[發明專利]一種準確調節與控制液相旋流流速的多相管式旋流反應器

在審

• 申請號: 201710321524.4
• 申請日: 2017-05-09
• 公開（公告）號: CN107213855A
• 公開（公告）日: 2017-09-29
• 發明（設計）人: 李盡善
• 申請（專利權）人: 李盡善
• 主分類號: B01J8/14
• 分類號: B01J8/14
• 代理公司: 鄭州萬創知識產權代理有限公司41135
• 代理人: 薛雁超

技術領域

本發明涉及一種多相管式旋流反應器，尤其涉及一種準確調節與控制液相旋流流速的多相管式旋流反應器。

背景技術

對于管式或平推流反應器中的多相反應體系，從理論上講發生的物理、化學反應過程，主要依靠布朗運動或重力作用等因素發生的反應質之間碰撞或接觸的幾率決定的。因此，在一些情況下，其反應過程動力學較慢、生產效率低，設備較大或反應管長，造成設備用材料和加工費用高。為了提高反應速度或提高生產效率、優化反應條件，需要優化或加強液相（均相或非均相）混合程度，傳統的方法是安裝機械攪拌或在管壁上安裝翼片或擋板等來實現，但前者增加了設備投資和操作費用，后者的混合強度不易調節和預測等現象。

發明內容

本發明提供一種液相旋流和氣相微孔噴射技術于一體的多相（液、固、氣）管式旋流反應器，它可方便調節和控制液相的旋流流速、氣相通入量和形成微小氣泡，以及多相體系在反應器內的停留時間，克服了傳統管式反應器的缺陷，優化或強化多相反應體系的混合強度，提高了反應效率。

為實現上述目的，多相管式旋流反應器包括流速調節旋流器、氣相噴射器、管式反應器和排料控制閥。所述的流速調節旋流器中的旋流管下端與氣相噴射器中的旋流管上端連接；氣相噴射器旋流管的下端與管式旋流反應器的反應管的上端連接；所述的排料控制閥安裝在所述管式反應器的反應管末端；所述的旋流器旋流管、噴射器旋流管和管式反應器的反應管均安裝在同一軸心線上。

進一步，所述的流速調節旋流器包括：進料管、旋流器旋流管、流速調節閥和旋流器外夾套。所述的旋流器外夾套由外夾套管、上密封蓋和下密封蓋構成，所述的旋流器外夾套下端與旋流器旋流管外壁密封連接；在所述的旋流器旋流管中段或位于旋流器外夾套內，均勻開設若干個旋流切向狹縫；所述的旋流切向狹縫為矩形狹縫，其方向相切于旋流器旋流管的內圓。進一步，所述的旋流器旋流管為一直管，在它的上段設置內螺紋。所述的流速調節閥的前段為活塞或圓柱形狀，并與旋流管內圓相匹配；其后段設置外螺紋與旋流管的內螺紋相匹配。通過旋轉流速調節閥調節旋流切向狹縫的大小，在工作狀態下以便調節液相旋流流速。

進一步，所述的進料管分為軸向進料管和側向進料管。所述的軸向進料管垂直設置在旋流器外夾套的上密封蓋中心，其軸心與所述旋流管軸心一致，并且連通旋流器外夾套和旋流器旋流管構成的空腔；所述的側向進料管，水平設置在旋流器外夾套的中部，與所述的外夾套管內圓相切，并且連通旋流器外夾套和旋流器旋流管構成的空腔。

進一步，所述的氣相噴射器由進氣管、噴射器旋流管、和噴射器外夾套構成。所述的噴射器外夾套設置在噴射器旋流管外部，其端部均與噴射器旋流管的外壁密封連接；所述的進氣管水平設置在所述的噴射器外夾套的中上部，并與所述的噴射器旋流管和所述的噴射器外夾套形成的空腔連通；所述的噴射器旋流管，其內徑與流速調節旋流器的旋流管內徑和管式反應器的反應管的內徑相同。在噴射器旋流管管壁上位于噴射器外夾套內設有微孔，在一定壓力條件下，氣體通過進氣管和該微孔進入噴射器旋流管內，在液相旋流和軸向流動共同切應力的作用下，形成微小氣泡并與液相混合，導致氣體成分迅速溶入液相或造成氣、液大比表面現象，以便于進行多相反應。

進一步，所述的管式反應器的反應管與所述旋流器旋流管和所述噴射器旋流管設置在同一軸心線上；所述的旋流器旋流管、噴射器旋流管和管式反應器的反應管共同構成本發明多相管式旋流反應器的反應體系。所述管式反應器的內徑和軸向長度之比，由反應體系的性質和優化操作條件確定。

上述多相管式旋流反應器，能夠應用于多級串聯反應體系，即把所述的多相管式旋流反應器的反應管下端與下一級多相管式旋流反應器的進料管相接，以此構成二級或多級串聯旋流管式反應器。

進一步，根據液相體系物理、化學反應的性質和要求，在單級或多級串聯應用中，在所述的每級進料管處，加入相應的化學試劑。

為進一步強化或優化多相反應體系的混合作用，尤其對于大尺寸管式反應器，可以在本發明的多相管式旋流反應器的反應管體系內設置翼葉或擋板。