專利名稱：自清潔式三相噴動床氣液反應(yīng)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于化工裝置，特別涉及具有傳質(zhì)性能好，能自清潔反應(yīng)噴嘴和器壁的一種自清潔式三相噴動床氣液反應(yīng)器。
背景技術(shù)：
在化工、能源、環(huán)境、生化等許多領(lǐng)域都廣泛涉及氣液反應(yīng)，常見的氣液反應(yīng)器有鼓泡床、攪拌釜和環(huán)流反應(yīng)器。在一些氣液體系中，由于伴有沉淀或固體污染物的生成，導(dǎo)致固體析出物附著在氣體分布器噴嘴和反應(yīng)器器壁而限止過程的正常進(jìn)行，需要定期進(jìn)行拆卸清理，影響了反應(yīng)器的連續(xù)運(yùn)行和產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性。有的工藝過程對氣體或液體反應(yīng)物的一次轉(zhuǎn)化率有較高的要求，有時(shí)要求達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)，需要反應(yīng)器具有高效的氣液傳質(zhì)性能。比如在用氰化鈉溶液氯化制備氯氰的過程中，要求出口液體中氰根粒子的濃度在工業(yè)水排放標(biāo)準(zhǔn)以下，為了達(dá)到這一要求，通常采用大量的過量氯氣，反應(yīng)器的傳質(zhì)效果越差，需要的過量氯氣越多，且過量的氯氣難于回收利用，增大了產(chǎn)品的成本；另外現(xiàn)在的氣液反應(yīng)多采用攪拌釜反應(yīng)器，攪拌釜由于引入外加機(jī)械能，雖然具有較好的傳質(zhì)性能，但是存在能耗大、不易密封，造成環(huán)境污染，特別在工業(yè)生產(chǎn)量較大時(shí)，往往采用多臺同樣的攪拌釜，增加了設(shè)備投資，產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性和一致性也受到影響。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種自清潔式三相噴動床氣液反應(yīng)器，主要由主體1、氣液分離器2、循環(huán)液管3、循環(huán)泵4、氣體分布器5、液體分布室6及噴動小球13組成，其特征在于主體1和氣液分離器2通過溢流管12和循環(huán)液管3相連，氣體分布器5、液體噴嘴7及液體分布室6都設(shè)在主體1下的錐體部分，循環(huán)泵4接在循環(huán)液管3和液體分布室6之間，液體出口9接在主體1錐體段以上，與外圓周焊成一體，氣體入口8焊接在錐體底部側(cè)面氣體分布器5主環(huán)管5.1上，氣體出口10和液體入口11接在主體1的頂部。
所述氣體分離器5采用外環(huán)管式結(jié)構(gòu)，其氣體入口8焊在主環(huán)管5.1上，氣體噴嘴5.2是在主環(huán)管5.1上等距離焊出一段氣體噴嘴管后，并和反應(yīng)器主體1相連。
所述液體噴嘴由連接板7.1和噴嘴7.2成T形連接，濾網(wǎng)7.3包在噴嘴7.2的液體進(jìn)口處。用于在反應(yīng)器主體段形成小球的噴泉型流動，中心區(qū)域小球上升，邊壁區(qū)域小球下降，小球之間以及小球和器壁之間頻繁碰撞，使附著在氣體分布器噴嘴以及反應(yīng)器器壁的固體析出物松動并被流體沖刷帶走，從而實(shí)現(xiàn)自清潔功能，大大延長了反應(yīng)的連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)周期。
所述液體出口采用溢流結(jié)構(gòu)，液體出口管9和反應(yīng)器主體1的中下部相連，液體出口9的高度用來調(diào)節(jié)反應(yīng)器主體1內(nèi)液面高度。
本發(fā)明有益效果是由于引入了液體的外循環(huán)和小球的噴動，大大有利于反應(yīng)體系里氣泡的破碎，使反應(yīng)器的氣泡明顯變小，有利于增大氣液相界面積。同時(shí)由于液相濡動劇烈，使氣液相界面處滯流液膜的厚度減小，因而氣液相界傳質(zhì)系數(shù)增大。這兩種作用使氣液相界體積傳質(zhì)系數(shù)增大20～30％，提高了反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率。在氯氫合成過程當(dāng)中，由于本發(fā)明反應(yīng)器的自清潔功能，可使氯氰合成過程實(shí)現(xiàn)長周期連續(xù)操作；及具有高效氣液分散和氣液傳質(zhì)性能，使傳質(zhì)效率提高20-30％，氰根離子的濃度由傳統(tǒng)技術(shù)的接近200ppm下降到50ppm以下，同時(shí)氯氣消耗大幅度下降，由原技術(shù)氯氣過量15-20％下降到5％以下。從而減少了環(huán)境污染，降低了生產(chǎn)成本。采用本發(fā)明三相噴動床技術(shù)，和攪拌釜相比，反應(yīng)器的高徑比增大，使反應(yīng)氣體的停留時(shí)間增長，反應(yīng)時(shí)間增大，轉(zhuǎn)化率提高，以甲醇和氯化氫制備氯甲烷的過程為例，利用本技術(shù)可使HCl的的轉(zhuǎn)化率由原來的低于80％提高到95％以上。新發(fā)明技術(shù)易于大規(guī)模工程放大，可實(shí)現(xiàn)單臺萬噸級大規(guī)模生產(chǎn)。


圖1為自清潔式三相噴動床氣液反應(yīng)器結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為反應(yīng)器的氣體分布器的結(jié)構(gòu)；圖3為反應(yīng)器的液體噴嘴結(jié)構(gòu)。
具體實(shí)施例方式
圖1所示為自清潔式三相噴動床氣液反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)示意圖，主要由主體1、氣液分離器2、循環(huán)液管3、循環(huán)泵4、氣體分布器5、液體分布室6及噴動小球13組成。主體1和氣液分離器2通過溢流管12和循環(huán)液管3相連，氣體分布器5、液體噴嘴7及液體分布室6都設(shè)在主體1下的錐體部分。循環(huán)泵4接在循環(huán)液管3和液體分布室6之間，液體出口9接在主體1錐體段以上，與外圓周焊成一體，氣體入口8焊接在錐體底部側(cè)面氣體分布器5主環(huán)管5.1上，氣體出口10和液體入口11接在主體1的頂部。其氣體分離器5采用外環(huán)管式結(jié)構(gòu)，氣體入口8焊在主環(huán)管5.1上，氣體噴嘴5.2是在主環(huán)管5.1上等距離焊出一段氣體噴嘴管后，并和反應(yīng)器主體1相連(如圖2所示)。其液體噴嘴由連接板7.1和噴嘴7.2成T形連接，濾網(wǎng)7.3包在噴嘴7.2的液體進(jìn)口處(如圖3所示)。本反應(yīng)裝置的工作過程如下所述氣相反應(yīng)物由位于氣體分布器5主環(huán)管5.1的氣體入口8引入，經(jīng)氣體分布器5進(jìn)入反應(yīng)器主體1內(nèi)；液體反應(yīng)物由反應(yīng)物在反應(yīng)器主體段頂部的液體入口11注入，氣液兩相形成逆流操作。反應(yīng)器主體1內(nèi)的氣液混合物在液位差的作用下進(jìn)入氣液分離器2，分離出氣體回流至主體1內(nèi)上部空間，經(jīng)過反應(yīng)器頂部的氣體出口10引出，進(jìn)行后續(xù)的分離。分離出的液體經(jīng)循環(huán)泵4進(jìn)入液體分布室6，經(jīng)液體噴嘴7.2進(jìn)入反應(yīng)器主體1內(nèi)。在反應(yīng)器主體內(nèi)裝填金屬、玻璃、陶瓷或塑料等材料制成實(shí)心或空心小球，小球直徑4mm～2cm，真實(shí)密度1000～4000Kgm-3，裝填量為主體容器的5～30％。用于在反應(yīng)器主體內(nèi)形成小球的噴泉型流動，中心區(qū)域小球上升，邊壁區(qū)域小球下降，小球之間以及小球和器壁之間頻繁碰撞，使附著在氣體分布器噴嘴以及反應(yīng)器器壁的固體析出物松動并被流體沖刷帶走，從而實(shí)現(xiàn)自清潔功能，大大延長了反應(yīng)的連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)周期。
權(quán)利要求
1.一種自清潔式三相噴動床氣液反應(yīng)器，主要由主體(1)、氣液分離器(2)、循環(huán)液管(3)、循環(huán)泵(4)、氣體分布器(5)、液體分布室(6)及噴動小球(13)組成，其特征在于主體(1)和氣液分離器(2)通過溢流管(12)和循環(huán)液管(3)相連，氣體分布器(5)、液體噴嘴(7)及液體分布室(6)都設(shè)在主體(1)下的錐體部分，循環(huán)泵(4)接在循環(huán)液管(3)和液體分布室(6)之間，液體出口(9)接在主體(1)錐體段以上，與外圓周焊成一體，氣體入口(8)焊接在錐體底部側(cè)面氣體分布器(5)主環(huán)管(5.1)上，氣體出口(10)和液體入口(11)接在主體(1)的頂部。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述自清潔式三相噴動床氣液反應(yīng)器，其特征在于所述氣體分離器(5)采用外環(huán)管式結(jié)構(gòu)，其氣體入口(8)焊在主環(huán)管(5.1)上，氣體噴嘴(5.2)是在主環(huán)管(5.1)上等距離焊出一段氣體噴嘴管后，并和反應(yīng)器主體(1)相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述自清潔式三相噴動床氣液反應(yīng)器，其特征在于所述液體噴嘴由連接板(7.1)和噴嘴(7.2)成T形連接，濾網(wǎng)(7.3)包在噴嘴(7.2)的液體進(jìn)口處。用于在反應(yīng)器主體段形成小球的噴泉型流動，中心區(qū)域小球上升，邊壁區(qū)域小球下降，小球之間以及小球和器壁之間頻繁碰撞，使附著在氣體分布器噴嘴以及反應(yīng)器器壁的固體析出物松動并被流體沖刷帶走，從而實(shí)現(xiàn)自清潔功能，大大延長了反應(yīng)的連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)周期。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述自清潔式三相噴動床氣液反應(yīng)器，其特征在于所述液體出口采用溢流結(jié)構(gòu)，液體出口管(9)和反應(yīng)器主體(1)的中下部相連，液體出口(9)的高度用來調(diào)節(jié)反應(yīng)器主體(1)內(nèi)液面高度。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種自清潔式三相噴動床氣液反應(yīng)器，該反應(yīng)器由主體、氣液分離器、液體分布室、液體噴嘴、氣體分布器幾部分組成。其中氣液分離器和主體相連，分離后的液體經(jīng)循環(huán)泵泵入液體分布器、再經(jīng)液體噴嘴注入反應(yīng)器主體段。造成反應(yīng)器內(nèi)液體循環(huán)，使反應(yīng)器內(nèi)的小球噴動，小球之間以及小球與氣體噴嘴和壁面相互碰撞，從而實(shí)現(xiàn)反應(yīng)器的自清潔功能。同時(shí)小球?qū)馀萦休^強(qiáng)的破碎作用，使氣體傳質(zhì)得到強(qiáng)化，有效改善氣體反應(yīng)效果。
文檔編號B01J8/22GK1390632SQ02117348
公開日2003年1月15日 申請日期2002年5月20日 優(yōu)先權(quán)日2002年5月20日
發(fā)明者王金福, 王鐵峰, 王德崢, 金涌 申請人:清華大學(xué)