一種噴射自吸式氣液接觸反應裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種噴射自吸式氣液接觸反應裝置,它是由反應罐與工作組件通過氣液管路連接構成的結構,該反應裝置通過一個密封反應罐實現氣液兩相物料儲存與接觸反應。反應罐內物料通過其中串聯有循環泵的循環管路進入射流噴射器,與來自進氣管路的反應氣體混合后噴射到反應罐內,形成環流。本實用新型裝置實現了氣液物料雙循環,在射流噴射器和導流筒的作用下氣體和液體能夠充分地接觸反應,反應效率高。并且連接尾氣吸收裝置的出氣口在反應器內氣體過高時能起到泄壓的作用,防止爆炸,具有較高的安全系數。
【專利說明】一種噴射自吸式氣液接觸反應裝置
【技術領域】
[0001] 本發明屬于工業化學反應裝置,特別涉及一種噴射自吸式氣液接觸反應裝置。。
【背景技術】
[0002] 氣液接觸反應,是指反應物系中存在氣相和液相的一種多相反應過程,通常是氣 相反應物溶解于液相后,再與液相中另外的反應物進行反應;也可能是反應物均存在于氣 相中,它們溶解于含有催化劑的溶液以后再進行反應。在氣液接觸反應過程中,對反應器 的共同要求首先是給氣液兩相提供良好的接觸機會,包括增大相界面面積、兩相接觸的時 間和增強湍動程度。
[0003] 噴射反應器是近幾十年迅速發展起來的多相反應器,多用于氣液兩相反應,也 可用于含催化劑等懸浮顆粒的氣液固三相反應。其原理是利用高速流動相去卷吸其他相, 使各相密切接觸,繼而在反應器內均勻分散或懸浮,并完成反應。噴射反應器作為一類新型 反應器廣泛應用于化工氣液反應領域,與傳統的氣液反應器相比,噴射反應器有許多獨特、 優異的性能:(1)多相傳質性能好;(2)傳熱能效大;(3)密封性能好,便于高壓反應;(4) 單位體積輸入功率大;(5)工作體積大,操作彈性好;(6)反應器結構簡單,無活動件,節約 能耗且便于反應過程的連續化;(7)傳質速率和混合效果對反應器規模依賴程度小,便于 工程放大;(8)用途廣泛。
[0004] 國內在噴射反應器的工程開發和工業應用上做了很多研究,也獲得了較多的成 果。例如,(1)編號為CN 102847492,名稱為"一種適用于氣液反應的制備裝置"的專利, 該專利公開的裝置是使用一個與循環泵連接的噴射器吸入氣體與液體混合,然后通過噴射 器的噴嘴將氣液混合物噴入反應器內進行反應。但是,該裝置只能實現液體循環,對于反 應器內未反應完全的氣體則做不到循環利用,并且氣液接觸的時間較短,難以混合均勻,反 應效率低。(2)編號為CN 201055774,名稱為"射流混合氣液反應裝置"的專利,該專利使 用一個與循環泵連接的噴射器,噴射器的尾管上開孔連接反應氣體進氣管,尾管末端連接 一個位于反應器內部的導流筒,噴射器的吸入口通過氣體管路與主反應罐相接。此裝置實 現了氣液物料雙循環,提高了反應效率,但是由于噴射器工作時尾管充滿了壓力流體,反應 氣體必須具有較高壓力才能送入管內與反應液體混合,這就需要壓縮機以及相應的動力消 耗,否則一旦進氣管氣壓不夠就容易引起反應液體倒灌。
[0005] 另外,由于反應氣體多為有毒有害氣體,一旦泄漏就會對環境和人體造成危害,即 使反應氣體是無害的,也會在逸出的過程中攜帶反應液體中的強酸強堿,這些酸、堿霧也是 嚴重的環境污染物。另外,在密封反應器內一旦氣壓異常升高,容易發生爆炸,所以給反應 器增加一個用于吸收和泄壓的裝置是絕對必要的,多數的氣液反應器都沒有考慮安全與環 境因素,存在較大的隱患。
【發明內容】
[0006] 本發明的目的是提供一種適用于氣液接觸反應的噴射自吸式裝置,其可以有效地 提高氣液兩相反應的接觸面積和時間,從而提高反應速率;實現氣液反應物雙循環,提高物 料利用率,從而提高產率,降低能耗,具有較高的安全系數,對環境無害。
[0007] 本發明的技術方案為,一種噴射自吸式氣液接觸反應裝置,該裝置包括反應罐、射 流噴射器、導流筒、循環泵,尾氣吸收裝置以及氣、液管路。該裝置裝有用于氣體吸入和氣 液混合的射流噴射器,在反應罐內部有與射流噴射器相接的導流筒,反應罐內液面下方開 有物料出口,通過循環泵和管路連接到射流噴射器的噴管,將射流噴射器的吸入口作為進 氣口,通過兩條管路分別連接反應氣體容器和設置于反應罐體上液面上方的尾氣循環回流 口。噴射自吸式氣液接觸反應裝置的導流筒尾部可以在液面以上,也可以插入液面以下,反 應罐物料出口設置在底部50毫米以上,反應氣體容器內部可以是常壓、正壓或者負壓,反 應氣體容器可以是裝有氣體的氣瓶或氣罐,也可以是反應氣體發生裝置的容器。
[0008] 反應罐下部物料出口通過液體循環管路與射流噴射器的工作液體入口連通,射流 噴射器的吸入口連接進氣管路。氣液反應物經過射流噴射器混合后形成高速流體進入導流 筒,在噴嘴和導流筒的作用下,氣液混合流體形成規整的環流,在噴射區能量集中,因而剪 切場強。當液體噴射速度增加時,對氣泡的破碎作用也增大,氣泡平均直徑減少,局部含氣 率增加,從而增加了氣液兩相的接觸面積,強化了傳質。同時噴射所產生的分散作用加強了 混合效果,氣泡在反應空間內均勻分布,形成整體的湍流,使反應更加充分,導流筒的設計 則進一步加強了這種作用。
[0009] 上述的液體循環管路中的循環泵為射流噴射器提供高壓流體,在噴射器的吸入室 處制造真空,吸入氣體。同時,使反應罐內物料循環流動,提商反應效率。
[0010] 所述射流噴射器的吸入口作為進氣口,通過兩條管路分別連接反應氣體容器和設 置于反應罐體上液面上方的尾氣循環回流口。由于射流噴射器在工作時在形成負壓,反應 罐內存在的未反應的氣體會被自動吸入進氣管路,與氣體發生裝置輸送的氣體混合,再次 進入射流噴射器,循環利用。由于射流噴射器的吸氣作用,氣體發生裝置中產生的反應氣體 可以很容易送入反應裝置內與液體反應物接觸反應,不需要通過壓縮獲得較高的氣壓,在 進行不需要加壓的反應時,減少了輔助設施、動力消耗以及相應的維護管理,并且不會因為 氣壓過小而使液體倒灌到氣體發生裝置中。
[0011] 所述反應罐還連接了一個尾氣吸收裝置,對尾氣進行無害化處理,并且在反應罐 內氣體壓力異常增大時作為緩沖裝置用于泄壓,防止發生爆炸。
[0012] 所述反應罐下部連接循環泵的物料出口設置在底部50毫米以上,物料出口以下 的區域作為固體沉降區域,由于重力的作用,液體中粒度較大的顆粒將向下運動,沉積在反 應罐底部,可以有效防止大顆粒固體沉淀物過多進入物料出口而引起堵塞。在反應結束后 靜置一段時間,待固體在底部沉降下來,就可以很容易實現固液分離和收集。
[0013] 技術效果
[0014] 本發明中公開的一種噴射自吸式氣液接觸反應裝置,與傳統的機械攪拌釜、鼓泡 塔和噴霧塔相比,其增加了氣液兩相反應物的接觸面積,強化傳質、傳熱,還可以方便地控 制停留時間和反應程度,提高反應效率,對于液體粘度較大的氣-液反應體系也適用。尾氣 吸收的設計可以防止氣體泄漏,對環境的污染極小,并且還具有防爆的作用。本裝置結構簡 單,由于反應裝置本身沒有活動部件,所以故障率很低,易于維護,能耗很小。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0015] 附圖1--噴射自吸式氣液接觸反應裝置示意圖。
【具體實施方式】
[0016] 如圖1所示,該噴射自吸式氣液接觸反應裝置包括一個反應罐2、導流筒3、射流噴 射器4、循環泵1和尾氣吸收裝置6。反應罐2頂部設有尾氣循環回流口 C、尾氣出氣口 A和 物料進口 B,射流噴射器的混合物出口與反應罐內部的導流筒3相接,反應罐通過下部的物 料出口 D連接一個循環泵1,循環泵1與射流噴射器4的高壓流體入口相接。射流噴射器 4的吸入口與進氣管相接,進氣管分成兩路,一路連接反應氣體容器5,另一路連接反應罐2 頂部的尾氣循環回流口 C。尾氣出氣口 A與尾氣吸收裝置6相連。
[0017] 反應時,反應罐內液相反應物由循環泵1不斷地送入射流噴射器,射流噴射器所 產生的負壓將反應氣體容器和反應罐中的氣體吸入,氣液兩相反應物在射流噴射器4內混 合后通過混合物出口進入導流筒3,在導流筒3中進一步混合后噴射到反應罐2中,未反應 的尾氣通過尾氣循環回流口 C通到進氣管路循環利用。
[0018] 如果反應罐內氣壓過高,多余的尾氣會從尾氣出氣口 A進入尾氣吸收裝置6做無 害化處理。如果反應有沉淀物生成,可以在反應結束后靜置一段時間,固體沉淀顆粒將會沉 降到反應罐2的底部區域,從反應罐上部抽走液體后,固體可從底部的固體出口 E排出,實 現固液分離收集。
【權利要求】
1. 一種噴射自吸式氣液接觸反應裝置,該裝置包括反應罐、射流噴射器、導流筒、循環 泵、尾氣吸收裝置以及氣、液管路,其特征在于:(1)該裝置裝有用于氣體吸入和氣液混合 的射流噴射器,(2)在反應罐內部有與射流噴射器相接的導流筒,(3)反應罐內液面下方開 有物料出口,通過循環泵和管路連接到射流噴射器的噴管,(4)將射流噴射器的吸入口作 為進氣口,通過管路分別連接反應氣體容器和設置于反應罐體上液面上方的尾氣循環回流 □。
2. 根據權利要求1所述的一種噴射自吸式氣液接觸反應裝置,其特征在于,所述的導 流筒尾部可以在液面以上,也可以插入液面以下。
3. 根據權利要求1所述的一種噴射自吸式氣液接觸反應裝置,其特征在于,所述的反 應罐物料出口設置在底部50毫米以上。
4. 根據權利要求1所述的一種噴射自吸式氣液接觸反應裝置,其特征在于,所述的反 應氣體容器內部可以是常壓、正壓或者負壓,反應氣體容器內部可以用于儲存氣體。
【文檔編號】B01J10/00GK203886516SQ201320854416
【公開日】2014年10月22日 申請日期:2013年12月24日 優先權日:2013年12月24日
【發明者】區柱石, 韋雁途, 陳炎釗, 桑康西 申請人:梧州三和新材料科技有限公司