[發明專利]一種同時帶有反應和分離功能的內環流反應器

有效

• 申請號: 201610941001.5
• 申請日: 2016-10-26
• 公開（公告）號: CN106345375B
• 公開（公告）日: 2019-05-31
• 發明（設計）人: 黃青山;羊濤;蔣夫花;楊超
• 申請（專利權）人: 中國科學院青島生物能源與過程研究所;中國科學院過程工程研究所
• 主分類號: B01J8/22
• 分類號: B01J8/22
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明涉及一種同時帶有反應和分離功能的內環流反應器，所述反應器包括上升管、降液管、固體加料口、水力旋流器入口、防流動死區內構件、液體入口、氣體入口、氣體出口、導流筒、氣體導流錐、通氣孔、溢流口、水力旋流器、底流口、氣液集成分布器及液體出口，水力旋流器置于環流反應器降液管的下部；降液管中氣體導流錐及通氣孔的存在防止氣體進入水力旋流器；漿液進入水力旋流器后，含固漿體從底流口再次進入上升管，不含固體的清潔產品從頂流口流出；通過外部閥門控制清潔產品的流量。本發明結構簡單、成本低廉，不需特別的液固分離裝備，可同時進行氣?液?固三相反應、傳質和分離，適用于催化劑為固體顆粒的氣?液?固三相反應。

技術領域

本發明屬于氣-液-固三相反應領域，特別是催化劑為固體顆粒、氣液兩相分別參與傳質和反應的體系且需要進行氣-液-固三相分別分離的氣-液-固三相反應，是一種帶有反應和分離功能的內環流反應器，可廣泛用于微米級別以上固體催化劑參加的化學反應過程。

背景技術

內環流反應器是在鼓泡塔的基礎上發展起來的一種新型反應器，其結構簡單、內部無任何動力裝置、傳質和傳熱效果好，可進行氣液、氣固及氣液固反應，因此廣泛應用于發酵、能源、污水處理等各方面。

在催化劑為固體顆粒的氣液固三相反應中，催化劑需在反應器內循環利用，因此對其分離的操作必不可少。固體催化劑的分離方法有很多，如沉降、過濾、膜分離等，其中沉降法應用廣泛。沉降又分為重力沉降和離心沉降兩種方式，離心沉降的效率遠遠大于重力沉降的效率，水力旋流器是典型的離心沉降分離設備，結構簡單、廉價、占地面積小、分離效果好，應用較廣。

申請公告日為2016年6月8日、申請公告號為CN105642201A的發明專利公開了一種帶有導流錐的氣液固三相環流反應器，在反應器上升管上部安裝有導流錐，在降液管下部也安裝有導流錐，導流錐的約束有利于氣液固混合物在環隙和降液管形成環流，加強物料的混合效果。申請公告日為2016年10月5日、申請公開號為CN105983377A的發明專利公開了一種氣升式內環流漿態床反應器，該裝置雖然是內環流反應器和水力旋流器的組合，其將氣液分離裝置、導流筒和氣體分布器依次從上到下設置在殼體內部，并在導流筒上部設計了折流式聯通段，提高了氣液分離的效率，同時該裝置上部設置了水力旋流器，用于氣液的再次分離，可有效解決了霧沫夾帶的問題。

在氣液固三相反應中，特別是對于催化劑為固體顆粒的三相反應，固體顆粒的分離是非常重要的，CN105642201A在三相反應的混合效果方面雖較好，但在反應器內不能同時進行固體的分離，無法起到混合和分離的過程強化，對于費托合成等這種需要對固體分離和循環利用的反應還需要外接分離裝置，不僅需要額外的動力、而且使得流程更為復雜，費時、費力且增加占地面積和操作費用。CN105983377A裝置內部雖然增加了一個有分離效果的水力旋流器，但此水力旋流器位于反應器上部的氣液分離區，只起到氣液分離的效果。此外，由于氣體的存在，水力旋流器的分離性能大幅降低，對氣液固三相反應應用有限，尤其不能用于存在微細催化劑顆粒的場合。

發明內容

為解決上述問題，本發明提出了一種帶有分離效果的內環流反應器。該反應器將物料的混合、傳質、反應及固體催化劑和產物的分離等過程結合在一個反應器內，使得多個過程可在一個裝置中實現，在不影響反應的條件下，實現了氣-液-固三相反應及分離的過程強化。

本發明的目的是通過以下技術方案來實現的：