[19]
中华人民共和国国家知识产权局
[12]发明专利申请公开说明书
[11]公开号CN 1435275A [43]公开日2003年8月13日
[21]申请号02100451.X [21]申请号02100451.X
[22]申请日2002.02.01[71]申请人中国石油天然气股份有限公司
地址100011北京市东城区安德路16号洲际大厦
共同申请人清华大学
[72]发明人丁富新 袁乃驹 刘铮 马安 乔永 [74]专利代理机构北京市中实友专利代理有限责任公司代理人金杰
[51]Int.CI 7B01J 10/00B01J 8/04
权利要求书 1 页 说明书 6 页 附图 13 页
[54]发明名称
[57]摘要
一种用于各类气－液两相和气－液－固三相化
分布器3，塔身1内有导流筒2，导流筒2的底部有气
体分布器3。气泡在塔底一经产生，导流筒内的流
体即向上运动，形成大环流套小环流的流动状态；
反应器内气－液接触充分，气含率高，局部气含率
分布均匀，传质速率高，气体溶解速度快；对气－
液－固三相反应体系，固体颗粒在反应器内分布均
匀，不会发生局部积累或沉积；热传递效果好，流
体与反应器的器壁热交换速度高，由于反应器内物
料的充分混合，反应体系内温度分布均匀，不同区
域的温差非常小，可广泛应用于氧化反应过程，加
氢反应过程，加氢裂化过程，煤液化加氢过程，发
酵过程，烃加工反应过程以及活性污泥污水处理过
程等各类气－液和气－液－固反应过程中。
02100451.X权 利 要 求 书第1/1页 1.多级环流反应器，包括塔身(1)、导流筒(2)、气体分布器(3)，其特征在于：塔身(1)内有导流筒(2)，导流筒(2)的底部有气体分布器(3)。
2.根据权利要求1所述的多级环流反应器，其特征在于：塔身(1)总高与反应器内径之比为3-12，导流筒(2)直径与反应器内径之比为0.3-0.9。
3.根据权利要求1所述的多级环流反应器，其特征在于：导流筒(2)为一整体，可以是一段，也可以是两段以上，段间距5～50厘米，以刚性筋条相连，段间加折流板，可在每段导流筒(2)上打孔。
4.根据权利要求1或3所述的多级环流反应器，其特征在于：导流筒(2)沿轴向设有开孔区。
5.根据权利要求1或4所述的多级环流反应器，其特征在于：导流筒(2)上的开孔可以是一处，也可以是一处以上。
6.根据权利要求1所述的多级环流反应器，其特征在于：导流筒(2)上有内构件(4)。
7.根据权利要求1所述的多级环流反应器，其特征在于：导流筒(2)的下端距反应器底部的距离为10-100厘米；导流筒(2)的上端距反应液体的液面10-200厘米。
8.根据权利要求1所述的多级环流反应器，其特征在于：该装置内置有多级导流筒(2)，各级导流筒之间相互同轴固定，之间留有空隙。
9.根据权利要求1所述的多级环流反应器，其特征在于：导流筒(2)可以有1～6根，各导流筒(2)的轴线互相平行，置于反应器内，每根导流筒(2)下均置有气体分布器(3)。
02100451.X说 明 书第1/6页
多级环流反应器
技术领域
一种用于各类气-液两相和气-液-固三相化学反应的反应器，属于化学工程领域，具体地说，是多级环流反应器。
背景技术
目前气-液或气-液-固反应器广泛应用于化学工业、石化工业以及其它工业过程中。通常，对气-液或气-液-固反应均采用鼓泡式反应器或搅拌釜式反应器。这两类传统反应器效率低，能耗高，应用领域受到反应体系的限制。在这些反应过程中气-液或气-液-固的有效混合、气体和固体颗粒在液相的良好分散、流体的高速定向流动以及较高的传质速率是反应器的重要性能。特别是对于传质是总反应控制步骤和涉及液相或固相催化剂的反应过程，为加快总反应过程，就必须采用某种形式的机械搅拌，以提高传质速率和相同混合。采用机械搅拌，不仅能耗高，而且对于高温、高压、强腐蚀的反应系统，是难以实现的。
基于鼓泡式反应器发展起来的内环流反应器是在鼓泡式反应器内引入导流筒，使流体在反应器内产生循环流动，从而增强了气-液或气-液-固的混合效果，反应器的总体传质速率也高于传统的鼓泡式反应器。 但是，传统的内环流反应器存在一个严重的缺陷，即在导流筒和反应器内壁之间的环隙区域内，由于较大的气泡所受的浮力大于所受的曳力，因此液体环流所产生的曳力不能将较大的气泡拖曳下来，导致环隙气含率小，反应器利用率低，反应器的总体效率低。
发明内容
本发明的目的在于：在传统的鼓泡式反应器的基础上提出并发展了一种多级环流反应器。这种多级环流反应器采用不同结构的多级导流筒和内构件，完全解决了传统内环流反应器环隙气含率小、反应效率低的缺陷，其流体力学性能优良，气-液或气-液-固混合良好、总传质速率高，反应器内温度分布均匀，可广泛应用于在各类气-液或气-液-固化学反应过程。 本发明是这样实现的：
包括塔身1、导流筒2、气体分布器3，塔身1内有导流筒2，导流筒2的底部有气体分布器3。
本发明还采用如下技术方案：
塔身1总高与反应器内径之比为3-12，导流筒2直径与反应器内径之比为0.3-0.9。
导流筒2为一整体，可以是一段，也可以是两段以上；段间距5～50厘米，以刚性筋条相连；段间加折流板，在每段导流筒2上打孔。
导流筒2沿轴向设有开孔区。
导流筒2上的开孔可以是一处，也可以是一处以上。
导流筒2上有内构件4。
导流筒2的下端距反应器底部的距离为10-100厘米；导流筒的上端距反应液体的液面10-200厘米。
反应器内置有多级导流筒2，各级导流筒之间相互同轴固定，之间留有空隙。
导流筒2可以有1-6根，各导流筒2轴线平行，置于反应器内，每根导流筒2下均置有气体分布器3。
本发明多级环流反应器的特点是：
①本发明多级环流反应器由塔身、导流筒、内构件和气体分布器构成。导流筒为单段或多段，段间采用多种形式组合和/或添加内构件；
②反应气体经气体分布器进入曝气塔。气泡在塔底一经产生，由于气体的喷射力和密度差，气泡团将带动周围液体向上运动，并且围绕着导流筒各段和导流筒总体进行快速的环流运动，形成大环流套小环流的流动状态；
③由于气-液接触充分，气含率高，局部气含率分布均匀，所以传质速率高，气体溶解速度快；对气-液-固三相反应体系，固体颗粒在反应器内分布均匀，不会发生局部积累或沉积。
④热传递效果好：由于流体在反应器环隙做快速定向运动，流体与反应器的器壁热交换速率高，同时由于反应器内物料的充分混合，反应体系内温度分布均匀，不同区域的温差非常小。
附图说明
附图1是本发明多级环流曝气塔的结构图之一；
附图2是本发明多级环流曝气塔的结构图之二；
附图3是本发明多级环流曝气塔的结构图之三；
附图4是本发明多级环流曝气塔的结构图之四；
附图5是本发明的导流筒间的内构件(折流板)的结构图； 附图6为图1所示的反应器结构中的流体流动状态图；
附图7为图2所示的反应器结构中的流体流动状态图；
附图8为图3所示的反应器结构中的流体流动状态图；
附图9为图4所示的反应器结构中的流体流动状态图；
附图10为多根导流筒多级环流反应器的结构及流动状态图。 具体实施
下面结合附图对本发明进行详细描述：
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