膜傳質反應器的制造方法
【專利摘要】本實用新型提供一種膜傳質反應器，包括分離罐和反應器筒體，分離罐頂面遠離反應器筒體的一端設有第一相物料出口，分離罐底面遠離反應器筒體的一端設有第二相物料出口，反應器筒體的頂部設有第一相物料進口，反應器筒體靠近所述頂部的一側設有第二相物料進口，反應器筒體內設有液相分布器、分布梁、懸掛構件和纖維絲束，液相分布器與第二相物料進口相連，分布梁設置在液相分布器的下方，所述纖維絲束的一端通過懸掛構件固定在所述分布梁上。上述膜傳質反應器液膜流動狀態(tài)穩(wěn)定，能有效消除短路、溝流或湍流現(xiàn)象，提高傳質效率。
【專利說明】膜傳質反應器

【技術領域】
[0001]本實用新型涉及傳質反應器，特別是涉及一種膜傳質反應器。

【背景技術】
[0002]纖維液膜傳質反應器可廣泛用于石化、冶金、造紙、環(huán)保等行業(yè)的萃取、抽提、脫除等傳質反應過程。它通過采用增加兩相的接觸界面、縮短傳質距離等方式，有效提高傳質反應效率。該反應器內部裝有大量的纖維絲，利用兩種液體表面張力的不同，使一種液體分布到纖維絲上，形成液膜；另一種液體或氣體分布在該液膜外層。兩相物流在沿纖維絲同向流動的過程中，形成非擴散的大傳質表面，既有很大的傳質表面和較短的傳質距離，又可避免分散混合傳質帶來的兩相分離困難的問題，從而一方面提高了傳質反應效率，另一方面縮短了兩相分離時間，減少了兩相相互夾帶現(xiàn)象。
[0003]美國專利US3977829采用玻璃或不銹鋼材質的纖維束作為兩相傳質界面的載體，但不能保證液體在纖維絲表面的均勻分布，易出現(xiàn)短路或溝流現(xiàn)象，影響傳質效率。
[0004]美國專利US3992156采用纖維束分束固定的方式，并在纖維束內用一種在一定間隔內帶倒鉤的紋絲對纖維束進行加固，但仍無法保證纖維束內液體的均勻分布，尤其是在反應器截面積較大的情況下。
[0005]美國專利US5904849采用高密度填充的纖維束，提高了傳質面積，但卻同時提高了流體阻力，并且反應器容易發(fā)生堵塞，影響裝置的處理能力。
[0006]中國專利ZL02258985.6、ZL200620105959.2對纖維絲的形狀進行了改進，但未涉及纖維絲的結構尺寸，同時纖維絲由于受到液體流入纖維束方式的限制，不能有效保證纖維束內液體分布的均勻性，從而對其反應傳質效率產生不利影響。
[0007]中國專利ZL201020266679.6采用不同形式的水相分布器，提高了纖維絲束上端的液體分布的均勻性，但纖維絲束下端易出現(xiàn)短路、溝流或湍流現(xiàn)象，尤其是在流速較大的情況下，影響傳質效率。
[0008]中國專利ZL201220011683.7采用同心異徑錐形不銹鋼纖維絲列管并在靠近筒體頂部處設置列管固定斜坡面，緩解了反應器堵塞問題，但仍無法保證纖維絲列管內液體的均勻分布。
[0009]綜上所述，傳統(tǒng)的纖維液膜傳質反應器，都未涉及纖維絲結構尺寸對傳質效率的影響，且都采用液相物流通過液相分布器或直接與纖維絲相連，液膜與另一種物流由于流速不同在兩相界面形成摩擦剪切力，雖有利于兩相間動態(tài)傳質反應，但同時也造成液膜流動狀態(tài)的不穩(wěn)定，破壞了液體分布的均勻性，容易出現(xiàn)短路、溝流或湍流現(xiàn)象，從而影響傳質效率。
實用新型內容
[0010]基于此，有必要針對傳統(tǒng)的纖維液膜傳質反應器液膜流動狀態(tài)不穩(wěn)定，容易出現(xiàn)短路、溝流或湍流現(xiàn)象，從而影響傳質效率的問題，提供一種液膜流動狀態(tài)穩(wěn)定，能有效消除短路、溝流或湍流現(xiàn)象，提高傳質效率的膜傳質反應器。
[0011]一種膜傳質反應器，包括分離罐和反應器筒體，所述反應器筒體設置在所述分離罐上，且所述反應器筒體的底端伸入所述分離罐內，所述分離罐頂面遠離所述反應器筒體的一端設有第一相物料出口，所述分離罐底面遠離所述反應器筒體的一端設有第二相物料出口，所述反應器筒體的頂部設有第一相物料進口，所述反應器筒體靠近所述頂部的一側設有第二相物料進口，所述反應器筒體內設有液相分布器、分布梁、懸掛構件和纖維絲束，所述液相分布器與所述第二物料進口相連，所述分布梁設置在所述液相分布器的下方，所述纖維絲束的一端通過所述懸掛構件固定在所述分布梁上。
[0012]在其中一個實施例中，所述纖維絲束為縱向延伸的纖維絲構成的集束。
[0013]在其中一個實施例中，所述纖維絲由直線、折線、曲線及螺旋線的至少一種形狀連接而成。
[0014]在其中一個實施例中，所述纖維絲的形狀為正弦曲線形狀。
[0015]在其中一個實施例中，所述正弦曲線的振幅為lmnT5mm,波長為5mnT50mm。
[0016]在其中一個實施例中，所述正弦曲線的振幅為2mnT3mm,波長為15mnT30mm。
[0017]在其中一個實施例中，所述纖維絲的直徑為50μπΓ500μπι。
[0018]在其中一個實施例中，所述纖維絲的直徑為100μπΓ200μπι。
[0019]在其中一個實施例中，所述分布梁與所述液相分布器間距0.5^3.0倍所述反應器筒體直徑。
[0020]在其中一個實施例中，所述懸掛構件選自掛鉤式構件、繩扣式構件及吊環(huán)式構件中的至少一種。
[0021]上述膜傳質反應器，將纖維絲束的一端通過懸掛構件固定在分布梁上，減少了流體阻力，促進了液膜的形成與穩(wěn)定。又由于分布梁設置在液相分布器的下方，使得纖維絲束與液相分布器之間存在一定間距，可以使兩相短暫預混合，形成兩相線速度接近的混合流體，增加了兩相接觸時間和接觸面積，同時有利于液膜維持穩(wěn)定的流動狀態(tài)，消除了短路、溝流或瑞流現(xiàn)象

【專利附圖】

【附圖說明】
[0022]圖1為一實施方式的膜傳質反應器的結構不意圖；
[0023]圖2為圖1中纖維絲束通過懸掛構件固定在分布梁上的連接示意圖；
[0024]圖3為圖2中分布梁與懸掛構件的仰視圖；
[0025]圖4為一實施方式的纖維絲束的結構示意圖；
[0026]圖5為不同形狀的纖維絲的示意圖；

【具體實施方式】
[0027]為了便于理解本實用新型，下面將參照相關附圖對本實用新型進行更全面的描述。附圖中給出了本實用新型的首選實施例。但是，本實用新型可以以許多不同的形式來實現(xiàn)，并不限于本文所描述的實施例。相反地，提供這些實施例的目的是使對本實用新型的公開內容更加透徹全面。
[0028]需要說明的是，當元件被認為是“設置”在另一個元件上，它可以是直接設置在另一個元件上或者可能同時存在居中元件。本文中所使用的術語“頂面”、“底面”、“上”、“下”以及類似的表述只是為了說明的目的。
[0029]除非另有定義，本文中所使用的所有的技術和科學術語與本實用新型的【技術領域】的技術人員通常理解的含義相同。說明書中所使用的術語只是為了描述具體的實施目的，不是旨在于限制本實用新型。
[0030]請參閱圖f 3，一實施方式的膜傳質反應器，包括分離罐2和設置在分離罐2上的反應器筒體4，且反應器筒體4的底端伸入分離罐2內。
[0031]其中，分離罐2頂面遠離反應器筒體4的一端設有第一相物料出口 21。分離罐2底面遠離反應器筒體4的一端設有第二相物料出口 22。
[0032]在本實施方式中，第一相物料出口 21用于第一相氣體或液體的出口，第二相物料出口 22僅用于第二相液體的出口。
[0033]其中，反應器筒體4的頂部設有第一相物料進口 41。反應器筒體4靠近頂部的一側設有第二相物料進口 42。
[0034]在本實施方式中，第一相物料進口 41用于第一相氣體或液體的進口，第二相物料進口 42僅用于第二相液體的進口。
[0035]反應器筒體4內設有液相分布器43、分布梁44、懸掛構件45和纖維絲束46。
[0036]其中，液相分布器43與第二相物料進口 42相連。
[0037]分布梁44設置在上述液相分布器43的下方。優(yōu)選的，分布梁44與液相分布器43間距0.5^3.0倍上述反應器筒體4的直徑。
[0038]需要說明的是，分布梁44為設置在反應器筒體4的橫截面上的一組平行分布板。
[0039]纖維絲束46的一端通過懸掛構件45固定在上述分布梁44上。
[0040]可以理解，纖維絲束46的數(shù)量與懸掛構件45的數(shù)量一致。
[0041]請參閱圖Γ5，纖維絲束46為縱向延伸的纖維絲構成的集束。該纖維絲由直線、折線、曲線及螺旋線的至少一種形狀連接而成。
[0042]優(yōu)選的，纖維絲的形狀為正弦曲線形狀。該正弦曲線的振幅為lmnT5mm，波長為5mnT50mm。優(yōu)選的，該正弦曲線的振幅為2mnT3mm,波長為15mnT30mm。
[0043]其中，纖維絲的直徑為50 μ πΓ500 μ m。優(yōu)選的,纖維絲的直徑為100 μ πΓ200 μ m。
[0044]上述纖維絲束46采用多種形狀的纖維絲縱向延伸而成，且對纖維絲的結構尺寸進行了篩選限定，利用纖維本身的張力，保證纖維絲束內部的纖維絲和纖維絲束之間的纖維絲的分布均勻。
[0045]其中，懸掛構件45選自掛鉤式構件、繩扣式構件及吊環(huán)式構件中的至少一種。
[0046]在本實施方式，懸掛構件45為掛鉤式構件。該掛鉤式構件包括掛鉤和連接部分。優(yōu)選的，該連接部分為鋼絲繩。鋼絲繩的一端用于捆綁纖維絲束46，另一端用于掛入掛鉤內。
[0047]可以理解，在其他實施方式中，懸掛構件45還可以為繩扣式構件或吊環(huán)式構件。
[0048]其中，繩扣式構件包括吊環(huán)、繩扣和連接部分。優(yōu)選的，連接部分為鋼絲繩。鋼絲繩的一端用于捆綁纖維絲束46，另一端通過繩扣扣入吊環(huán)內。
[0049]吊環(huán)式構件包括吊環(huán)和連接部分。優(yōu)選的，連接部分為鋼絲繩。鋼絲繩的一端用于捆綁纖維絲束46，另一端套在吊環(huán)上。
[0050]上述膜傳質反應器，將纖維絲束46的一端通過懸掛構件45固定在分布梁44上，減少了流體阻力，促進了液膜的形成與穩(wěn)定。又由于分布梁44設置在液相分布器43的下方，使得纖維絲束46與液相分布器43之間存在一定間距，可以使兩相短暫預混合，形成兩相線速度接近的混合流體，增加了兩相接觸時間和接觸面積，同時有利于液膜維持穩(wěn)定的流動狀態(tài)，消除了短路、溝流或湍流現(xiàn)象。
[0051]上述膜傳質反應器工作時，第二相液體從第二相物料進口 42經液相分布器43流出，與從第一相物料進口 41出來的第一相物料短暫預混合，然后均勻分布在纖維絲束46的每根纖維絲上，并很快在纖維絲表面鋪展成液膜；第一相物料從第一相物料進口 41流出，在第二相液體表面與第二相并流向下，兩相流動速度相近，形成較穩(wěn)定的短距離的兩相傳質反應；兩相流至纖維絲束46的末端時，由于纖維絲兩相之間存在親和性與密度的顯著差異，使得兩相在分離罐2中實現(xiàn)快速清潔分離；然后，第二相液體經第二相物料出口 42流出，第一相物料則通過第一相物料出口 41離開本反應器。
[0052]上述膜傳質反應器，可以有效提高膜傳質反應器的傳質效率，增加兩相接觸時間和接觸面積，縮短兩相的傳質距離和分離時間，同時消除短路、溝流或湍流現(xiàn)象，可以最大程度地減少兩相相互夾帶現(xiàn)象。
[0053]上述膜傳質反應器可廣泛用于石化、冶金、造紙、環(huán)保等行業(yè)的萃取、抽提、脫除等傳質反應過程。
[0054]以上所述實施例僅表達了本實用新型的幾種實施方式，其描述較為具體和詳細，但并不能因此而理解為對本實用新型專利范圍的限制。應當指出的是，對于本領域的普通技術人員來說，在不脫離本實用新型構思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬于本實用新型的保護范圍。因此，本實用新型專利的保護范圍應以所附權利要求為準。
【權利要求】
1.一種膜傳質反應器，包括分離罐和反應器筒體，所述反應器筒體設置在所述分離罐上，且所述反應器筒體的底端伸入所述分離罐內，所述分離罐頂面遠離所述反應器筒體的一端設有第一相物料出口，所述分離罐底面遠離所述反應器筒體的一端設有第二相物料出口，所述反應器筒體的頂部設有第一相物料進口，所述反應器筒體靠近所述頂部的一側設有第二相物料進口，其特征在于，所述反應器筒體內設有液相分布器、分布梁、懸掛構件和纖維絲束，所述液相分布器與所述第二相物料進口相連，所述分布梁設置在所述液相分布器的下方，所述纖維絲束的一端通過所述懸掛構件固定在所述分布梁上。
2.根據(jù)權利要求1所述的膜傳質反應器，其特征在于，所述纖維絲束為縱向延伸的纖維絲構成的集束。
3.根據(jù)權利要求2所述的膜傳質反應器，其特征在于，所述纖維絲由直線、折線、曲線及螺旋線的至少一種形狀連接而成。
4.根據(jù)權利要求2所述的膜傳質反應器，其特征在于，所述纖維絲的形狀為正弦曲線形狀。
5.根據(jù)權利要求4所述的膜傳質反應器，其特征在于，所述正弦曲線的振幅為Imm?5mm，波長為5mm?50mmo
6.根據(jù)權利要求4所述的膜傳質反應器，其特征在于，所述正弦曲線的振幅為2mm?3mm,波長為15_?30mm。
7.根據(jù)權利要求2所述的膜傳質反應器，其特征在于，所述纖維絲的直徑為50 μ m?500 μ m。
8.根據(jù)權利要求2所述的膜傳質反應器，其特征在于，所述纖維絲的直徑為100 μ m?200 μ m。
9.根據(jù)權利要求1所述的膜傳質反應器，其特征在于，所述分布梁與所述液相分布器間接0.5^3.0倍所述反應器筒體直徑。
10.根據(jù)權利要求1所述的膜傳質反應器，其特征在于，所述懸掛構件選自掛鉤式構件、繩扣式構件及吊環(huán)式構件中的至少一種。
【文檔編號】B01J10/02GK203990556SQ201420344835
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2014年6月26日 優(yōu)先權日:2014年6月26日
【發(fā)明者】李華, 佘喜春, 賀際春, 黃華, 屈葉青 申請人:湖南長嶺石化科技開發(fā)有限公司