[发明专利]一种微鼓泡气液反应器

说明书

技术领域

本发明涉及一种化工设备，特别是涉及一种用于化学吸收或化学反应的微鼓泡气液反应器。

背景技术

气液反应器广泛应用于氢化、氯化、磺化、烷基化、羰基化、尾气吸收等多种化工生产过程中。典型的气液反应器包括鼓泡塔反应器、搅拌鼓泡釜式反应器、板式反应器、填料塔式反应器、管式反应器、喷射反应器等。各种气液反应器的适用范围及优缺点各不相同，应根据化工过程的特点选择合适的反应器类型。其中，搅拌鼓泡釜式反应器是使用较多的一类气液反应器。然而，对于高温、高压的化学反应过程而言，搅拌釜式反应器中搅拌设备与设备壳体之间的连接密封是技术难点所在，长时间运行时存在易泄露、难维护等问题，运行、维护成本非常高。特别是对于带有腐蚀性介质的化工过程，这一问题更为突出。

利用气液射流的高速剪切作用和高效混合能力，可以替代传统的机械搅拌。中国专利CN101885678A使用液体循环替代机械搅拌，消除了机械搅拌带来的不稳定因素，实现了反应器内气液的高效混合，但是存在返混严重等问题。中国专利CN104815593A提出了一种带导流筒、置于塔底下部封头的气液分布器和液相喷射进料装置的鼓泡反应器，据称可以较好的解决返混问题。中国专利CN102019158提出了一种旋流与喷射同步的管式反应器，使得气液喷射混合与旋流静态混合同步进行，兼具管式反应器和喷射反应器的优点。该反应器利用气体压力推动液体流动，不适用于气液比较小的反应过程。无论是机械搅拌还是气液射流，必然会形成剧烈的液体湍流，造成较严重的返混。通过设置导流筒等方式可以在一定程度上缓解返混，但是不能完全解决该问题。

通过对传统鼓泡塔内传质过程的强化，也可以替代传统的机械搅拌。中国专利CN102489238提出了一种高效气液自混合反应器，通过特殊的三层环式气体分布器设计，实现了无搅拌情况下气液两相的均匀分布，而且可以调节反应停留时间，但是其混合、传质能力弱于传统的搅拌釜式反应器。究其原因，在于所形成的气泡尺寸较大，混合和传质能力较弱。因此，需要开发新型的传质过程强化方法，提高其混合和传质能力，解决返混问题。

发明内容

为了克服上述缺陷，本发明提供一种新型的微鼓泡气液反应器，通过使用多个具有微气泡发生功能的气体分布器，在低液体雷诺数下实现高效的气液混合和传质，大幅度减小液体返混，可以替代传统的搅拌鼓泡釜式反应器。

本发明提供了一种微鼓泡气液反应器，包括反应器壳体、液体分布器、气体分布器、溢流槽、液体出口和气体出口，其特征在于，气体分布器上装有至少一个微气泡发生装置。

基于上述技术方案，还可以进一步采用如下几方面的优选方式，且各优选方式中的技术特征在没有相互冲突的情况下均可进行相互组合，不构成限制。

作为一种优选方式，所述的微气泡发生装置由空心管和微孔材料组成，微孔材料具有纳米级或微米级的通道，包括但不限于烧结陶瓷、烧结金属、微孔塑料、微孔橡胶等；微气泡发生装置产生的平均气泡直径为1nm～10mm，优选为30μm～1mm；微孔材料为平面型、柱面型或球面型，优选平面型。

作为另一种优选方式，所述的微气泡发生装置数量按照如下原则确定：对气体分布器进气量Q_gi与微气泡发生装置额定通气量Q_g0的比值取整，此数值即为气体分布器上微气泡发生装置的数量n_i，其中Q_g0与微气泡发生装置出口的平均气泡直径有关，对确定体系为常数，且所述的微气泡发生装置在气体分布器上均匀分布。