本實用新型涉及化工設備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種氣-液-固三相反應器。

背景技術(shù)：

氣-液-固三相反應器廣泛應用于化工、能源、環(huán)境和生化等技術(shù)領(lǐng)域。在多相流的反應器中，相間傳質(zhì)、混合和傳熱是決定反應器性能的重要技術(shù)指標，直接影響到反應強度、轉(zhuǎn)化率和產(chǎn)品質(zhì)量。

漿態(tài)床反應器作為氣-液-固三相反應器中的一種，是利用原料氣作為反應混合的動力源，以惰性溶劑為載體，將催化劑懸浮在溶劑中進行反應。因為其具有極高的儲液量，對于反應熱很大的催化反應過程，使用漿態(tài)床反應器可以有效的移走反應熱，而實現(xiàn)反應器的等溫操作，避免出現(xiàn)床層熱點，延長催化劑的壽命，從而保證反應器的正常運行；同時，在進行反應時，催化劑與原料的接觸面積大，接觸充分，反應效率高。因此在當今的化工過程中，漿態(tài)床反應器得到了廣泛的應用。

相關(guān)技術(shù)中，根據(jù)操作方式不同，漿態(tài)床反應器有循環(huán)式反應器、射流式反應器、沉降式反應器、攪拌反應器和鼓泡床反應器五種。五種漿態(tài)床反應器均具有持液量大、具有良好的傳熱傳質(zhì)和混合性能、可內(nèi)置外置冷卻設施從而方便排出反應熱等優(yōu)點，但是缺點各不相同，表現(xiàn)為：循環(huán)式、射流式反應器能耗大，且易于造成催化劑的磨損，射流式反應器不適用于催化反應過程；沉降式反應器適用于間歇式過程，一般多用于廢水處理過程，不宜做連續(xù)生產(chǎn)；攪拌反應器由于能耗過大對催化劑磨損高，常用作實驗室反應器；鼓泡床反應器的氣體入口噴嘴設置在反應器底部，漿液在反應器底部堆積量大，易出現(xiàn)堵塞的現(xiàn)象，催化劑的回收需要將固體懸浮液排出后進行處理，常需附設結(jié)構(gòu)復雜、費用高的過濾設備，且物料流型接近于全混流，液相連續(xù)操作時返混大，要想達到高轉(zhuǎn)化率，需幾個反應器串聯(lián)，工藝復雜。

根據(jù)以上各種漿態(tài)床反應器的特點，有必要提供一種新的氣-液-固三相反應器用以提高反應器的性能。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型的目的是克服上述技術(shù)問題，提供一種反應效率高、在反應器內(nèi)能有效分離催化劑，并能有效減少返混的氣-液-固三相反應器。

本實用新型的技術(shù)方案是：

一種氣-液-固三相反應器，包括相連通的鼓泡床反應器和攪拌反應器，所述鼓泡床反應器設于所述攪拌反應器下方，所述鼓泡床反應器包括筒體、設于所述筒體的漿液入口和設于所述筒體內(nèi)的氣體分布器；所述攪拌反應器包括釜體、用于攪拌所述釜體內(nèi)漿液的攪拌裝置、設于所述釜體內(nèi)的過濾裝置及設于所述釜體的冷卻夾套，所述過濾裝置包括多根呈環(huán)形分布且與所述釜體的內(nèi)壁間隔設置的過濾管及與多根所述過濾管連通且設于所述過濾管底部的濾液管。

優(yōu)選的，多根所述過濾管間隔設置，相鄰兩根所述過濾管的間隔距離為所述過濾管直徑的1/5-1.2倍。

優(yōu)選的，所述過濾管的直徑為20-200mm。

優(yōu)選的，所述過濾管與所述釜體內(nèi)壁的間隔距離為所述釜體內(nèi)徑的1/20-1/3。

優(yōu)選的，所述過濾管上開設有多個過濾孔，所述過濾孔的孔徑為0.1-80μm，所述過濾孔的開孔率為20-40％。

優(yōu)選的，所述氣體分布器的數(shù)量為多個，多個所述氣體分布器分布于所述筒體內(nèi)的任意不同高度。

優(yōu)選的，所述筒體呈漏斗型，其包括相連通的直筒部和倒錐體部，所述倒錐體部與所述攪拌反應器連接，所述鼓泡床反應器還包括設于所述倒錐體部內(nèi)的環(huán)形擋液板，所述環(huán)形擋液板底部具有至少一個漿液回流口。

優(yōu)選的，所述鼓泡床反應器還包括設于所述倒錐體部的循環(huán)液出口及設于所述直筒部的循環(huán)液入口，所述循環(huán)液出口位于所述環(huán)形擋液板的上邊緣與所述漿液回流口之間，所述循環(huán)液出口與所述循環(huán)液入口連通。

優(yōu)選的，所述直筒部與所述釜體的直徑比為1：2.5-5。

優(yōu)選的，所述釜體與所述筒體的高度比為1：0.8-10。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型提供的氣-液-固三相反應器，具有如下有益效果：

一、所述氣-液-固三相反應器將鼓泡床反應器和攪拌反應器組合，物料依次通過鼓泡床反應器和攪拌反應器進行反應，其中所述鼓泡床反應器中的氣體分布器提供氣體原料，并在所述鼓泡床反應器中進行鼓泡，一方面使物料混合更均勻，另一方面將物料提升至攪拌反應器內(nèi)；所述攪拌反應器內(nèi)的攪拌裝置將物料進行攪拌，使原料充分接觸，所述攪拌反應器內(nèi)的過濾裝置，包括多根呈環(huán)形分布的過濾管及與多根所述過濾管連通且設于所述過濾管底部的濾液管，所述攪拌反應器內(nèi)的物料在氣流的作用下，由下至上運動，并通過環(huán)形分布的所述過濾管使物料在所述攪拌反應器內(nèi)呈環(huán)流分布，且過濾管內(nèi)和管外形成壓降，使?jié){液穿過所述過濾管上的過濾孔進入所述過濾管內(nèi)，并通過所述濾液管排出得到產(chǎn)物。本實用新型提供的氣-液-固三相反應器，將鼓泡床反應器和攪拌反應器組合，提高了物料的混合、傳質(zhì)、傳熱效果，增強了過濾速度，從而提高反應效率及轉(zhuǎn)化率，降低設備投資。

二、在所述攪拌反應器內(nèi)，漿液通過所述過濾管排至所述濾液管，而催化劑被截留在所述過濾管外，從而可實現(xiàn)在反應器內(nèi)有效分離催化劑，同時所述過濾管過濾漿液為錯流過濾方式，可防止催化劑在所述過濾管表面沉積而堵塞所述過濾管。

三、所述攪拌反應器內(nèi)，多根所述過濾管呈環(huán)形分布，且相鄰兩個所述過濾管的間隔距離為所述過濾管直徑的1/5-1.2倍，所述過濾管直徑為20-200mm，通過合理設計相鄰兩根所述過濾管之間的間隔距離，使物料在所述過濾管分布的整個圓周范圍內(nèi)呈顯著環(huán)流流動，進一步提高物料的混合、傳質(zhì)、傳熱效果，提高反應效率及轉(zhuǎn)化率。

四、所述鼓泡床反應器中的氣體分布器為多個，多個所述氣體分布器分布于所述筒體內(nèi)的任意不同高度，因所述鼓泡床反應器和攪拌反應器組合，物料的流動路徑增加，在漿液流動狀態(tài)下，任意高度的氣流均可將漿液提升至攪拌反應器內(nèi)進行反應，且反應完全。與現(xiàn)有技術(shù)相比，所述氣體分布器不限于設置在所述鼓泡床反應器的底部，從而可減少漿液堵塞所述氣體分布器的情況，提高所述鼓泡床反應器的工作效率。

五、通過在所述鼓泡床反應器內(nèi)設置環(huán)形擋液板，且所述環(huán)形擋液板的底部具有至少一個漿液回流口，由所述環(huán)形擋液板上邊緣溢出的漿液部分經(jīng)所述漿液回流口回流至鼓泡床反應器內(nèi)，另一部分通過循環(huán)液出口流出，再經(jīng)循環(huán)液入口進入所述鼓泡床反應器內(nèi)，可提高所述鼓泡床反應器內(nèi)物料的傳熱、傳質(zhì)效果。

六、本實用新型提供的氣-液-固三相反應器為接近平推流式反應器，在物料反應過程中，在氣流的推動作用下，有效減少了返混，從而提高了所述氣-液-固三相反應器的生產(chǎn)能力。

附圖說明

圖1為本實用新型提供的氣-液-固三相反應器的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為圖1所示氣-液-固三相反應器中過濾管的分布結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

下面將結(jié)合附圖和實施方式對本實用新型作進一步說明。

請參閱圖1，為本實用新型提供的氣-液-固三相反應器的結(jié)構(gòu)示意圖。所述氣-液-固三相反應器1包括鼓泡床反應器11和攪拌反應器12，所述鼓泡床反應器11設于所述攪拌反應器12正下方，且所述鼓泡床反應器11與所述攪拌反應器12相連通。

所述鼓泡床反應器11包括筒體111、漿液入口112、氣體分布器113、環(huán)形擋液板114、循環(huán)液入口115及循環(huán)液出口116。

所述筒體111包括相連通的直筒部1111和倒錐體部1112，所述直筒部1111設于所述倒錐體部1112的下方，所述倒錐體部1112口徑大的一端與所述攪拌反應器12連接，口徑小的一端與所述直筒部1111連接。

所述漿液入口112設于所述筒體111的底部，使?jié){液從所述鼓泡床反應器11的底部進入所述筒體111內(nèi)。

所述氣體分布器113分布于所述筒體111內(nèi)，所述氣體分布器113內(nèi)通入原料反應氣體，用于所述筒體111內(nèi)的漿液鼓泡，使物料混合更均勻，并通過氣流動力將漿液提升至所述攪拌反應器12內(nèi)。所述氣體分布器113的數(shù)量為多個，分布于所述筒體111內(nèi)的任意不同高度，使所述筒體111內(nèi)不同高度均有氣流動力源，物料混合效果好，且漿液提升動力充足。多個所述氣體分布器113分布于不同的高度，氣流鼓動漿液流動，由所述筒體111底部至頂部的方向，漿液堆積量減少，從而可減少漿液堵塞所述氣體分布器113的情況；且當其中一個發(fā)生堵塞時，其它所述氣體分布器113同樣可以工作，從而不影響所述鼓泡床反應器11的工作性能。

本實施方式中，所述氣體分布器113的布置可采用如下方式：其中一個所述氣體分布器113設于所述筒體111的底部且靠近所述漿液入口112，其余所述氣體分布器113等距離分布于所述筒體111內(nèi)。位于所述筒體111底部的所述氣體分布器113在所述筒體111底部提供動力源，可縮小漿液提升至所述攪拌反應器12內(nèi)的時間。

所述環(huán)形擋液板114設于所述倒錐體部1112內(nèi)，其軸線方向與所述直筒部1111的軸線方向相同，且直徑與所述直筒部1111相同，用于回流液的擋液。所述環(huán)形擋液板114底部具有至少一個漿液回流口1141，使經(jīng)所述環(huán)形擋液板114溢出的部分漿液經(jīng)所述漿液回流口1141直接回流至所述直筒部111，提高物料混合、傳熱、傳質(zhì)效果。

所述循環(huán)液入口115、所述循環(huán)液出口116分別設于所述筒體111的底部和頂部，所述循環(huán)液入口115和所述循環(huán)液出口116連通，所述循環(huán)液出口116設于所述倒錐體部1112上，且位于所述環(huán)形擋液板114的上邊緣與所述漿液回流口1141之間，用于將所述環(huán)形擋液板114溢出的大部分漿液通過所述循環(huán)液入口115進入所述直筒部1111，然后與所述直筒部1111內(nèi)的漿液混合后由下至上提升至所述攪拌反應器12內(nèi)，所述鼓泡床反應器11內(nèi)的物料混合、傳熱、傳質(zhì)效果更佳。

所述攪拌反應器12包括釜體121、攪拌裝置122、過濾裝置123、通氣管124、排氣口125、冷卻夾套126及溢流口127。

所述釜體121呈圓筒形，其直徑與所述直筒部1111直徑的比值為(2.5-5)：1，且所述釜體121的高度與所述筒體111的高度比值為(0.8-10)：1，通過合理設計所述鼓泡床反應器11和所述攪拌反應器12的尺寸比例，可提高所述氣-液-固三相反應器1的反應效率。

所述攪拌裝置122包括電機1221及多級攪拌器1222，所述電機1221帶動所述多級攪拌器1222轉(zhuǎn)動。本實施方式中，所述多級攪拌器1222為兩級，分別為攪拌槳12221和六曲葉圓盤渦輪攪拌器12222，所述攪拌槳12221設于所述六曲葉圓盤渦輪攪拌器12222的下方。

所述過濾裝置123包括多根過濾管1231和濾液管1232，所述濾液管1232設于所述過濾管1231的底部，且與每根所述過濾管連通，進入所述過濾管1231的濾液作為產(chǎn)物由所述濾液管1232排出。

請結(jié)合參閱圖2，為圖1所示氣-液-固三相反應器中過濾管的分布結(jié)構(gòu)示意圖。多根所述過濾管1231間隔設置并呈環(huán)形分布，且相鄰兩根所述過濾管1231的間隔距離為所述過濾管1231直徑的1/5-1.2倍。本實施方式中，所述過濾管1231的直徑為20-200mm。所述過濾管1231在一個圓周面呈緊密分布，漿液在氣流的鼓動作用下，由多根所述過濾管1231圍成的內(nèi)圈溢流至外圈，然后再經(jīng)過所述攪拌反應器12的底部流至多根所述過濾管1231圍成的內(nèi)圈，使?jié){液在所述攪拌反應器12內(nèi)呈顯著的環(huán)流流動，可提高物料的混合、傳質(zhì)、傳熱效果，進而提高反應效率及轉(zhuǎn)化率。

多根所述過濾管1231均與所述釜體121的內(nèi)壁間隔設置,所述過濾管1231與所述釜體121內(nèi)壁的間隔距離為所述釜體121內(nèi)徑的1/20-1/3，為漿液提供足夠的環(huán)流空間。

所述過濾管1231上開設有多個過濾孔(未圖示)，所述過濾孔的孔徑為0.1-80μm，其開孔率為20-40％，能有效將催化劑截留在所述過濾管1231外，從而可實現(xiàn)在反應器內(nèi)有效分離催化劑，同時所述過濾管1231過濾漿液為錯流過濾方式，可防止催化劑在所述過濾管1231表面沉積從而堵塞所述過濾管1231。

為了物料接觸更充分，所述攪拌反應器12內(nèi)同樣設有通氣管124，所述通氣管124與外界原料氣源連通，所述通氣管124沿豎直方向設置。

所述排氣口125設于所述釜體121的頂部，在所述釜體121內(nèi)所述過濾管1231上方形成氣泡脫除區(qū)，多余的氣體由所述排氣口125排出，用以維持所述攪拌反應器12內(nèi)的正常工作壓力。

所述冷卻夾套126設于所述釜體121外壁，用冷卻水作為冷卻介質(zhì)，使所述攪拌反應器12內(nèi)的物料維持恒溫，提高產(chǎn)品質(zhì)量。

所述溢流口127設于所述釜體121，且位于所述過濾管1231上方，多余的漿液由所述溢流口127排出，保證所述攪拌反應器12內(nèi)的正常液位。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型提供的氣-液-固三相反應器，具有如下有益效果：

一、所述氣-液-固三相反應器1將鼓泡床反應器11和攪拌反應器12組合，物料依次通過所述鼓泡床反應器11和所述攪拌反應器12進行反應，其中所述鼓泡床反應器11中的所述氣體分布器113提供氣體原料，并在所述鼓泡床反應器11中進行鼓泡，一方面使物料混合更均勻，另一方面將物料提升至所述攪拌反應器12內(nèi)；所述攪拌反應器12內(nèi)的所述攪拌裝置122將物料進行攪拌，使原料充分接觸，所述攪拌反應器12內(nèi)的所述過濾裝置123包括多根呈環(huán)形分布的過濾管1231及與多根所述過濾管1231連通且設于所述過濾管1231底部的濾液管1232，所述攪拌反應器12內(nèi)的物料在氣流的作用下，由下至上運動，并通過環(huán)形分布的所述過濾管1231使物料在所述攪拌反應器12內(nèi)呈環(huán)流分布，且所述過濾管1231的管內(nèi)和管外形成壓降，使?jié){液穿過所述過濾管1231上的濾孔進入所述過濾管1231內(nèi)，并通過所述濾液管1232排出得到產(chǎn)物。本實用新型提供的氣-液-固三相反應器1將鼓泡床反應器和攪拌反應器組合，提高了物料的混合、傳質(zhì)、傳熱效果，增強了過濾速度，從而提高反應效率及轉(zhuǎn)化率，降低設備投資。

二、在所述攪拌反應器12內(nèi)，漿液通過所述過濾管1231排至所述濾液管1232，而催化劑被截留在所述過濾管1231外，從而可實現(xiàn)在反應器內(nèi)有效分離催化劑，同時所述過濾管1231過濾漿液為錯流過濾方式，可防止催化劑在所述過濾管1231表面沉積從而堵塞所述過濾管1231。

三、所述攪拌反應器12內(nèi)，多根所述過濾管1231呈環(huán)形分布，且相鄰兩個所述過濾管1231的間隔距離為所述過濾管1231直徑的1/5-1.2倍，所述過濾管1231直徑為20-200mm，通過合理設計相鄰兩根所述過濾管1231之間的間隔距離，使物料在所述過濾管分布的整個圓周范圍內(nèi)呈顯著的環(huán)流流動，進一步提高物料的混合、傳質(zhì)、傳熱效果，提高反應效率及轉(zhuǎn)化率。

四、所述鼓泡床反應器11中的所述氣體分布器113為多個，多個所述氣體分布器113分布于所述筒體111內(nèi)的任意高度，因所述將鼓泡床反應器11和攪拌反應器12組合，物料的流動路徑增加，在漿液流動狀態(tài)下，任意高度的氣流均可將漿液提升至所述攪拌反應器12內(nèi)進行反應，并使反應完全。與現(xiàn)有技術(shù)相比，所述氣體分布器113不限于設置在所述鼓泡床反應器11的底部，從而可減少漿液堵塞所述氣體分布器113的情況，提高所述鼓泡床反應器11的工作效率。

五、通過在所述鼓泡床反應器11內(nèi)設置環(huán)形擋液板114，且所述環(huán)形擋液板114的底部具有至少一個漿液回流口1141，由所述環(huán)形擋液板114上邊緣溢出的漿液部分經(jīng)所述漿液回流口1141回流至所述鼓泡床反應器11內(nèi)，另一部分通過所述循環(huán)液出口116流出，再經(jīng)循環(huán)液入口115進入所述鼓泡床反應器11內(nèi)，可提高所述鼓泡床反應器11內(nèi)物料的傳熱、傳質(zhì)效果。

六、所述氣-液-固三相反應器1為接近平推流式反應器，在物料反應過程中，在氣流的推動作用下，有效減少了返混，從而提高了所述氣-液-固三相反應器1的生產(chǎn)能力。

以上所述僅為本實用新型的實施例，并非因此限制本實用新型的專利范圍，凡是利用本實用新型說明書及附圖內(nèi)容所作的等效結(jié)構(gòu)或等效流程變換，或直接或間接運用在其它相關(guān)的技術(shù)領(lǐng)域，均同理包括在本實用新型的專利保護范圍內(nèi)。