利用醛原料和空气制备酸的喷射型气液反应器制造技术

一种利用醛原料和空气制备酸的喷射型气液反应器，其中所述气液反应器包括醛进料管、空气进料管、两相射流混合喷嘴及换热元件。醛原料沿所述醛进料管，加压空气沿所述空气进料管被引入到所述的两相射流混合喷嘴中，醛原料和加压空气混合物通过所述的两相射流混合喷嘴高度分散后进入所述的气液反应器中。所述醛原料和所述空气在所述气液反应器中发生氧化反应形成酸，氧化反应放出的热量通过所述气液反应器中设置的所述的换热元件被移出所述的气液反应器。

Jet type gas-liquid reactor for the preparation of acid from aldehydes and air

【技术实现步骤摘要】
利用醛原料和空气制备酸的喷射型气液反应器
本公开内容涉及一种气液反应器，特别涉及一种利用醛原料和空气制备酸的喷射型气液反应器。
技术介绍
利用空气或氧气氧化法通过醛制备酸的过程是一种以气相为分散相，液相为连续相的气液反应。适用的反应器型式主要有鼓泡塔式反应器、搅拌釜式反应器、塔式反应器等。工业上最常见的是鼓泡塔式反应器和搅拌釜式反应器。鼓泡塔式反应器是气相从塔底进入，经气体分布器自下而上以气泡形式通过液层，液相既可以从反应器顶部进料也可以从反应器底部进料，形成气液两相的逆流或并流流动，气液相接触进行反应。鼓泡塔式反应器结构简单，没有运动部件，适用于高压反应或腐蚀性物质。鼓泡塔式反应器的缺点是液体返混严重，气泡尺寸较大且易产生聚并，故传质效率低(传质效率定义为气相与液相之间物质的传递速度)并且反应物转化为目标产物的比例低，即反应选择性低。搅拌釜式反应器由于增加了搅拌装置，相比于鼓泡塔式反应器而言强化了传热和传质，但在工程上存在搅拌轴的密封问题，特别对于高温高压强腐蚀操作状况下的大型反应器而言，这一问题会更加突出。同时在动力消耗上也比一般的鼓泡塔要大。另外，搅拌釜式反应器也存着了传质效率较低并且反应物转化为目标产物的比例低，即反应选择性低的问题。
技术实现思路
为了解决现有技术中的上述一个或多个缺陷，基于本公开内容的一个方面提供一种利用醛原料和空气制备酸的气液反应器，其中所述气液反应器包括醛进料管、空气进料管、两相射流混合喷嘴及换热元件。醛原料沿所述醛进料管被引入到所述气液反应器中。加压空气沿所述空气进料管被引入到所述气液反应器中。所述醛进料管和所述空气进料管设置成所述加压空气从所述空气进料管排出后冲击从所述醛进料管排出的所述醛原料并且与被排出的醛原料在所述气流反应器中充分混合。混合在一起的所述醛原料和所述空气通过氧化反应形成酸。根据本公开内容的上述方面，在所述气液反应器中，所述醛进料管套设置在所述空气进料管中。一空气通道形成在所述醛进料管的外表面和所述空气进料管的内表面之间。一醛原料通道形成在所述醛进料管中。根据本公开内容的上述各个方面，在所述气液反应器的下部中，所述气液反应器还包括与所述醛进料管和所述空气进料管连接的两相射流混合喷嘴。所述两相射流混合喷嘴包括连接在所述醛进料管上的醛排出通道、连接在所述空气进料管上的空气排出通道和连接在所述醛排出通道和所述空气排出通道之间的连接通道。所述连接通道和所述空气排出通道呈Y字形布置。从所述醛排出通道排出的所述醛原料在通过所述连接通道后与在所述空气排出通道中的空气汇合并且混合。混合在一起的所述醛原料和所述空气形成高度分散的两相流体从所述空气排出通道排出到所述气液反应器中。根据本公开内容的上述各个方面，在所述气液反应器的下部中还设置有底部挡板。所述两相射流混合喷嘴距离所述底部挡板100至200mm。根据本公开内容的上述各个方面，在所述气液反应器的上部中设置有上管板。在所述气液反应器的下部中设置有下管板。由所述上管板、所述下管板和所述气液反应器的壳体限定一反应液腔体，其用于容纳由所述醛原料和所述空气通过氧化反应所形成的反应液。所述两相射流混合喷嘴位于所述反应液腔体中。根据本公开内容的上述各个方面，在所述气液反应器的上部中，由所述上管板和所述气液反应器的壳体限定上管箱。在所述气液反应器的下部中，由所述下管板和所述气液反应器的壳体限定下管箱。所述反应液腔体位于所述上管箱和所述下管箱之间。根据本公开内容的上述各个方面，在所述反应液腔体中设置多个换热管。在所述上管箱中设置有换热介质出口。在所述下管箱中设置有换热介质入口。换热介质从所述换热介质入口进入所述下管箱，然后通过所述换热管进入所述上管箱之后，从换热介质出口离开所述上管箱。根据本公开内容的上述各个方面，所述气液反应器还设置有从所述壳体外部延伸穿过所述上管箱、所述上管板进入到所述反应液腔体中的循环液进入管。在所述下管箱中还设置有与所述反应液腔体连通的循环液排出管。所述循环液进入管的开口位置处于所述两相射流混合喷嘴的上方。根据本公开内容的上述各个方面，所述气液反应器在其外部设置有离心泵。所述反应液在所述离心泵的泵送下在所述循环液进入管、所述循环液排出管和所述反应液腔体中循环。所述离心泵在出口设置成从所述反应液中采出一部分酸作为产物。根据本公开内容的上述各个方面，所述气液反应器在其外部还设置有循环液冷却装置，其用于冷却所述反应液。根据本公开内容的上述各个方面，在所述上管箱中还设置有与所述反应液腔体连通并且延伸出所述气液反应器的壳体的尾气排出管。根据本公开内容的上述各个方面，所述醛排出通道、所述空气排出通道和所述连接通道的孔径范围为1至10mm。根据本公开内容的上述各个方面，所述空气排出通道中的气体流速的范围为40至120m/s，气体压力降的范围为0.1至0.5MPa；所述醛排出通道中的液体流速的范围为2至10m/s，液体压力降的范围为0.05至0.5MPa。所述反应液在所述气液反应器中的反应停留时间1-5小时，反应转化率≧90％。根据本公开内容的上述各个方面，所述空气排出通道的射流角α的范围为0至30°。根据本公开内容的上述各个方面，所述尾气排出管、所述循环液进入管、所述空气进料管和所述醛进料管依次嵌套在一起并且同轴设置。根据本公开的上述内容提出了一种喷射混合型气液反应器用于醛类空气氧化制备酸的反应。通过该气液反应器将原料醛类和作为氧化气体的空气引入两相射流混合喷嘴，气液从反应器的上部送入，再从气液反应器下部的两相射流混合喷嘴高速射流而出，不需要搅拌即可有较大的湍动能，使气体充分破碎成细小的气泡，并利用流体的强烈湍动使得气泡分散到整个反应区内。该喷射混合型气液反应器不仅结构简单，同时传质效率又高，并且没有运动部件，几乎不需要维护和保养。喷嘴的位置、喷嘴的孔径尺寸、喷嘴的射流角度等结构参数影响气泡尺寸、气含率、气液分散传质效果，最终决定了气液反应器的不同性能来适应不同的生产需要。本专利技术提供的用于醛类氧化制取酸的反应器，优先用于低碳醛类空气氧化法制取低碳酸的工艺。本专利技术所提供的气液反应器核心在于采用了两相射流混合喷嘴，在装置内形成了一个高能量射流两相区，使气液两相得到有效的混合和分散，气液比表面积高，并产生剧烈湍动，极大地强化了气液传质。在强烈的湍流运动中气液两相充分混合并发生化学反应，放出反应热，强烈的气液两相湍动强化了传热，通过在气液反应器的内部设置多个换热管(换热介质循环在其中)使反应热能够被及时且快速地移出。气液反应器的上部设置循环液进入管，气液反应器的下部设置循环液排出管，反应液中一部分通过离心泵再从气液反应器下部通过气液反应器上部被送回到气液反应器内部，形成反应器的外循环系统，其目的在于减小气液反应本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种利用醛原料和空气制备酸的喷射型气液反应器，其中所述气液反应器包括醛进料管和空气进料管；/n醛原料沿所述醛进料管被引入到所述气液反应器中；/n加压空气沿所述空气进料管被引入到所述气液反应器中；/n所述醛进料管和所述空气进料管设置成所述加压空气从所述空气进料管排出后冲击从所述醛进料管排出的所述醛原料并且与被排出的醛原料在所述气流反应器中充分混合；/n混合在一起的所述醛原料和所述空气通过氧化反应形成酸。/n

【技术特征摘要】
1.一种利用醛原料和空气制备酸的喷射型气液反应器，其中所述气液反应器包括醛进料管和空气进料管；
醛原料沿所述醛进料管被引入到所述气液反应器中；
加压空气沿所述空气进料管被引入到所述气液反应器中；
所述醛进料管和所述空气进料管设置成所述加压空气从所述空气进料管排出后冲击从所述醛进料管排出的所述醛原料并且与被排出的醛原料在所述气流反应器中充分混合；
混合在一起的所述醛原料和所述空气通过氧化反应形成酸。


2.根据权利要求1所述的气液反应器，其中
在所述气液反应器中，所述醛进料管套设置在所述空气进料管中；
一空气通道形成在所述醛进料管的外表面和所述空气进料管的内表面之间；
一醛原料通道形成在所述醛进料管中。


3.根据权利要求2所述的气液反应器，其中
在所述气液反应器的下部中，所述气液反应器还包括与所述醛进料管和所述空气进料管连接的两相射流混合喷嘴；
所述两相射流混合喷嘴包括连接在所述醛进料管上的醛排出通道、连接在所述空气进料管上的空气排出通道和连接在所述醛排出通道和所述空气排出通道之间的连接通道；
所述连接通道和所述空气排出通道呈Y字形布置；
从所述醛排出通道排出的所述醛原料在通过所述连接通道后与在所述空气排出通道中的空气汇合并且混合；
混合在一起的所述醛原料和所述空气形成高度分散的两相流体从所述空气排出通道排出到所述气液反应器中。


4.根据权利要求3所述的气液反应器，其中
在所述气液反应器的下部中还设置有底部挡板；
所述两相射流混合喷嘴距离所述底部挡板100至200mm。


5.根据权利要求3所述的气液反应器，其中
在所述气液反应器的上部中设置有上管板；
在所述气液反应器的下部中设置有下管板；
由所述上管板、所述下管板和所述气液反应器的壳体限定一反应液腔体，其用于容纳由所述醛原料和所述空气通过氧化反应所形成的反应液；
所述两相射流混合喷嘴位于所述反应液腔体中。


6.根据权利要求5所述的气液反应器，其中
在所述气液反应器的上部中，由所述上管板和所述气液反应器的壳体限定上管箱；
在所述气液反应器的下部中，由所述下管板和所述气液反应器的壳体限定下管箱；
所述反...

【专利技术属性】
技术研发人员：陶然，石建明，张绍军，马海洪，秦莉，左杰，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：天津;12