[发明专利]一种气升式环流反应器

说明书

技术领域

一种用于气、液两相或者气、液、固三相反应的反应器，属于化学反应工程领域，具体的说，是一种具有多孔导流筒结构的气升式环流反应器。

背景技术

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、固三相均匀混合，且可获得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、液吸收反应中有广泛的应用。

一般情况下，气升式环流反应器的高径比较小，为6～8左右。当高径比继续增加时，由于反应器较高，则反应器塔体和导流筒间的环隙中下部的气含率非常小，从而气液接触面积减小，反应器的利用效率下降。然而，在很多工业应用中，需要采用大高径比的气升式环流反应器，一方面有效节省占地面积，另一方面，对于很多高温高压反应，反应器的直径往往有一定限制，需要通过提高高径比则增加反应器的体积。

提高气升式环流反应器高径比的困难在于如何保证导流筒和反应器塔体间的环隙下部有足够的气含量。专利CN1435275A报道了一种多级的环流反应器，通过将导流筒分级，来提高反应器底部的气含率，从而提高反应器的效率，表明通过改善导流筒的结构，可以改善气含率在轴向的分布。

发明内容

本发明的目的在于：在传统的气升式环流反应器的基础上，提出一种改进的气升式环流反应器，反应器包括一个多孔导流筒，，该导流筒能够在反应器高度较高的情况下，保证反应器底部足够的气含率，突破传统的气升式环流反应器对高径比的限制。该反应器可用于需要提高高径比的气、液反应或者气、液、固三相反应中。

本发明是这样实现的：

反应器包括塔体1、多孔导流筒2和气体分布器3。导流筒2位于塔体的内部，和塔体同轴心，气体分布器位于塔体的内部，导流筒的下方。本发明中的导流筒2和一般气升式环流反应器的导流筒不同，由封闭段和开孔段构成，导流筒开孔段侧壁上按一定比例开有分布孔，气体和液体均可从孔中流出。

为实现本发明的目的，本发明采取了下面的技术方案：

塔体1反应段总高和直径比为5～20，多孔导流筒2的平均内径(和导流筒等体积等高的圆柱体的直径)和塔体1的内径比为0.5～0.8，导流筒2和塔体1反应段总高比为0.6～1。

导流筒2由开孔段和封闭段构成。底部为封闭段，上部为开孔段。开孔段上开有圆形分布孔，开孔总面积和导流筒的截面积比为0.3～2，开孔段高度和导流筒总高度的比为0.3～0.65。

导流筒2的开孔段可以是圆柱形的，也可以是上端直径略大于下端直径的园台形。如果为圆台形，导流筒开孔段上端直径和下端直径的比为1～1.2。

导流筒2的开孔段的开孔，可以是均布的，也可以是开孔数由下到上递减。

导流筒2、塔身1和气体分布器三者的关系为：导流简2和塔体1同轴心，气体分布器3位于反应器底部，其上端不低于导流筒2的下沿。

本发明气升式环流反应器的特点为：

1)本发明的气升式环流反应器由塔体、导流筒和气体分布器构成，导流筒包括开孔段和封闭段，底部为封闭段，上部为开孔段。

2)气体经气体分布器首先进入导流筒内，气体和液体在从导流筒开孔段的分布孔和导流筒顶部流出，向下由导流筒的底部进入导流筒，而形成环流。从导流筒开孔段流出的气体可在流体的携带下下降到反应器底部，即使在反应器高径比较大的情况下，也可使反应器底部具有较高的气含率。

3)本发明气升式环流反应器中特殊设计的导流筒，可以在反应器高径比较大的情况下，保证反应器环隙的底部有足够的气含率，从而可提高反应器的效率。

4)本发明气升式环流反应器中特殊设计的导流筒，可以增强气、液或者气、液、固混合，强化气液传质。

附图说明

附图1是本发明环流反应器结构图1-塔体 2-多孔导流筒 3-气体分布器

附图2是本发明环流反应器多孔导流筒结构图之一

附图3是本发明环流反应器多孔导流筒结构图之二

附图4是本发明环流反应器多孔导流筒结构图之三

附图5是本发明环流反应器内流体流动状态示意图

附图6是不同空塔气速下，本发明环流反应器环隙气含率的轴向分布

附图7是开孔总面积和导流筒截面积的比不同时，本发明环流反应器环隙气含率的轴向分布

附图8是导流筒开孔段高度不同时，本发明环流反应器环隙气含率的轴向分布

具体实施方式