[發(fā)明專利]一種氣液混合設(shè)備及應(yīng)用

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810569010.5
• 申請(qǐng)日: 2018-06-05
• 公開（公告）號(hào): CN109675453B
• 公開（公告）日: 2021-05-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊秀娜;金平;王昊辰;阮宗琳;齊慧敏
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)石油化工股份有限公司;中國(guó)石油化工股份有限公司大連石油化工研究院
• 主分類號(hào): B01F3/04
• 分類號(hào): B01F3/04;B01F13/10
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

本發(fā)明公開了一種氣液混合設(shè)備及應(yīng)用，氣液混合設(shè)備包括氣液混合設(shè)備殼體，殼體內(nèi)部包含若干并聯(lián)氣液混合組件；所述的氣液混合組件為腔體結(jié)構(gòu)，沿物料流動(dòng)方向依次為初步氣液混合段、加速氣液混合段和氣體釋放段，各段之間相互貫通；加速氣液混合段為錐形收縮結(jié)構(gòu)，加速氣液混合段的起始端連接高壓氣分散設(shè)備，氣體釋放段的中后部設(shè)置用于釋放逸出氣的氣相出口，氣體釋放段末端設(shè)置液相出口。該設(shè)備形成的“油包氣型”氣液混合流體為均一相穩(wěn)定，可以大幅增加液傳質(zhì)面積，使氣液反應(yīng)過(guò)程能夠持續(xù)的保持較高的速率，解決現(xiàn)有技術(shù)存在的大量液體循環(huán)、物耗能耗高、停留時(shí)間長(zhǎng)等問(wèn)題。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于一種用于氣液傳質(zhì)反應(yīng)領(lǐng)域，尤其涉及一種新型的氣液混合設(shè)備及其應(yīng)用方法，可廣泛的用于石油、化工、輕工、醫(yī)藥、環(huán)保等領(lǐng)域的氣液反應(yīng)過(guò)程。

背景技術(shù)

在石油、化工、輕工、醫(yī)藥、環(huán)保等領(lǐng)域，均涉及到較多的固定床內(nèi)氣-液-固三相反應(yīng)過(guò)程，其中的固體為催化劑，氣液兩相是以滴流的形式通過(guò)催化劑床層，因此也稱滴流床反應(yīng)器。

在滴流床反應(yīng)器中，氣體需要從氣相傳遞到液相，然后共同吸附在催化劑表面，在催化劑活性中心的作用下進(jìn)行反應(yīng)。一般情況下為了加強(qiáng)氣液兩相的傳質(zhì)力度，系統(tǒng)提供的氣體量要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于反應(yīng)消耗的氣體量，因此反應(yīng)器體積較大，這是因?yàn)榉磻?yīng)過(guò)程需要維持較高的氣體分壓，有利于提高反應(yīng)速率，而沒(méi)有反應(yīng)掉的氣體通過(guò)有的通過(guò)循環(huán)氣壓縮機(jī)提壓重新輸送回反應(yīng)器，有的則直接排放，因此造成設(shè)備投資高、操作費(fèi)用高和資源浪費(fèi)。為了降低裝置的投資成本，后期將氣液先進(jìn)行預(yù)混合，使氣體溶解分散在液體中，再進(jìn)入反應(yīng)器進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)過(guò)程中需要的氣體來(lái)源于液體中溶解分散的，無(wú)需大量的氣體循環(huán)。與傳統(tǒng)工藝相比，具有反應(yīng)器體積小、投資成本低、反應(yīng)均勻等優(yōu)點(diǎn)。

例如在油品加氫過(guò)程中，CN103965959A提出了一種多級(jí)溶氫的液相加氫反應(yīng)方法，首先循環(huán)液體物料與原料油混合，進(jìn)入加熱器加熱；氫氣分為n路進(jìn)入加熱爐加熱；一路氫氣和液相物料在混合器中混合，進(jìn)行第一級(jí)溶氫，其余（n-1）路氫氣通過(guò)反應(yīng)器床層的入口進(jìn)入器內(nèi)氫油混合構(gòu)件與上一床層反應(yīng)后的混合物進(jìn)行混合，進(jìn)行第二級(jí)溶氫，最終的反應(yīng)產(chǎn)物進(jìn)入汽提塔，汽提塔底油一部分進(jìn)入產(chǎn)品罐，一部分再循環(huán)。該方法將氫氣分散n路的目的是增加油品中的溶解量和和均勻性，以提高加氫反應(yīng)速率，但是由于氫油混合過(guò)程常用常規(guī)的混合器，一方面氫氣分多次引入的工藝流程較為復(fù)雜，另一方面為了滿足反應(yīng)過(guò)程的氫氣溶解量，同樣需要大量的循環(huán)油，投資和能耗仍然較高。

在雙氧水生產(chǎn)過(guò)程中，CN102009961A提出了一個(gè)蒽醌法生產(chǎn)過(guò)氧化氫的氧化方法，將含有氧氣的氣體分散到含有氫蒽醌衍生物的工作液中，得到含有微米級(jí)氣泡的氣-液混合流體，進(jìn)而在氣液混合液體流過(guò)延遲管道的過(guò)程中完成氧化反應(yīng)。該方法的目的是通過(guò)增加氣液接觸面積而提高氧化效率、縮短反應(yīng)時(shí)間，但由于該方法中氣液混合流體的狀態(tài)不穩(wěn)定，氣泡容易積聚變大及逸出，最終與液體分離，達(dá)到現(xiàn)有技術(shù)的氣液反應(yīng)狀態(tài)和反應(yīng)速率，從而使后續(xù)決定總反應(yīng)時(shí)間的關(guān)鍵反應(yīng)速率沒(méi)有改善。

綜上所述，無(wú)論是加氫反應(yīng)還是氧化反應(yīng)過(guò)程中，氣液預(yù)混合過(guò)程為現(xiàn)有技術(shù)進(jìn)步的關(guān)鍵步驟，是一種能夠有效解決反應(yīng)速率低、反應(yīng)效率低、停留時(shí)間長(zhǎng)等問(wèn)題的工藝路線，但由于現(xiàn)有技術(shù)中為了滿足氣液反應(yīng)過(guò)程中所需要的氣體量，需要大量的循環(huán)液體或外加溶劑來(lái)溶解分散氣體，相當(dāng)于稀釋了反應(yīng)原料，使反應(yīng)效率大幅度降低、能耗和投資大幅度增加、工藝流程也更加復(fù)雜，因此開發(fā)一種氣體溶解分散量大、分散均勻、狀態(tài)溫度的氣液混合分散方法，取消大量的液體循環(huán)的同時(shí)，大幅度提高反應(yīng)效率、減少停留時(shí)間。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種氣液混合設(shè)備及應(yīng)用，該設(shè)備能夠極大的改善氣液混合效果，提高液相中氣體的的溶解分散量和分散均勻性，形成的“油包氣型”氣液混合流體為均一相，且狀態(tài)穩(wěn)定，不但可以大幅增加其液傳質(zhì)面積，而且使氣液反應(yīng)過(guò)程能夠持續(xù)的保持較高的速率，解決現(xiàn)有技術(shù)存在的大量液體循環(huán)流程復(fù)雜、物耗能耗高、停留時(shí)間長(zhǎng)等問(wèn)題。