有多個氣體分布孔。
2.如權利要求I所述的氣升式環流反應器，其特征在于，多個所述氣體分布孔設置于所述環管的上部管壁上。
3.如權利要求2所述的氣升式環流 反應器，其特征在干，所述氣體分布孔的數量為50-1000個；所述氣體分布孔的直徑為100-5000 u m。
4.如權利要求2所述的氣升式環流反應器，其特征在干，所述氣體分布孔的開孔方向的延長線與通過環管中心并與環管平面垂直的垂線的夾角在±45°之間。
5.如權利要求I所述的氣升式環流反應器，其特征在于，所述環管為由圓管彎成的環形，所述進氣管通過多個進氣支管與所述環管連通。
6.如權利要求5所述的氣升式環流反應器，其特征在于，所述進氣支管為四個，并且相鄰的兩根進氣支管相互垂直。
7.如權利要求I所述的氣升式環流反應器，其特征在于，所述導流筒的下半部分和/或所述導流筒與所述外筒之間的環隙的上半部分設置有用于破碎氣泡的整流擋板。
8.如權利要求I所述的氣升式環流反應器，其特征在于，所述外筒的高度和直徑的比值為在8-15之間；所述導流筒的高度和直徑的比值也在8-15之間；所述導流筒的直徑和所述外筒的直徑的比值在0. 55-0. 85之間。
9.如權利要求I所述的氣升式環流反應器，其特征在于，所述液相物料進ロ位于所述氣體分布器的正下方，所述液相物料出口設置在所述外筒的下半段上并且位置高于所述導流筒的底部。
專利摘要本實用新型公開了一種氣升式環流反應器，包括外筒、設置于所述外筒內部并與所述外筒同軸安裝的導流筒、位于所述外筒內并位于所述導流筒下方的氣體分布器以及分別設置于所述外筒筒底的液相物料進口和外筒側壁的液相物料出口，其特征在于，所述氣體分布器包括一水平設置的封閉的環管和與所述環管連通的進氣管，所述進氣管穿過所述外筒的筒底設置，所述環管的管壁上均勻設置有多個氣體分布孔。采用本實用新型的氣升式環流反應器，由于新型氣體分布器的設置，使得環流反應器中的初始氣泡的尺寸明顯減小，布氣明顯均勻，可以觀察到細密的布氣效果，在氣泡上升過程中的聚并現象也明顯緩解。
文檔編號B01J8/08GK202410629SQ20112057472
公開日2012年9月5日 申請日期2011年12月31日 優先權日2011年12月31日
發明者吉定豪, 張新志, 張英偉, 潘小君, 王偉, 王朋, 穆書生 申請人:北京旭陽化工技術研究院有限公司