[發(fā)明專利]一種內(nèi)換熱式鼓泡塔反應(yīng)器

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410499952.2
• 申請日: 2014-09-25
• 公開（公告）號: CN104587943A
• 公開（公告）日: 2015-05-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李鳳清;孫苑洱;徐小梅
• 申請（專利權(quán)）人: 德艾柯工程技術(shù)（上海）有限公司
• 主分類號: B01J19/24
• 分類號: B01J19/24;B01J19/32
• 代理公司: 上海科盛知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31225
• 代理人: 蔣亮珠

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種內(nèi)換熱式鼓泡塔反應(yīng)器，尤其是涉及一種新型高效內(nèi)換熱式鼓泡塔反應(yīng)器。

背景技術(shù)

鼓泡塔是在塔體下部裝上分布器，將氣體分散在液體中進(jìn)行傳質(zhì)、傳熱的一種塔式反應(yīng)器。最適用于緩慢化學(xué)反應(yīng)系統(tǒng)或伴有大量熱效應(yīng)的的反應(yīng)系統(tǒng)。此種反應(yīng)器形式明顯的缺點(diǎn)是：液相有較大的返混；氣相有較大的壓降。熱效應(yīng)較大時(shí)，可在塔內(nèi)或塔外設(shè)置熱交換單元。其中，在塔內(nèi)設(shè)置換熱單元能夠更直接和有效的控制反應(yīng)，并且操作上也更簡便。目前，塔內(nèi)換熱元件主要有蛇管和列管，管內(nèi)通過冷卻或加熱介質(zhì)，對反應(yīng)系統(tǒng)進(jìn)行冷卻或給熱，此種方法雖然有一定的便捷性，但是換熱效率不是很高。此外，對于氣液反應(yīng)來說，氣泡的大小直接關(guān)系到氣液傳質(zhì)面積，在同樣的空塔氣速下，氣泡越小，說明分散越好，氣液相接觸面積就越大，反應(yīng)進(jìn)行得就越徹底；改善氣泡大小跟流體分布有關(guān)，流體分布跟塔內(nèi)件有很大關(guān)系，對于有內(nèi)換熱元件的反應(yīng)器形式來說，除了氣體分布器，還跟換熱內(nèi)件的結(jié)構(gòu)有很大的關(guān)系。

為了進(jìn)一步加強(qiáng)換熱，一般使流體在湍流情況下進(jìn)行，此時(shí)若增大表觀氣速會加快大氣泡生成的速率，導(dǎo)致氣含率的增長變緩。為了解決這一問題，一般考慮在鼓泡塔中加入一些橫向構(gòu)件，起到破碎氣泡和加強(qiáng)湍動的作用，從而有效地加強(qiáng)氣液的傳熱。有關(guān)文獻(xiàn)研究了用針翅管代替光管，針翅管是針形翅片垂直固定在列管外壁，針翅不僅能加快流體湍動，同時(shí)能夠改善流體分布，破碎大氣泡；但是此種形式在實(shí)際應(yīng)用中，易造成氣體短路，不利于工業(yè)放大。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種結(jié)構(gòu)調(diào)整靈活、換熱效率高、成本低、清洗方便的內(nèi)換熱式鼓泡塔反應(yīng)器。

本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)：一種內(nèi)換熱式鼓泡塔反應(yīng)器，其特征在于，該反應(yīng)器包括鼓泡塔、氣體分布器和內(nèi)換熱元件，所述的氣體分布器設(shè)置在鼓泡塔底部，所述的內(nèi)換熱元件設(shè)置在鼓泡塔內(nèi)浸沒在反應(yīng)物料之間；所述內(nèi)換熱元件包括枕式傳熱板對和流體分配管，所述的枕式傳熱板對是由兩塊金屬板通過多點(diǎn)焊接形成可供換熱介質(zhì)進(jìn)行換熱的板程腔體的部件，其兩端設(shè)有通口分別連接流體分配管。

所述的內(nèi)換熱元件是由多對枕式傳熱板對呈圓柱形排布組成，各枕式傳熱板對之間通過板對定距件定位，整個(gè)內(nèi)換熱元件的直徑與鼓泡塔內(nèi)徑相當(dāng)，與塔體焊接固定，浸沒在整個(gè)反應(yīng)系統(tǒng)中。可以根據(jù)鼓泡塔的大小靈活選擇不同的徑向板對長度的枕式傳熱板對進(jìn)行排布，并調(diào)整各枕式傳熱板間的間距，板對間距和觸點(diǎn)密度根據(jù)換熱要求和允許壓降值進(jìn)行調(diào)整。

所述的枕式傳熱板對由兩個(gè)金屬板片通過多點(diǎn)焊接沖壓后成型，四周滾邊焊密封，僅在兩端各留一通口。

所述的流體分配管包括分配總管和分配支管，所述的分配支管分別連接各枕式傳熱板對兩端的通口，然后連接呈圓盤狀的分配總管，分配總管連接換熱介質(zhì)出入口。

所述的枕式傳熱板對上均勻設(shè)置了多個(gè)焊接觸點(diǎn)，多個(gè)焊接觸點(diǎn)交錯(cuò)設(shè)置，觸點(diǎn)密度為200～5000個(gè)/m²，觸點(diǎn)間距為20～100mm。

所述的鼓泡塔包括筒體以及設(shè)置在筒體上的反應(yīng)液入口，反應(yīng)液出口，反應(yīng)氣入口，反應(yīng)氣出口，換熱流體入口，換熱流體出口。

所述的反應(yīng)氣入口設(shè)置在筒體底部，經(jīng)過氣體分布器向上流動，逆流換熱時(shí)反應(yīng)液入口設(shè)置在筒體上部，順流換熱時(shí)反應(yīng)液入口設(shè)置在筒體下部。

所述的氣體分布器型式為多孔板、噴嘴或多孔管。

本發(fā)明鼓泡塔反應(yīng)器在兩側(cè)同時(shí)加強(qiáng)的換熱。冷卻或給熱介質(zhì)走換熱元件板程腔體，通過觸點(diǎn)連接處和凹凸的板程腔體表面，加強(qiáng)了流體擾動使其處于湍流，強(qiáng)化了移熱或給熱效率；反應(yīng)物系相當(dāng)于處于換熱元件的殼程腔體(相鄰枕式傳熱板對之間的腔體為殼程腔體)，同樣由于板對間的凹凸表面，加強(qiáng)了流體擾動，強(qiáng)化了換熱。

另一方面，氣體通過氣體分布器進(jìn)入反應(yīng)系統(tǒng)后，由于換熱元件表面的不平整性，能在一定程度上使大氣泡破碎，由此增加了氣液相接觸表面積，同時(shí)強(qiáng)化了反應(yīng)過程和換熱過程。

在總體結(jié)構(gòu)上，由于枕式傳熱板對將整個(gè)反應(yīng)系統(tǒng)空間均勻分隔成若干個(gè)通道，起到了有效的導(dǎo)流作用，使得流體均勻分布在整個(gè)空間中；此外，反應(yīng)系統(tǒng)空間的分隔也很大程度減少了液體物料的返混，大大提高了反應(yīng)結(jié)果的選擇性。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)：

一、在合理的結(jié)構(gòu)形式下強(qiáng)化了換熱；