[发明专利]一种同时带有反应和分离功能的内环流反应器

说明书

本发明涉及一种同时带有反应和分离功能的内环流反应器，所述反应器包括上升管、降液管、固体加料口、水力旋流器入口、防流动死区内构件、液体入口、气体入口、气体出口、导流筒、气体导流锥、通气孔、溢流口、水力旋流器、底流口、气液集成分布器及液体出口，水力旋流器置于环流反应器降液管的下部；降液管中气体导流锥及通气孔的存在防止气体进入水力旋流器；浆液进入水力旋流器后，含固浆体从底流口再次进入上升管，不含固体的清洁产品从顶流口流出；通过外部阀门控制清洁产品的流量。本发明结构简单、成本低廉，不需特别的液固分离装备，可同时进行气‑液‑固三相反应、传质和分离，适用于催化剂为固体颗粒的气‑液‑固三相反应。

技术领域

本发明属于气-液-固三相反应领域，特别是催化剂为固体颗粒、气液两相分别参与传质和反应的体系且需要进行气-液-固三相分别分离的气-液-固三相反应，是一种带有反应和分离功能的内环流反应器，可广泛用于微米级别以上固体催化剂参加的化学反应过程。

背景技术

内环流反应器是在鼓泡塔的基础上发展起来的一种新型反应器，其结构简单、内部无任何动力装置、传质和传热效果好，可进行气液、气固及气液固反应，因此广泛应用于发酵、能源、污水处理等各方面。

在催化剂为固体颗粒的气液固三相反应中，催化剂需在反应器内循环利用，因此对其分离的操作必不可少。固体催化剂的分离方法有很多，如沉降、过滤、膜分离等，其中沉降法应用广泛。沉降又分为重力沉降和离心沉降两种方式，离心沉降的效率远远大于重力沉降的效率，水力旋流器是典型的离心沉降分离设备，结构简单、廉价、占地面积小、分离效果好，应用较广。

申请公告日为2016年6月8日、申请公告号为CN105642201A的发明专利公开了一种带有导流锥的气液固三相环流反应器，在反应器上升管上部安装有导流锥，在降液管下部也安装有导流锥，导流锥的约束有利于气液固混合物在环隙和降液管形成环流，加强物料的混合效果。申请公告日为2016年10月5日、申请公开号为CN105983377A的发明专利公开了一种气升式内环流浆态床反应器，该装置虽然是内环流反应器和水力旋流器的组合，其将气液分离装置、导流筒和气体分布器依次从上到下设置在壳体内部，并在导流筒上部设计了折流式联通段，提高了气液分离的效率，同时该装置上部设置了水力旋流器，用于气液的再次分离，可有效解决了雾沫夹带的问题。

在气液固三相反应中，特别是对于催化剂为固体颗粒的三相反应，固体颗粒的分离是非常重要的，CN105642201A在三相反应的混合效果方面虽较好，但在反应器内不能同时进行固体的分离，无法起到混合和分离的过程强化，对于费托合成等这种需要对固体分离和循环利用的反应还需要外接分离装置，不仅需要额外的动力、而且使得流程更为复杂，费时、费力且增加占地面积和操作费用。CN105983377A装置内部虽然增加了一个有分离效果的水力旋流器，但此水力旋流器位于反应器上部的气液分离区，只起到气液分离的效果。此外，由于气体的存在，水力旋流器的分离性能大幅降低，对气液固三相反应应用有限，尤其不能用于存在微细催化剂颗粒的场合。

发明内容

为解决上述问题，本发明提出了一种带有分离效果的内环流反应器。该反应器将物料的混合、传质、反应及固体催化剂和产物的分离等过程结合在一个反应器内，使得多个过程可在一个装置中实现，在不影响反应的条件下，实现了气-液-固三相反应及分离的过程强化。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：