气液反应器制造技术

气液反应器用于气液工艺的化工设备领域，可在化学、石油化工等工业中使用。其技术效果为，提供了最大化目标生成物产品产量和塞流方式的事实，进一步技术效果为提高反应器使用和维护过程中的便利性，再一技术效果为使得有可能高精度地评估反应器的几何参数及其在化学工艺的速度和目标产品的产量上的效果的事实。该气液反应器包括一个壳体，壳体上有多个用于引入反应物和排出反应产品的导管。壳体包括导管束，该导管束以导管之间的空间不会与导管的内部容积连通的方式设置。杆可移除地安装在至少一个所述导管上。多个板，连接在所述杆上，各板包含至少一个开口。所述多个板以相邻板的至少一个开口彼此之间互相不共轴的方式设置。

Gas-liquid reactor

The gas-liquid reactor is used in the chemical equipment field of gas-liquid process and can be used in the chemical, petrochemical and other industries. The technical effect, provides maximum output target generation products and plug flow in this way, in order to improve the effect of further reactor use and maintenance convenience in the process, again for technical effect makes it possible to accurately assess the geometric parameters of the reactor and the chemical process speed and target product yield the effect of the fact. The gas-liquid reactor includes a housing having a plurality of conduits for introducing reactants and discharging reaction products. The housing includes a catheter beam provided with a space between the ducts that is not in communication with the internal volume of the catheter. The rod can be removably mounted on at least one of the conduits. A plurality of plates are connected to the rod and each plate includes at least one opening. The plurality of plates are arranged in a manner that is not coaxial with one another of at least one opening of the adjacent plate.

【技术实现步骤摘要】
气液反应器本申请为2013年06月05日递交的申请号为201380030122.9，专利技术名称为气液反应器的分案申请。
本专利技术涉及用于进行气液工艺技术设备领域，并且可在化学、石油化工等工业中使用。
技术介绍
大多数情况下，气液催化工艺的独特性在于反应发生在液相，其中一种反应物是液体，而另外一种反应物是溶解在液体中的气体。发生在液体和液相中的气体之间的化学反应，导致存在其中一种反应物从气相(gasphase)进入溶液的过渡阶段。这样，反过来，导致工艺速率常常取决于作为速度限制阶段的溶解速率的事实，这是工艺在扩散区进行的证据。扩散区的存在作为一项规则，负面的影响了工艺速率和目标产品产量。在动力学区进行化学工艺的必要性导致寻找一种反应器，该反应器的结构适合于解决本问题。工艺在动力学区进行可以通过实现气体反应物在液体的高溶解速率来实现，该溶解速率的值直接取决于气相的接触时间。气相的接触时间越长，气体在液体中的溶解速率将进行得越快。因此，如何增加气相的接触时间，是增加气液反应器操作效率的主要问题之一(TimoninA.S.Machinesanddevicesofchemicalindustries.Kaluga，Publ.N.F.Bochkareva，2008-872p.)。增加接触时间最有效的方法是增加气体或者液体从反应物供给点到目标产品输出点经过的路径的长度。因此，美国专利(US7387769)公开了一种反应器结构，该反应器包括多个互相串接的部分，每个部分包括多个开口，这些开口交替地位于各部分的上面或者下面。该反应器中的气体从沿着一条蛇形的(serpentine)路径水平地从一个部分流到到另一个部分。并将气体分开地送入各室。这种反应器用于由二氧化碳与氢氧化钙溶液反应制备沉淀碳酸钙。这种结构的不好之处在于气体和液体是水平移动的，不能被很多化学工艺所接受，尤其是，对于从乙烯制备1-己烯(1-hexene)的工艺，由于这种情况下，气体会积聚在装置的上部，形成气体填充的区域。气体积聚在一些地方会导致在液相和气相之间接触面积减少，负面地影响气体在液体中的溶解速率。我们选择另一种用于实施气液化学工艺的反应器(美国专利号：US6444180)作为现有技术。这一反应器结构的主要特征为使用了多个穿孔平板，在穿孔平板的边缘附近具有开孔，该开孔为扇形并临接反应器壳体内表面。其中，这些平板交替成对，以使得扇形开孔位于反应器中心轴的不同侧，从而使得液相沿着Z形轨迹流动。由于界面增大，并且液体和气相之间的混合更充分，使得目标产品产量增加。上述专利技术的一个组成部分是采用了使气相的垂直运动的多个穿孔平板。其中，应注意的是，与边孔在平板的布置方法无关(每个平板两个孔，一个孔或无孔)，气相运动将是垂直穿过平板中央的贯通口。按照这种气流布置，使用该专利技术仅仅增加了液相的接触时间，并不影响气相的接触时间。对于化学和石油化工工业中的多数气液工艺，包括由2-乙基己醇(2-ethylhexanal，简称2-EH)制备2-乙基己酸(2-ethylhexanoicacid，简称2-EHA)以及由乙烯制备1-己烯的工艺，气相接触时间是用于定义反应器形成的目标产品产量的最重要的参数。例如，在从2-乙基己醇制备目标2-乙基己酸的工艺中，产品的形成速率取决于溶解氧的浓度。反过来，溶解氧的浓度通过溶解氧和气相氧之间形成的平衡来定义。在气体和液体的接触时间不充足的情况下，氧气的溶解速率较溶解氧和乙醛的反应速率慢。在这种情况，工艺将在扩散区进行，将负面影响目标产品产量。使得气相接触时间具有一个相对较高的值，将有助于增加氧气溶解速率和进入动力学区过渡过程。在预定的气体和液体流动时，气相的接触时间值将通过在该装置中气体含量的值来定义。气体的含量越高，气相的接触时间值越高，气体溶解在液体中的速率也越高。可以通过两种方式来实现增加气体含量。第一种方式，归功于所供给的气体的量随着装置容积增加的同时一起增加。这种做法是与显著的成本开销有关的，并导致主要设备使用效率较低，尤其是，气液反应器(LehtinenC.，BrunovG.FactorsaffectingtheSelectivityofAirOxidationof2-ethylhexanal，an[α]-BranchedAliphaticAldehyde.Org.Proc.Res.&Dev.，2000，4(6)，pp.544-549)。另一种方法在于提供一种反应器结构，该反应器结构提供最大化增加气体从反应器的供给点到最终产品的输出点所经过的路径的长度。在这种情况下，无需改变反应器自身尺寸，而仅通过改进装置的内部结构设计，来增加存在于反应器中的气体容积。该反应器结构申请了美国专利(US6444180)，解决了如何增加目标产品产量的问题，尤其是，用于制备尿素的方法，但是是由于其增加的是液相的接触时间。应用这种结构的速度限制阶段为将反应物之一从气体向溶液的转变过程(具体是，在制备2-乙基己酸时溶解氧气，以及在制备1-己烯时溶解乙烯)，由于气相的接触时间保持不变，并不能实现目标产品产量的类似增长。在实施气液工艺时，包括从2-乙基己醇制备2-乙基己酸以及从乙烯制备1-己烯，急需解决的另一个问题是必须排出由于化学反应放出的大量热。反应器中的热平衡计算表明，为了提供对化学反应热量的有效排出，提供较大的热交换面积是必要的，该热交换面积只能通过使用配合到反应器中的导管束来实现，并且冷却剂供给入管道之间的导管空间内。通过以上模型说明的结构，仅可用于反应物料的加热/冷却通过保温套进行的反应器。因此，我们可以总结，由于反应器内部无法布置管道束，美国专利US6444180提出的反应器结构不适用于化学反应伴随大量热量放出的气液工艺。
技术实现思路
本专利技术的目的在于开发一种反应器来提升气液化工工艺的效率。一个技术结果(效果)在于该技术方案提供了最大化目标产品产量和塞流区域。另一个技术结果(效果)在于提高了使用和维护反应器的便利性，以允许可操作性的控制反应过程，以及通过在数小时内可改变其结构，在最佳条件下实施反应过程。同时，技术结果(效果)还体现在，本专利技术使得在研制阶段，即可高度准确地评估反应器的几何参数及其在化学工艺的速度和目标产品的产量上的效果。进一步的技术结果(效果)在于，该技术方案提供了在温度不断升高和降低的情况下，有效维持恒温区域的方法。附图说明参照并如附图中所示的，以下通过本专利技术的非限制性实施例对本专利技术的进一步特征进行描述。附图中：图1示出了本专利技术提供的气液反应器的结构示意图；图2示出了图1所示反应器中包括的一个管道的结构示意图。具体实施方式技术问题的解决方案以及技术效果的实现归功于，为了实施气液工艺，使用了带有特殊内部结构的气液反应器。该结构显示在图1中。所述气液反应器包括壳体，其具有用于引入反应物的进口管7和排出反应产品的出口管8。该反应器壳体1包含一个导管束2，该导管束2从上面和从下面连接到管阵列3，如此，所述导管之间的空间不会与所述导管的内部容积连通。所述反应器壳体还设置有输入管9和输出10管，与所述多个导管之间的空间连通，制冷剂或者热载体被相应地通过该空间供给以排出化学反应发出的热量或者在必要的时候加热反应物料。可移除的杆4被本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于在动力学区进行具有高水平放热的气液化学工艺的反应器，包括壳体(1)，所述壳体具有用于将液态和气态试剂引入导管的进口管(7)和用于将反应产品从所述导管移除的出口管(8)，用于冷却剂或者热载体的输入管(9)和用于冷却剂或者热载体的输出管(10)，其中用于冷却剂或者热载体的所述输入管和输出管与所述导管之间的空间连通，在所述壳体内设置有导管束(2)，其中所述导管束(2)的导管按照使所述导管之间的空间不会与所述导管的内部容积连通的方式，从上面和从下面连接到管阵列(3)，其中在所述导管之间的空间内包含有所述冷却剂或者热载体，其中在至少一个所述导管内可移除地设置杆(4)，其中将圆形的多个板(5)连接到所述杆(4)上，并且圆形的所述多个板(5)彼此平行并垂直于所述杆(4)，其中各个板具有至少一个圆形开口(6)，其中相邻板的所述开口(6)被布置为相对于所述杆(4)径向相对并且接近所述板(5)的边缘，并且所述开口(6)与所述导管的壁的内表面间隔开。

【技术特征摘要】
2012.06.06 RU 20121235261.一种用于在动力学区进行具有高水平放热的气液化学工艺的反应器，包括壳体(1)，所述壳体具有用于将液态和气态试剂引入导管的进口管(7)和用于将反应产品从所述导管移除的出口管(8)，用于冷却剂或者热载体的输入管(9)和用于冷却剂或者热载体的输出管(10)，其中用于冷却剂或者热载体的所述输入管和输出管与所述导管之间的空间连通，在所述壳体内设置有导管束(2)，其中所述导管束(2)的导管按照使所述导管之间的空间不会与所述导管的内部容积连通的方式，从上面和从下面连接到管阵列(3)，其中在所述导管之间的空间内包含有所述冷却剂或者热载体，其中在至少一个所述导管内可移除地设置杆(4)，其中将圆形的多个板(5)连接到所述杆(4)上，并且圆形的...

【专利技术属性】
技术研发人员：弗拉基米尔·弗拉基米罗维奇·布什科夫，弗拉季斯拉夫·谢尔盖耶维奇·斯坦克维奇，
申请(专利权)人：西布尔控股公开合股公司，
类型：发明
国别省市：俄罗斯,RU