一种气升式环流反应器制造技术

一种具有多孔导流筒的环流反应器，用于气液两相反应或气液固三相反应，属于化学反应工程领域。所述多孔导流筒的主要特征为导流筒由封闭段和开孔段构成，下部为封闭段，上部为开孔段，开孔段上按一定比例开有分布孔，气体和液体均可从孔中流出。当气体经气体分布器进入导流筒内后，气体和液体在从导流筒开孔段的气体分布孔和导流筒顶部流出，向下由导流筒的底部进入导流筒，形成环流。从导流筒开孔段流出的气体可在流体的携带下下降到反应器底部，即使在反应器高径比较大的情况下，也可使反应器底部具有较高的气含率。因此采用多孔导流筒可以突破传统的环流反应器对高径比的限制，满足工业应用中对环流反应器的高径比的要求。

【技术实现步骤摘要】
一种气升式环流反应器
一种用于气、液两相或者气、液、固三相反应的反应器，属于化学反应工程 领域，具体的说，是一种具有多孔导流筒结构的气升式环流反应器。技术背景基于鼓泡式反应器发展起来的气升式环流反应器，是在鼓泡反应器内加入内 构件导流筒，使流体在反应器内产生围绕导流筒的循环流动，从而实现气、液、 固三相均匀混合，且可获得较高的相间传质系数，其在生物发酵过程、污水处理 过程等很多气、液、固三相反应以及气、液吸收反应中有广泛的应用。一般情况下，气升式环流反应器的高径比较小，为6 8左右。当高径比继续 增加时，由于反应器较高，则反应器塔体和导流筒间的环隙中下部的气含率非常 小，从而气液接触面积减小，反应器的利用效率下降。然而，在很多工业应用中， 需要采用大高径比的气升式环流反应器， 一方面有效节省占地面积，另一方面， 对于很多高温高压反应，反应器的直径往往有一定限制，需要通过提高高径比则 增加反应器的体积。提高气升式环流反应器高径比的困难在于如何保证导流筒和反应器塔体间 的环隙下部有足够的气含量。专利CN1435275A报道了一种多级的环流反应器， 通过将导流筒分级，来提高反应器底部的气含率，从而提高反应器的效率，表明 通过改善导流筒的结构，可以改善气含率在轴向的分布。
技术实现思路
本专利技术的目的在于在传统的气升式环流反应器的基础上，提出一种改进的 气升式环流反应器，反应器包括一个多孔导流筒,，该导流筒能够在反应器高度较 高的情况下，保证反应器底部足够的气含率，突破传统的气升式环流反应器对高 径比的限制。该反应器可用于需要提高高径比的气、液反应或者气、液、固三相 反应中。本专利技术是这样实现的-反应器包括塔体l、多孔导流筒2和气体分布器3。导流筒2位于塔体的内 部，和塔体同轴心，气体分布器位于塔体的内部，导流筒的下方。本专利技术中的导 流筒2和一般气升式环流反应器的导流筒不同，由封闭段和开孔段构成，导流筒比例开有分布孔，气体和液体均可从孔中流出。 为实现本专利技术的目的，本专利技术采取了下面的技术方案塔体1反应段总高和直径比为5~20，多孔导流筒2的平均内径(和导流筒 等体积等高的圆柱体的直径)和塔体1的内径比为0.5~0.8，导流筒2和塔体1 反应段总高比为0.6 1。导流筒2由开孔段和封闭段构成。底部为封闭段，上部为开孔段。开孔段上 开有圆形分布孔，开孔总面积和导流筒的截面积比为0.3-2，开孔段高度和导流 筒总高度的比为0.3 0.65。导流筒2的开孔段可以是圆柱形的，也可以是上端直径略大于下端直径的园 台形。如果为圆台形，导流筒开孔段上端直径和下端直径的比为1~1.2。导流筒2的开孔段的开孔，可以是均布的，也可以是开孔数由下到上递减。导流筒2、塔身1和气体分布器三者的关系为导流筒2和塔体1同轴心， 气体分布器3位于反应器底部，其上端不低于导流筒2的下沿。本专利技术气升式环流反应器的特点为1) 本专利技术的气升式环流反应器由塔体、导流筒和气体分布器构成，导流筒 包括开孔段和封闭段，底部为封闭段，上部为开孔段。2) 气体经气体分布器首先进入导流筒内，气体和液体在从导流筒开孔段的 分布孔和导流筒顶部流出，向下由导流筒的底部进入导流筒，而形成环流。从导 流筒开孔段流出的气体可在流体的携带下下降到反应器底部，即使在反应器高径 比较大的情况下，也可使反应器底部具有较高的气含率。3) 本专利技术气升式环流反应器中特殊设计的导流筒，可以在反应器高径比较 大的情况下，保证反应器环隙的底部有足够的气含率，从而可提高反应器的效率。4) 本专利技术气升式环流反应器中特殊设计的导流筒，可以增强气、液或者气、 液、固混合，强化气液传质。附图说明附图1是本专利技术环流反应器结构图1-塔体2-多孔导流筒3-气体分布器附图2是本专利技术环流反应器多孔导流筒结构图之一附图3是本专利技术环流反应器多孔导流筒结构图之二附图4是本专利技术环流反应器多孔导流筒结构图之三附图5是本专利技术环流反应器内流体流动状态示意图附图6是不同空塔气速下，本专利技术环流反应器环隙气含率的轴向分布附图7是开孔总面积和导流筒截面积的比不同时，本专利技术环流反应器环隙气含率的轴向分布附图8是导流筒开孔段高度不同时，本专利技术环流反应器环隙气含率的轴向分布具体实施方式下面结合附图对本专利技术进行详细描述。如图l所示，环流反应器由塔体l，位于塔体内部、和塔体同轴的多孔导流筒2，以及位于导流筒的下方气体分布器3构成。导流筒2和一般气升式环流反 应器的导流筒不同，分为封闭段和开孔段，底部为封闭段，上部为开孔段。在导 流筒的开孔段上按一定比例开有分布孔，气体和液体均可从孔中流出。气体分布 器3位于反应器底部中心位置，其上端不低于导流筒2的下沿。如图2、图3、图4所示，导流筒的开孔段可以是圆柱形体的，或者上端大 于下端的园台形的(图4)。开孔段的开孔可以是均布在开孔段的导流筒侧壁上 的(如图2),也可以开孔数由下向上递减(如图3)。导流筒的封闭段均为圆柱 形。当气体由分布器3进入反应器后，首先使导流筒2内的气含率提高、气液混 合相的密度减小，在密度差和气体喷射的作用下，导流筒内部的气液混合相向上 运动，在气含率和流体流动的共同作用下，在距离反应器底部一定高度之上，导 流筒内的混合相所产生的压强，小于导流筒外混合相所产生的压强，此时，液体 将携带气体由导流筒上的开孔流出，和环隙中向下流动的流体汇合，并携带气体 向下流动，在整个开孔段上，形成由导流筒侧壁流出，从反应器底部流入导流筒 的环流，如图5所示。由于一部分气体从导流筒的开孔段流出，一方面这些气体距离反应器底部较 近，另一面分布孔的再分散作用在一定程度上阻止了气泡的聚并，而增加了流体 的湍动，从而使得大量的气泡可以到达反应器环隙的底部，使反应器环隙底部的 气含率明显提高。反应器环隙气含率轴向的分布，可以通过改变导流筒的开孔段的长度、开孔 的总面积、孔的分布方式以及导流筒开孔段的形状来调整。例如，采用上端大于 下端的园台形的开孔段，由于在导流筒上部环隙的流道面积减小，因而可以使更 多的流体和气体从导流筒侧壁的孔中流出，从而提高环隙中下部的气含率。为取 得同样的效果，也可以采用开孔数由下向上递减的方法。下面介绍本专利技术的几个实施例，但本专利技术的保护范围，并不局限于下面的实 施例。实施例1本实施例为180L的环流反应器中的流体力学状况。反应器塔体高 3000mm，内径为270mm。导流筒高2200mm，内径为210mm，导流筒下沿距离 反应器底部为100mm。导流筒开孔段为圆柱形，高1300mm，均匀开有1120个 直径为5mm的圆孔，开孔总面积为导流筒截面积的61%。在反应器中装填含有 0.5%乙醇的水后，不同空塔气速下反应器的整体气含率(与相同结构但导流筒不 开孔的反应器比照)见表l,环隙气含率沿轴向的分布(在气速m(^1.44cnvs") 下见图6 (与相同结构但导流筒不开孔的反应器比照)。表1不同空塔气速下反应器的整体气含率<table>table see original document page 6</column></row><table>实施例2本实施例为180L的环流反应器中，开孔面积对反应器中的流体力 学状况的影响。反本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种气升式环流反应器，包括塔体１、导流筒２、气体分布器３，导流筒位于塔体１内部与塔体１同轴，气体分布器位于导流筒下方。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：姚小利，丁富新，汪洋，蒋国强，李晓强，刘建新，王保正，周启惠，
申请(专利权)人：中国石化扬子石油化工有限公司，
类型：发明
国别省市：84[中国|南京]