專利名稱：使用需要量反應(yīng)氣體的間歇式反應(yīng)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于液-氣反應(yīng)的方法和設(shè)備，其中基本上所有的反應(yīng)氣體在反應(yīng)中都被利用，而且不需要反應(yīng)容器連續(xù)放空。
液-氣反應(yīng)和反應(yīng)器被用于許多實(shí)際的商業(yè)用途中，特別是通過(guò)有機(jī)物液體與空氣、純氧或其混合物反應(yīng)由該有機(jī)物制備氧化產(chǎn)品。典型的液-氣操作在罐或塔中進(jìn)行，其中反應(yīng)氣體在接近罐底處鼓泡。利用機(jī)械攪拌改善液-氣間的傳質(zhì)，改善熱交換，和/或使固體催化劑在反應(yīng)混合物中保持懸浮狀態(tài)。氣泡狀態(tài)的反應(yīng)氣體直接與液體反應(yīng)，或先溶解于液體中再反應(yīng)，或兩種行為同時(shí)發(fā)生。未反應(yīng)氣體可借助于機(jī)械攪拌在液體中進(jìn)行一定程度的循環(huán)。
現(xiàn)有技術(shù)的典型反應(yīng)容器需要在反應(yīng)過(guò)程中連續(xù)放空，從而使未反應(yīng)氣體，其可以是反應(yīng)氣體或惰性氣體即氮?dú)?，不至于發(fā)生積累。反應(yīng)容器連續(xù)放空也排走了存在于液面以上容器頂部空間中的所有反應(yīng)氣體從而降低了氣體的利用率。因而，為達(dá)到最佳反應(yīng)產(chǎn)率需要更多的反應(yīng)氣體和惰性氣體。
與連續(xù)放空相關(guān)的另一個(gè)問(wèn)題是放空氣體的處理費(fèi)用高，特別是當(dāng)使用放空氣體冷凝或焚燒系統(tǒng)以避免排放溶劑時(shí)。溶劑的微量成分必須進(jìn)行處理，因?yàn)樗鼈兂３Ｊ强諝獾奈廴疚?。在小?guī)模反應(yīng)中，連續(xù)處理放空氣體往往是不經(jīng)濟(jì)的，因?yàn)榉趴諝怏w的量很少。但如果積存了足夠多的放空氣體，則可以間歇地運(yùn)行一個(gè)較大的更有效的下游工藝過(guò)程，因?yàn)橛凶銐虻姆趴諝怏w廢物。
對(duì)于溶劑揮發(fā)性低的過(guò)程，蒸氣壓往往不足以超過(guò)爆炸下限。在溶劑揮發(fā)性低的情況下，可以通過(guò)用反應(yīng)氣體使頂部空間增壓的方法進(jìn)行反應(yīng)，正象例如U.S.Patent No.4,454,077(Litz)中所公開的一種高級(jí)氣體反應(yīng)器(Advanced Gas Reactor)中那樣進(jìn)行該反應(yīng)。但是，頂部空間存在的霧滴使該空間具有可燃性，盡管沒(méi)有超過(guò)爆炸極限。
考慮到現(xiàn)有技術(shù)的問(wèn)題和缺陷，因此本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種不需要反應(yīng)容器連續(xù)放空而進(jìn)行液-氣反應(yīng)的方法和設(shè)備。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種具有更高反應(yīng)氣體利用率的液-氣反應(yīng)方法和設(shè)備以便提高反應(yīng)產(chǎn)率。
本發(fā)明的再一個(gè)目的是提供一種更有效、更經(jīng)濟(jì)的廢氣處理方法。
本發(fā)明的還一個(gè)目的是提供一種避免在液-氣反應(yīng)容器中形成霧滴以減輕爆炸危險(xiǎn)的方法和設(shè)備。
本發(fā)明的其它目的和優(yōu)點(diǎn)有一部分是顯而易見(jiàn)的，有一部分由說(shuō)明書可以看得很清楚。
首先第一方面，本發(fā)明涉及一種間歇液-氣反應(yīng)方法，它包括以下步驟(a)向反應(yīng)容器中加入所需量的液體；(b)向反應(yīng)容器中加入固定量的氣體；和(c)在基本密封的過(guò)程中攪拌液體讓氣體和液體密切接觸以便在過(guò)程中不排放氣體的情況下基本上反應(yīng)完全。該方法還可包括將反應(yīng)容器放空以釋放基本上不合上述固定量氣體的廢氣的步驟。當(dāng)反應(yīng)進(jìn)行時(shí)，本方法還可包括在步驟(c)中打開反應(yīng)容器，加入另外量的氣體，和繼續(xù)進(jìn)行基本封閉的過(guò)程的步驟?？杉尤牍潭康亩栊詺怏w以便在液體以上產(chǎn)生惰性氣氛。
另一方面，本發(fā)明涉及一種間歇液體氧化反應(yīng)方法，它包括以下步驟(a)向反應(yīng)容器中加入所需量的液體；(b)向反應(yīng)容器中加入固定量的氧氣；和(c)在基本密封的過(guò)程中攪拌液體讓液體和氧氣密切接觸以便在過(guò)程中不排放氧氣的情況下使氧化反應(yīng)基本上進(jìn)行完全。同樣也可加入固定量的惰性氣體以便在液體以上產(chǎn)生惰性氣氛。該方法還可包括將反應(yīng)容器放空以釋放基本上不含氧氣的廢氣物流的步驟。
再一方面，本發(fā)明涉及一種處理液-氣反應(yīng)產(chǎn)生的廢氣的方法，它包括的步驟有向基本封閉的反應(yīng)容器中加入需要量的液體；向反應(yīng)容器中加入固定量的氣體；在基本密封的過(guò)程中讓基本上所有的氣體和液體發(fā)生反應(yīng)；和將反應(yīng)容器放空以釋放基本上不含任何未反應(yīng)氣體的廢氣。
還一方面，本發(fā)明涉及用于進(jìn)行液-氣反應(yīng)的間歇式反應(yīng)器，它包括具有用于加入和移出液體和氣體的開口的容器；在該容器內(nèi)適合于使加入該容器中的液體和氣體密切混和的攪拌器；和一個(gè)在所述容器內(nèi)置于所述攪拌器之上具有至少一個(gè)開孔的擋板，所述擋板適合于將氣體直接由所述容器內(nèi)液面以上的頂部空間吸入并將任何未反應(yīng)氣體或在液-氣反應(yīng)過(guò)程形成的副產(chǎn)氣體進(jìn)行循環(huán)。
再一方面，本發(fā)明涉及用于液-氣反應(yīng)設(shè)備，它包括具有用于加入和排出液體和氣體的開口的容器；一根延伸進(jìn)容器的空心軸，它在容器頂部附近有入口，該入口在進(jìn)行液-氣反應(yīng)時(shí)位于液面之上；一個(gè)位于容器內(nèi)適合于將液體和氣體密切混合的攪拌器，該攪拌器安裝在空心軸與上述入口相反的端部；在攪拌器附近的一根或多根由空心軸延伸出來(lái)的排泄管；和位于容器中在攪拌器之上的擋板，它圍繞著空心軸，以便在液-氣反應(yīng)過(guò)程中任何通過(guò)擋板進(jìn)入容器頂部液面以上的未反應(yīng)氣體或副產(chǎn)氣體在攪拌器攪拌過(guò)程中通過(guò)空心軸的入口進(jìn)行循環(huán)并通過(guò)排泄管流出以便與液體反應(yīng)。
擋板優(yōu)選有一個(gè)或多個(gè)開孔，該擋板可以固定地安裝在反應(yīng)容器內(nèi)或者漂浮在容器內(nèi)液體表面上。另一實(shí)施方案包括表面有可變開孔的擋板。該設(shè)備還可包括間歇式液-氣反應(yīng)后由容器放出的廢氣用的一個(gè)儲(chǔ)罐，適合于儲(chǔ)存廢氣以便進(jìn)一步處理。該設(shè)備優(yōu)選還包括一個(gè)控制器適合于打開容器，供給另外量的氣體并繼續(xù)這一基本封閉的過(guò)程。最優(yōu)選的是，該控制器能檢測(cè)容器內(nèi)氣體大量消耗后壓力的降低，通過(guò)向容器提供另外量氣體而維持容器內(nèi)的壓力并繼續(xù)進(jìn)行這一基本封閉的過(guò)程。
在本申請(qǐng)中，提及“氧”或“氧氣”，即是指一種含氧21％(體積)以上的氣體(例如富氧空氣)。
我們相信，本發(fā)明的特征是新穎的，作為本發(fā)明特征的要素在附后的權(quán)力要求中將具體地給出。附圖只是為了便于敘述而且沒(méi)有按比例繪出。盡管如此，關(guān)于構(gòu)造和操作方法，本發(fā)明本身都可以通過(guò)參照下面結(jié)合相關(guān)附圖所做的詳細(xì)說(shuō)明得到透徹的了解，附圖中

圖1是根據(jù)本發(fā)明的反應(yīng)器一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案的截面圖。
圖1A是圖1所示反應(yīng)器優(yōu)選實(shí)施方案中使用的環(huán)形擋板一種變體的俯視圖。
圖2是根據(jù)本發(fā)明反應(yīng)器的另一優(yōu)選實(shí)施方案的截面圖。
圖3是根據(jù)本發(fā)明擋板的第一優(yōu)選實(shí)施方案的俯視圖。
圖4是根據(jù)本發(fā)明擋板的另一優(yōu)選實(shí)施方案的俯視圖。
圖5是根據(jù)本發(fā)明擋板的另一優(yōu)選實(shí)施方案的俯視圖。
在敘述本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方案時(shí)，將參照附圖的圖1-5，其中同樣的數(shù)字表示本發(fā)明同樣的部件。本發(fā)明的部件不必在附圖中按比例表示出來(lái)。
本發(fā)明涉及一種液-氣反應(yīng)方法和設(shè)備，它不需要連續(xù)排氣并且只有很少的氣體離開未反應(yīng)的液體。本發(fā)明設(shè)備可使反應(yīng)氣體連續(xù)循環(huán)，該氣體可進(jìn)入反應(yīng)容器內(nèi)液面以上的頂部空間，再回到液面以下的反應(yīng)區(qū)以便使加進(jìn)反應(yīng)容器的固定量氣體在基本封閉的液-氣反應(yīng)過(guò)程中基本上消耗掉。于是，當(dāng)反應(yīng)完成后將反應(yīng)容器放空時(shí)，放空氣體不含大量的反應(yīng)氣體，使廢氣處理更經(jīng)濟(jì)。圖1說(shuō)明優(yōu)選用于實(shí)施本發(fā)明方法的一種反應(yīng)器100。在圖1中，反應(yīng)器100包含反應(yīng)容器120，它有一個(gè)或多個(gè)進(jìn)/出口130以便提供一種將反應(yīng)氣體140和液體110加進(jìn)反應(yīng)容器中的裝置。使用攪拌器133通過(guò)葉輪138使反應(yīng)氣體140在液體110中進(jìn)行循環(huán)，該葉輪優(yōu)選能促使液-氣反應(yīng)混合物向下流動(dòng)，如反應(yīng)容器120中的箭頭所示。還應(yīng)包括一個(gè)控制器155作為監(jiān)測(cè)反應(yīng)和將另外量反應(yīng)氣體140補(bǔ)充到反應(yīng)容器120中的手段。頂部空間125是液面122以上的空間，任何未反應(yīng)的氣體和由液-氣反應(yīng)生成的副產(chǎn)氣體可以進(jìn)入該空間。
始料未及的是，環(huán)形擋板118可以在頂部空間125生成霧滴最少的情況下使反應(yīng)氣體140的未反應(yīng)的部分循環(huán)回液體110中。因?yàn)閿嚢杵?33的葉輪138使液體110向下流動(dòng)，在頂部空間125中還產(chǎn)生吸力將頂部空間125中任何氣體吸入并返回液體110中。葉輪138優(yōu)選是螺旋狀的，有一個(gè)或多個(gè)螺旋結(jié)構(gòu)，其中前端成一角度并且可以封閉在軸管中。其它軸流葉輪例如輪船葉輪或輻射葉輪也可使用。這些葉輪在技術(shù)上是已知的。在反應(yīng)中生成的副產(chǎn)氣體也被吸入液體110中，但是，反應(yīng)氣體140有另外的機(jī)會(huì)與液體110反應(yīng)以提高反應(yīng)氣體的利用率并改善反應(yīng)產(chǎn)率。
擋板118包含一個(gè)在反應(yīng)容器120內(nèi)的基本上水平的隔板，最好或固定地安裝在反應(yīng)容器內(nèi)，或漂浮在液面之上。擋板118的形狀優(yōu)選由循環(huán)液體物流和被分散的氣泡來(lái)確定以避免單個(gè)氣泡在擋板下積累到體積超過(guò)大約2cm3，優(yōu)選不要超過(guò)大約1cm3。最優(yōu)選的是擋板118的下側(cè)是錐形的而且朝開孔方向逐漸尖細(xì)，如圖1A所示。這一錐度進(jìn)一步加強(qiáng)了任何可以在擋板下被捕獲的氣泡的流動(dòng)。擋板以下基本上所有被吸入的氣體和液體都有效地參與了期望的液-氣混合和循環(huán)操作。還會(huì)受到本領(lǐng)域技術(shù)人員贊賞的是擋板上的一個(gè)或多個(gè)開孔可以如圖3、4和5所示和后面討論的那樣根據(jù)用途加以改變以便提高氣體利用率，這些開孔還包括將氣體導(dǎo)入液體的裝置。這樣，氣體和液體反應(yīng)物被混合，氣體可以在氣體不致明顯地?fù)p失的情況下循環(huán)到反應(yīng)容器中液面之上的頂部空間。擋板可以固定地安裝在反應(yīng)容器內(nèi)，也可以漂浮于容器內(nèi)液面之上。
當(dāng)液-氣反應(yīng)在反應(yīng)器100中進(jìn)行時(shí)，由于反應(yīng)氣體的消耗，在基本封閉的容器中典型地有一個(gè)壓力降低。可以用手動(dòng)操作將補(bǔ)充的反應(yīng)氣體加進(jìn)反應(yīng)容器120中，或者反應(yīng)器還包括一個(gè)控制器155?？刂破?55可以通過(guò)設(shè)定程序來(lái)檢測(cè)壓力降低、添加另外量的反應(yīng)氣體和再封閉反應(yīng)容器?？刂破鞯某绦蚩梢栽O(shè)定為當(dāng)容器的壓力降低至預(yù)定閾值以下時(shí)根據(jù)需要來(lái)提供氣體。必要時(shí)，控制器也可在反應(yīng)過(guò)程中根據(jù)需要來(lái)提供惰性氣體。這種類型的控制器在技術(shù)上是熟知的而且容易勝任。
當(dāng)反應(yīng)大部完成后，將反應(yīng)容器放空優(yōu)選進(jìn)入儲(chǔ)罐以便對(duì)廢氣進(jìn)行后續(xù)處理。如果在反應(yīng)中反應(yīng)氣體利用率高，典型地反應(yīng)氣體的放空量會(huì)很小。如此低濃度的廢氣允許廢氣積累以進(jìn)行更經(jīng)濟(jì)的廢物處理。借助擋板減少霧滴的生成也使廢氣中溶劑蒸氣的含量降低。
在本發(fā)明另一優(yōu)選實(shí)施方案中，如圖2所示反應(yīng)器200包含一個(gè)裝有液體210的反應(yīng)容器220。擋板218置于反應(yīng)容器220內(nèi)部，使得當(dāng)用液體210充填反應(yīng)容器220時(shí)，在擋板218以下形成一個(gè)反應(yīng)區(qū)215，而在擋板218以上，如果有液體的話，則形成液體的靜止部分213。擋板218可以如圖2所示置于液-氣界面222以下，或者如圖1所示漂浮在液體210之上?？梢韵蝽敳靠臻g225噴入氮?dú)饣蛄硪环N惰性氣體以便在反應(yīng)過(guò)程中提供惰性氣氛?？商峁┮粋€(gè)或多個(gè)進(jìn)/出口230以便連通反應(yīng)容器220，這些進(jìn)/出口也提供了將氣體和液體通入反應(yīng)容器220的裝置。
攪拌器233被用來(lái)引起液體210在反應(yīng)區(qū)220內(nèi)的循環(huán)。擋板218可在攪拌器233運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)阻止液體210在頂部空間225形成霧滴。攪拌器233有一根空心軸235，其一端連接于適當(dāng)?shù)尿?qū)動(dòng)設(shè)備(未表示)而另一端連接于葉輪238，該葉輪優(yōu)選能造成液體210垂直向下的流動(dòng)。
圖2的實(shí)施方案還使用排泄管250以便使基本上所有的反應(yīng)氣體240與液體210反應(yīng)。入口236開在空心軸235上可使本發(fā)明的擋板系統(tǒng)更好地排泄進(jìn)入頂部空間225的氣體240。排泄管250由軸235沿水平方向延伸進(jìn)入液體210的反應(yīng)區(qū)215。軸235在液-氣界面222以上有一個(gè)入口236，穿過(guò)該入口236連接到頂部空間225。排泄管250的長(zhǎng)度可以比反應(yīng)容器220的直徑略小，并且優(yōu)選置于葉輪238的上面一點(diǎn)。沿軸235可設(shè)置不同截面的排泄管。
通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)攪拌器233，葉輪238在反應(yīng)區(qū)215中產(chǎn)生一個(gè)向下的液體渦流和氣泡240。葉輪238產(chǎn)生的吸力將頂部空間225中的任何氣體都吸向軸235，進(jìn)入排泄管250，再進(jìn)入反應(yīng)區(qū)215，如圖2中箭頭所示。優(yōu)選將排泄管置于強(qiáng)攪拌區(qū)以便使吸力最大。于是，任何進(jìn)入頂部空間225的氣體240都通過(guò)排泄管250循環(huán)進(jìn)入反應(yīng)區(qū)215。
在液-氣反應(yīng)器200操作過(guò)程中，反應(yīng)容器220被所要求量的液體充填。反應(yīng)氣體240可通過(guò)位于液-氣界面222以下的入口加入反應(yīng)容器220中，優(yōu)選以鼓泡方式進(jìn)入反應(yīng)區(qū)215，或者噴入頂部空間225。一旦反應(yīng)容器220中充填了需要的液體和氣體，反應(yīng)容器220就基本上被封閉起來(lái)從而與周圍環(huán)境隔絕，導(dǎo)致真正的間歇過(guò)程，其中無(wú)論是液體還是氣體都不容許逸出。重要的是液體210的液面在入口236之上以便使反應(yīng)氣體240循環(huán)最強(qiáng)。
隨著反應(yīng)的進(jìn)行，反應(yīng)氣體大部被消耗。這在基本封閉的反應(yīng)容器中導(dǎo)致壓力降低。這時(shí)可用手動(dòng)操作向反應(yīng)容器中加入補(bǔ)充另外量的氣體。也可以使用控制器255檢測(cè)壓力降低，向反應(yīng)容器提供加入的另外量的反應(yīng)氣體，并將容器再封閉?？刂破鞯某绦蚩梢栽O(shè)定為當(dāng)容器的壓力降低至預(yù)定閾值以下時(shí)根據(jù)需要來(lái)提供氣體。必要時(shí)，控制器也可在反應(yīng)過(guò)程中提供惰性氣體。
本發(fā)明反應(yīng)器中使用的擋板優(yōu)選漂浮在液體表面上，或者固定在液面附近。擋板優(yōu)選有一系列開孔。這些孔容許由反應(yīng)生成的任何副產(chǎn)氣體和任何未反應(yīng)氣體由反應(yīng)區(qū)進(jìn)入頂部空間。任何未反應(yīng)氣體會(huì)通過(guò)擋板開孔向上鼓泡回到頂部空間并被攪拌時(shí)產(chǎn)生的吸力再吸入反應(yīng)區(qū)。在圖1所示的實(shí)施方案中，進(jìn)入頂部空間125的反應(yīng)氣體會(huì)被攪拌器133向下的渦流產(chǎn)生的吸力吸回到液體110中。在圖2所示使用排泄管250進(jìn)行循環(huán)的實(shí)施方案中，反應(yīng)氣體通過(guò)空心軸235被吸入并通過(guò)排泄管250回到反應(yīng)區(qū)215。
圖3說(shuō)明可用于實(shí)施本發(fā)明的擋板18A的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案。擋板18A有一系列開孔385，雖然也可使用如圖1所示的只有一個(gè)孔如環(huán)形開孔的擋板。擋板18A優(yōu)選漂浮在反應(yīng)容器內(nèi)的液面上以適應(yīng)液面高度的變化。圖4說(shuō)明包含雙層互相重疊的擋板18B，下層用虛線表示。將這兩層滑動(dòng)旋轉(zhuǎn)，可以改變孔485的大小。圖5說(shuō)明另一實(shí)施方案，擋板18C，其中開孔包括同心開孔505，而孔510為葉輪軸提供了一個(gè)開孔。
擋板還用于減少在攪拌液體時(shí)反應(yīng)容器頂部空間中霧滴的形成。頂部空間中霧滴的減少可降低易燃或反應(yīng)性的液體/氣體混合物例如有機(jī)液體和氧氣的混合物爆炸的可能性，特別是當(dāng)液體的閃點(diǎn)高于反應(yīng)的操作溫度時(shí)。當(dāng)使用低蒸氣壓液體時(shí)，霧滴是唯一的爆炸危險(xiǎn)。但當(dāng)使用高蒸氣壓液體時(shí)，即使沒(méi)有霧滴，蒸氣濃集也具有可燃性。當(dāng)使用高爆炸性氣體例如氧氣或氫氣時(shí)，爆炸的危險(xiǎn)性進(jìn)一步增加。用擋板減少霧滴在頂部空間的形成可減少用氣體例如氮?dú)庠陧敳靠臻g造成惰性氣氛的需要，同時(shí)還降低了進(jìn)入頂部空間反應(yīng)氣體的量。
根據(jù)所需反應(yīng)，典型的氣體包括空氣、氧、氫、鹵化氫、一氧化碳、二氧化碳、氨、溴、氯、碘、氟、蒸汽、水蒸氣、氮的氧化物、硫的氧化物，以及它們的混合物。在氧化反應(yīng)中，實(shí)施本發(fā)明時(shí)優(yōu)選用氧而不用空氣。本發(fā)明的高氣體利用率大大減少了任何爆炸危險(xiǎn)，因?yàn)殪F滴的生成被抑制并且頂部空間殘留很少的氧，用較少的惰性氣體例如氮便可惰性化。例如，可以用惰性氣體如氮、氬或氦吹洗和充填頂部空間以在其中建立惰性氣氛。由于本發(fā)明只允許即便有也是非常少的氣體進(jìn)入頂部空間，所以只需要少量惰性氣體。如果液體的蒸氣壓低于爆炸極限，該設(shè)備可以不用惰性氣體吹洗而進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)。在使用排泄管進(jìn)行反應(yīng)氣體循環(huán)的場(chǎng)合，擋板可以不要，因?yàn)殪F滴引起的爆炸可被頂部空間中存在的惰性氣體所阻止。在反應(yīng)過(guò)程中，可以根據(jù)需要提供惰性氣體。
隨著反應(yīng)的進(jìn)行，反應(yīng)氣體被基本上消耗掉。這會(huì)導(dǎo)致基本封閉的反應(yīng)容器中的壓力下降。此時(shí)可用手動(dòng)方式向反應(yīng)容器中加入另外量的氣體。也可提供一臺(tái)控制器255來(lái)檢測(cè)壓力的下降，向反應(yīng)容器提供另外量的反應(yīng)氣體并將容器再封閉。控制器的程序可以設(shè)定為當(dāng)容器的壓力降低至預(yù)定閾值以下時(shí)根據(jù)需要來(lái)提供氣體?？刂破饕部稍诜磻?yīng)過(guò)程中根據(jù)需要來(lái)提供惰性氣體。
當(dāng)反應(yīng)大部完成后，將反應(yīng)容器放空優(yōu)選進(jìn)入儲(chǔ)罐以便對(duì)廢氣進(jìn)行后續(xù)處理。如果在反應(yīng)中反應(yīng)氣體利用率高，典型地反應(yīng)氣體的放空量將很小。此外，如此低濃度的廢氣允許廢氣積累以進(jìn)行更經(jīng)濟(jì)的廢物處理。借助擋板減少霧滴的生成也使廢氣中溶劑蒸氣的含量降低。
本發(fā)明達(dá)到了上述目的。本發(fā)明方法提供了一種方法，可在液-氣反應(yīng)中將反應(yīng)氣體基本上全部利用上，從而不再需要連續(xù)放空。不需要連續(xù)放空使廢氣處理更經(jīng)濟(jì)，因?yàn)榉磻?yīng)容器中僅留下少量未反應(yīng)的氣體。本發(fā)明的設(shè)備將與葉輪的空心軸相結(jié)合的排泄管，與含有一個(gè)或多個(gè)開孔的擋板結(jié)合使用以加強(qiáng)液-氣反應(yīng)中所用氣體的循環(huán)。
雖然結(jié)合具體的實(shí)施方案對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了專門描述，很顯然，本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)以上描述將會(huì)知道很多替代、修改和變通方案。因此，希望后面的權(quán)力要求能包含處在本發(fā)明范圍和精神內(nèi)的任何這樣的替代、修改和變化方案。
因此，在描述了本發(fā)明以后，權(quán)力要求如下
權(quán)利要求
1．一種間歇液-氣反應(yīng)方法，其包括步驟(a)向反應(yīng)容器中加入需要量的液體；(b)向反應(yīng)容器中加入固定量的氣體；和(c)在基本封閉的過(guò)程中攪拌所述液體，以使所述氣體和所述液體密切接觸以便在反應(yīng)過(guò)程中不排放所述氣體的情況下基本上完成反應(yīng)。
2．權(quán)力要求1的方法，其中步驟(b)包括將固定量的氣體加進(jìn)反應(yīng)容器中，該氣體選自空氣、氧、氫、鹵化氫、一氧化碳、二氧化碳、氨、溴、氯、碘、氟、蒸汽、水蒸氣、氮的氧化物、硫的氧化物，以及它們的混合物。
3．權(quán)力要求1的方法，其還包括步驟(d)，即向反應(yīng)容器中加入一定量的惰性氣體以便在所述液體之上提供惰性氣氛。
4．權(quán)力要求1的方法，其還包括打開反應(yīng)容器，在步驟(c)過(guò)程中提供另外量的所述氣體，和繼續(xù)該基本封閉的過(guò)程的步驟。
5．一種進(jìn)行液-氣反應(yīng)的間歇式反應(yīng)器，它包括具有供加入和排出液體和氣體用的開孔的容器；在所述容器內(nèi)的攪拌器，其適合于密切混和加入到所述容器中的液體和氣體，和在所述反應(yīng)容器中置于所述攪拌器之上的擋板，它有至少一個(gè)孔，所述擋板適合于從所述容器中液面以上的頂部空間直接吸入氣體并使任何未反應(yīng)的氣體或在液-氣反應(yīng)過(guò)程中生成的副產(chǎn)氣體循環(huán)。
6．權(quán)力要求5的間歇式反應(yīng)器，其中所述擋板適合于防止在液-氣反應(yīng)中生成霧滴。
7．權(quán)力要求5的間歇式反應(yīng)器，其中所述擋板或者固定地安裝在所述容器內(nèi)所述攪拌器之上，或者適合于漂浮在所述容器內(nèi)的液-氣反應(yīng)混合物表面上。
8．權(quán)力要求5的間歇式反應(yīng)器，其還包括儲(chǔ)罐，用于儲(chǔ)存間歇液-氣反應(yīng)后由所述容器排出的廢氣，所述儲(chǔ)罐適合于儲(chǔ)存廢氣以便進(jìn)一步處理。
9．一種液-氣反應(yīng)設(shè)備，它包括具有供加入和排出液體和氣體用的開孔的容器；延伸進(jìn)所述容器中的空心軸，它具有位于所述容器頂部附近的入口，該入口在液-氣反應(yīng)中處于液面之上；在所述容器內(nèi)的攪拌器，用于使液體和氣體密切混和，所述攪拌器安裝在所述空心軸的與入口相反的一端；所述攪拌器附近的由所述空心軸延伸出來(lái)的一根或多根排泄管，和置于所述容器內(nèi)所述攪拌器之上接近所述空心軸的擋板，其在液-氣反應(yīng)中使任何通過(guò)所述擋板進(jìn)入所述容器液面以上的頂部空間的未反應(yīng)氣體或副產(chǎn)氣體在所述攪拌器攪拌過(guò)程中進(jìn)行循環(huán)，即由所述空心軸的入口進(jìn)入，經(jīng)所述排泄管流出，以便與液體發(fā)生反應(yīng)。
10．權(quán)力要求9的設(shè)備，其中所述擋板在其表面上具有(a)一個(gè)或多個(gè)開孔或(b)多個(gè)可變的開口，或(c)兩者都有。
全文摘要
公開了一種進(jìn)行間歇液一氣反應(yīng)的方法和設(shè)備,其中基本上所有的氣體都在反應(yīng)中被利用,因而不需要進(jìn)行反應(yīng)容器連續(xù)放空。當(dāng)反應(yīng)基本完成后將反應(yīng)容器放空時(shí),放空的氣體不含很多反應(yīng)氣體。
文檔編號(hào)B01J19/00GK1300639SQ00128470
公開日2001年6月27日 申請(qǐng)日期2000年11月16日 優(yōu)先權(quán)日1999年11月17日
發(fā)明者W·R·威廉斯, J·D·克瓦姆亞, H·W·阿爾特曼, J·B·斯維尼 申請(qǐng)人:普拉塞爾技術(shù)有限公司