一种气升-射流式多段环流反应器制造技术

本发明专利技术涉及一种气升-射流式多段环流反应器，其特征在于：它包括一塔体，塔体底部设置有塔底气体分布器，塔体内设置有分成多段的导流筒，导流筒相邻段之间的间隙中设置有射流分布器；塔体外部设置有液体泵和气体压缩机，液体泵的一端通过管路连接液体源，另一端通过管路连接射流分布器，气体压缩机的一端通过气体输入管路连接气体源，另一端通过两条气体输出管路分别对应连接射流分布器和塔底气体分布器。本发明专利技术具有气升和射流两种推动流体沿导流筒循环的作用，增加了环流推动力和局部扰动，使传质系数和传质比表面积显著增加，对于较高黏度的液体仍可获得较高环流液速以及良好的传质效果，在气液两相体系或气、液、固三相的化学与生物反应领域有广泛的应用前景。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种应用于化学和生物反应工程领域的反应器，特别是关于一种用于较高黏度气液两相或者气、液、固三相反应或分离的气升-射流式多段环流反应器。
技术介绍
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、固三相均勻混合， 得到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、液反应和分离过程中有广泛的应用。传统气升式环流反应器中，气泡上升过程中不断聚并变大，带来两个不利影响1) 大气泡受到的浮力大而液体的曳力小，不能被环流带到下降段，使下降段、尤其是底部气含率非常小；2)气液界面积减小，对传质不利。为解决这个问题，专利CN1435275A公开了一种多级的环流反应器，通过将导流筒分成多段而形成不同高度的环流，有效改善了下降段气含率分布，并在污水处理、生化反应、气体吸收等领域开展了广泛的应用研究。但对一些黏度较高流体的气液混合体系，多级环流反应器的气液混合强度和气体的分布仍然不够理想。射流是在鼓泡塔中形成环流，强化气液传质的另一种方式(射流式环流反应器)， 多用于液固或纯液相反应体系，有上喷和下喷两种形式，例如专利C拟858636Y报道了液固射流反应器用于污水的厌氧处理过程，期刊CHEMICAL ENGINEERINGCOMMUNICATIONS第192 卷第3期上报道了 Wen JP等将射流反应器用于imidacloprid(批虫啉)的直接合成。射流环流也用于纯气相反应，如专利CN101372463报道了利用环流使胺蒸气与光气快速混合， 制备异氰酸酯的方法。射流反应器在气液反应中也有一些应用。例如，专利CN101244868 报道了一种射流曝气污水处理反应器，在期刊CHEMIE INGENIEUR TECHNIK第82卷第3期等报道了 Wiedemann M等开发的一种新型射流环流反应器及其在多相反应中的应用。对于一些较高黏度流体，射流环流反应器表现出一定优势；同时，射流也被广泛的用以增加局部扰动。但是对于气液反应器体系，单独采用射流，能耗高，反应器较高时气液分布不够理想。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术的目的是提供一种能应用于黏度较高的气液体系，获得更加均勻的气液分布和更高的体积传质系数的气升-射流式多段环流反应器。为实现上述目的，本专利技术采取以下技术方案一种气升-射流式多段环流反应器， 其特征在于它包括一用于盛液体的塔体，所述塔体的底部设置有塔底气体分布器，所述塔体内设置有导流筒，导流筒设置成多段，所述导流筒相邻段之间的间隙中设置有射流分布器；所述塔体外部设置有液体泵和气体压缩机，所述液体泵的一端通过液体输入管路连接液体源，另一端通过液体输出管路连接所述射流分布器，所述气体压缩机的一端通过气体输入管路连接气体源，另一端通过两条气体输出管路分别对应连接所述射流分布器和所述塔底气体分布器。所述射流分布器包括一筒体，所述筒体的侧壁连接所述液体泵上的液体输出管路，底端连接所述气体压缩机上的气体输出管路，所述筒体的顶部设置成锥形，所述锥形面上间隔设置有若干柱状的喷咀或者间隔设置有若干喷射孔。所述射流分布器包括一筒体，所述筒体的侧壁连接所述液体泵上的液体输出管路，底端连接所述气体压缩机上的气体输出管路，所述筒体顶部通过管路连接环状喷管，所述环状喷管上间隔设置有若干喷射孔。所述喷咀和喷射孔的初射方向与所述塔体轴线的夹角为30° 45°，所述射流分布器直径不大于导流筒直径的0. 6倍，所述射流分布器设置在位于所述导流筒总高度0. 4 0. 65倍的高度范围内，且所述喷咀和喷射孔所在平面不低于上方所述导流筒端的下沿。所述塔体的高度与直径比为8 20 ；所述导流筒与所述塔体的直径比为0. 6 0. 8 ；所述导流筒的高度与所述塔体的高度比为0. 7 0. 9 ；所述导流筒的下沿到所述塔体底端的间隙高度与所述导流筒的直径比为1 2. 5 1.2 1 ；所述导流筒相邻两段之间间隙的高度与所述塔底间隙高度比为1 4 1 2。上述一种气升-射流式多段环流反应器的使用方法，其包括以下步骤通过液体泵将液体喷射到塔体内的射流分布器；同时，通过气体压缩机将气体分成两部分喷射入塔体内，一部分通过塔底气体分布器喷入塔体底部的导流筒内，另一部分与液体泵泵入的射流液体混合，通过位于导流筒相邻段之间间隙的射流分布器喷入塔体的中上部，在塔体内形成气升和射流两种推动流体沿导流筒循环作用。从塔底气体分布器和从所有射流分布器喷入塔体内的气体总量比为1 1 4 1，射流中液体和气体的体积比为1 3 1 1 ；射流分布器的射流出口线速为5m/ s 24m/s ；射流分布器喷入塔体内的射流液体是液相进料或循环使用塔体内的液相物料。本专利技术由于采取以上技术方案，其具有以下优点1、本专利技术通过空气压缩机分两部分向塔体内喷射气体，一部分气体通过塔底气体分布器喷入塔体底部的导流筒内，另一部分气体与液体泵泵入的射流液体混合，通过位于导流筒相邻段之间间隙的射流分布器喷入塔体的中上部，从射流分布器中喷射气液混合流具有三个优点1)其引入的动能增加了环流的推动力，对较高黏度流体，仍可获得一定的环流液速，保证塔体内的气液混合和传质效果；幻其引入的气体补充了上升段的气体量，对气升式环流也有作用；幻射流初射角和气泡上升方向有一定夹角，增加了气泡上升过程中的扰动和流体湍动，从而可有效抑制气泡的聚并，使气液分布更加均勻；上述作用使气液传质面积增加，传质系数提高。2、本专利技术由于在塔体底部设置有塔底气体分布器，用于向塔体内喷射气体，从塔底气体分布器喷入的气体是建立气升式环流的重要因素，因此，具有气升式环流反应器能耗低、气液分布均勻的优点。本专利技术具有气升和射流两种推动流体沿导流筒循环的作用，增加了环流推动力，增加了局部扰动，使传质系数和传质比表面积显著增加，对于较高黏度的液体仍可获得较高环流液速以及良好的传质效果，在气液两相体系或气、液、固三相的化学与生物反应领域有广泛的应用前景。附图说明图1是本专利技术结构示意图图2是本专利技术射流分布器形式一结构示意3是本专利技术射流分布器形式二结构示意4是本专利技术射流分布器形式三结构示意5是本专利技术实施例一环流液速和液相体积传质系数关系6是本专利技术实施例二环流液速和液相体积传质系数关系图具体实施例方式下面结合附图和实施例对本专利技术进行详细的描述。如图1所示，本专利技术包括一塔体1，塔体1内装有液体，塔体1的底部设置有塔底气体分布器2，塔体1的侧壁设置有液体出口 3，塔体1内设置有导流筒4，导流筒4可以分成若干段(图1中所示的导流筒4分为三段，仅以此为例，但不限于此)，导流筒4相邻段之间的间隙5中设置有射流分布器6。塔体1的外部设置有液体泵7和气体压缩机8，液体泵7 的一端通过液体输入管路连接液体源，另一端通过液体输出管路连接射流分布器6，气体压缩机8的一端通过气体输入管路连接气体源，另一端通过两条气体输出管路分别连接射流分布器6和塔底气体分布器2。本专利技术的射流分布器6可以设置在导流筒4任一对相邻段之间的间隙5中，射流分布器6可以设置一个，对于大型的、高度较高的多级环流反应器，也可在导流筒4多对相邻段之间的间隙5中分别设置一个本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种气升－射流式多段环流反应器，其特征在于：它包括一用于盛液体的塔体，所述塔体的底部设置有塔底气体分布器，所述塔体内设置有导流筒，导流筒设置成多段，所述导流筒相邻段之间的间隙中设置有射流分布器；所述塔体外部设置有液体泵和气体压缩机，所述液体泵的一端通过液体输入管路连接液体源，另一端通过液体输出管路连接所述射流分布器，所述气体压缩机的一端通过气体输入管路连接气体源，另一端通过两条气体输出管路分别对应连接所述射流分布器和所述塔底气体分布器。

【技术特征摘要】
1.一种气升-射流式多段环流反应器，其特征在于它包括一用于盛液体的塔体，所述塔体的底部设置有塔底气体分布器，所述塔体内设置有导流筒，导流筒设置成多段，所述导流筒相邻段之间的间隙中设置有射流分布器；所述塔体外部设置有液体泵和气体压缩机， 所述液体泵的一端通过液体输入管路连接液体源，另一端通过液体输出管路连接所述射流分布器，所述气体压缩机的一端通过气体输入管路连接气体源，另一端通过两条气体输出管路分别对应连接所述射流分布器和所述塔底气体分布器。2.如权利要求1所述的一种气升-射流式多段环流反应器，其特征在于所述射流分布器包括一筒体，所述筒体的侧壁连接所述液体泵上的液体输出管路，底端连接所述气体压缩机上的气体输出管路，所述筒体的顶部设置成锥形，所述锥形面上间隔设置有若干柱状的喷咀或者间隔设置有若干喷射孔。3.如权利要求1所述的一种气升-射流式多段环流反应器，其特征在于所述射流分布器包括一筒体，所述筒体的侧壁连接所述液体泵上的液体输出管路，底端连接所述气体压缩机上的气体输出管路，所述筒体顶部通过管路连接环状喷管，所述环状喷管上间隔设置有若干喷射孔。4.如权利要求2或3所述的一种气升-射流式多段环流反应器，其特征在于所述喷咀和喷射孔的初射方向与所述塔体轴线的夹角为30° 45°，所述射流分布器直径不大于导流筒直径的0. 6倍，所述射流分布器设置在位于所述导流筒总高度0. 4 0. 65倍的高度范围内，且所述喷咀和喷射孔所在平面不低于上方所述导流筒端的下沿。5.如权利要求1或2或3所述的一种气升-射流式多段环流反应器，其特征在于所述塔体的高度与...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋国强，王于杰，唐世福，丁富新，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：11