垂直折流气循环式化学反应器及其应用方法技术

本发明专利技术公开了一种垂直折流气循环式化学反应器及其应用方法，它包括至少由两级反应罐组成，第一级反应罐的底部设置有一个三通管进口，其顶部通过导流管与下一级反应罐的底部相连通，在位于第一级和中间级的每个反应罐顶部的导流管上通过三通管联通有一带有气泵的循环管，该循环管的另一管口与本级的反应罐下部相连通；在末级反应罐的顶部开设有出气口和出液口。应用方法包括将气、液反应物经设置在所述第一级反应罐底部的三通管混合后进入第一级反应罐内进行化学反应；在反应罐内进行气液反应之后，气体在气液分离器中分相，气体经过所述气泵、循环管返回到本级反应罐底部进行二次反应；经过一级反应后的气液混合物通过导流管进入到下一级反应罐内进行反应依次直到最后一级。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种可广泛应用于化学反应工程中的化学反应设备及其应用方法，具体的说是涉及一种。为实现上述目的，本专利技术可采取下述技术方案本专利技术所述的化学反应器包括至少由两级反应罐组成，第一级反应罐的底部设置有一个三通管进口，其顶部通过导流管与下一级反应罐的底部相连通，在位于第一级和中间级的每个反应罐顶部的导流管上，通过三通管联通有一带有气泵的循环管，该循环管的另一管口与本级的反应罐下部相连通；在末级反应罐的顶部开设有出气口和出液口。在所述反应罐内充填有惰性填料，当然也可充填反应性填料；为进一步提高反应效果，在所述反应罐外壁上包附有加热介质层。本专利技术所述的化学反应器的应用方法包括(a)、将气、液反应物经设置在所述第一级反应罐底部的三通管混合后进入第一级反应罐内进行化学反应；(b)、在反应罐内进行气液反应之后，气体在气液分离器中分相，气体经过所述气泵、循环管返回到本级反应罐底部进行二次反应；(c)、经过一级反应后的部分气液混合物通过导流管进入到下一级反应罐内进行化学反应，依次直到最后一级反应罐，气体从最后一级反应罐顶部的出气口排出，液体从该反应罐上部出液口排出。上述反应罐的操作压力可以分为高压(5MPa以上)、中压(5MPa--1MPa)、低压(1MPa--0.01MPa)和微压(小于0.01MPa)；对于用氧化能力低的空气作为氧化剂的反应过程一般采用高压，对于固相催化及液相催化空气氧化的反应过程一般用中压，对于采用一般氧化剂进行氧化的时候用低压，采用强氧化剂氧化时用微压，微压反应时压力一般来自液相净液柱压力，而其它情况需要利用最后一级的压力调节阀来完成压力的控制。设置在所述反应罐内的填料根据反应性不同可分成两类惰性填料和反应性填料，前者仅为了提高气液湍流增强传质效果，而后者则为反应催化剂，催化剂载体或反应剂，作为惰性载体的填料包括不锈钢材质的各类化工填料，陶瓷材质的各类化工填料，塑料材质的各类化工填料，以及其他满足操作条件的填料，作为反应性填料常用金属氧化物类催化剂及载体，活性碳类催化剂及载体，天然及人造沸石分子筛催化剂及载体，及固体反应剂如铁屑等还原反应剂和脱硫剂。气液分离罐应考虑气液比的大小，保证分相较彻底，尽量减少液体夹带进入气泵内，选择有效容积时按气体停留时间为2-3分钟考虑。本专利技术的突出创新点在于采用本级循环方式提高气体利用率，同时还将未完全反应的气体与液体并流向下输送到第二级反应器的底部，进行第二级的化学反应，尤其重要的是在向下输送气液混合物时，由于气体受浮力要向上运动，而液体靠压力向下运动，此时的相对运动趋势有效的提高了气液湍流及气液反应时间，该反应时间可以根据气液流量，气液比和管径有效的控制以达到不同的反应时间要求，通过如此的多级反应过程，使气体利用率可达到95％以上，气液传质速率也得到大大地提高，同时也有效降低了生产成本，减少了有害气体对环境的污染。本专利技术所述的使用方法包括(a)、将气、液反应物经设置在所述第一级反应罐1底部的三通管混合后进入第一级反应罐1内进行化学反应；(b)、在反应罐1内进行气液反应之后，气体在气液分离器中分相，气体经过所述气泵3、循环管4返回到本级反应罐1底部进行二次反应；(c)、经过一级反应后的气液混合物通过导流管2进入到下一级反应罐1内进行化学反应，依次直到最后一级反应罐1，气体从最后一级反应罐1顶部的出气口5排出，液体从该反应罐1上部出液口6排出。上述反应罐1的操作压力可以分为高压(5MPa以上)、中压(5MPa--1MPa)、低压(1MPa--0.01MPa)和微压(小于0.01MPa)；对于用氧化能力低的空气作为氧化剂的反应过程一般采用高压，对于固相催化及液相催化空气氧化的反应过程一般用中压，对于采用一般氧化剂进行氧化的时候用低压，采用强氧化剂氧化时用微压，微压反应时压力一般来自液相净液柱压力，而其它情况需要利用最后一级的压力调节阀来完成压力的控制。设置在所述反应罐1内的填料根据反应性不同可分成两类惰性填料和反应性填料，前者仅为了提高气液湍液增强传质效果，而后者则为反应催化剂，催化剂载体或反应剂，作为惰性载体的填料包括，不锈钢材质的各类化工填料，陶瓷材质的各类化工填料，塑料村质的各类化工填料，以及其他满足操作条件的填料，作为反应性填料常用金属氧化物类催化剂及载体，活性碳类催化剂及载体，天然及人造沸石分子筛催化剂及载体，及固体反应剂如铁屑等还原反应剂和脱硫剂。气液分离罐应考虑气液比的大小，保证分相较彻底，尽量减少液体夹带进入气泵3内，选择有效容积时按气体停留时间为2-3分钟考虑。权利要求1.一种垂直折流气循环式化学反应器，包括至少由两级反应罐(1)组成，其特征在于在第一级反应罐(1)的底部设置有一个三通管进口，其顶部通过导流管(2)与下一级反应罐(1)的底部相连通，在位于第一级和中间级的每个反应罐(1)顶部的导流管(2)上通过三通管联通有一带有气泵(3)的循环管(4)，该循环管(4)的另一管口与本级的反应罐(1)下部相连通；在末级反应罐(1)的顶部开设有出气口(5)和出液口(6)。2.根据权利要求1所述的垂直折流气循环式化学反应器，其特征在于在所述反应罐(1)内充填有惰性填料。3.根据权利要求1所述的垂直折流气循环式化学反应器，其特征在于在所述反应罐(1)内充填有反应性填料。4.根据权利要求1所述的垂直折流气循环式化学反应器，其特征在于在所述反应罐(1)外壁上包附有加热介质层。5.根据权利要求1所述化学反应器的使用方法，其特征在于它包括(a)、将气、液反应物经设置在所述第一级反应罐(1)底部的三通管混合后进入第一级反应罐(1)内进行化学反应；(b)、在反应罐(1)内进行气液反应之后，气体在气液分离器中分相，气体经过所述气泵(3)、循环管(4)返回到本级反应罐(1)底部进行二次反应；(c)、经过一级反应后的气液混合物通过导流管(2)进入到下一级反应罐(2)内进行化学反应，依次直到最后一级反应罐(1)，气体从最后一级反应罐(1)顶部的出气口(5)排出，液体从该反应罐(1)上部出液口(6)排出。6.根据权利要求5所述的使用方法，其特征在于所述反应罐(1)的操作压力可以分为高压(5MPa以上)、中压(5MPa--1MPa)、低压(1MPa--0.01MPa)和微压(小于0.01MPa)；对于用氧化能力低的空气作为氧化剂的反应过程一般采用高压，对于固相催化及液相催化空气氧化的反应过程一般用中压，对于采用一般氧化剂进行氧化的时候用低压，采用强氧化剂氧化时用微压，微压反应时压力一般来自液相净液柱压力，而其它情况需要利用最后一级的压力调节阀来完成压力的控制。7.根据权利要求5所述化学反应器的使用方法，其特征在于设置在所述反应罐(1)内的填料根据反应性不同可分成两类惰性填料和反应性填料，前者仅为了提高气液湍流增强传质效果，而后者则为反应催化剂，催化剂载体或反应剂，作为惰性载体的填料包括不锈钢材质的各类化工填料，陶瓷材质的各类化工填料，塑料材质的各类化工填料，以及其他满足操作条件的填料，作为反应性填料常用金属氧化物类催化剂及载体，活性碳类催化剂及载体，天然及人造沸石分子筛催化剂及载体，及固体反应剂如铁屑等还原反应剂和脱硫剂。8.根据权利要求1所述的使用方法，其本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种垂直折流气循环式化学反应器，包括至少由两级反应罐（１）组成，其特征在于：在第一级反应罐（１）的底部设置有一个三通管进口，其顶部通过导流管（２）与下一级反应罐（１）的底部相连通，在位于第一级和中间级的每个反应罐（１）顶部的导流管（２）上通过三通管联通有一带有气泵（３）的循环管（４），该循环管（４）的另一管口与本级的反应罐（１）下部相连通；在末级反应罐（１）的顶部开设有出气口（５）和出液口（６）。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：周喜荣，冯波，张晓燕，
申请(专利权)人：周喜荣，冯波，张晓燕，
类型：发明
国别省市：41[中国|河南]