[實用新型]低壓氣液強化乳化床反應裝置

有效

• 申請號: 201920155612.6
• 申請日: 2019-01-29
• 公開（公告）號: CN210045215U
• 公開（公告）日: 2020-02-11
• 發明（設計）人: 張志炳;李大鵬;周政;門存貴;孟為民;黃傳峰;羅華勛;高亞男;王寶榮;高偉;張鋒;李磊
• 申請（專利權）人: 南京延長反應技術研究院有限公司
• 主分類號: B01J8/02
• 分類號: B01J8/02;C10G45/04;C10G45/22
• 代理公司: 32230 江蘇致邦律師事務所
• 代理人: 徐蓓;尹妍

本實用新型公開了低壓氣液強化乳化床反應裝置，包括反應器主體；其頂部設有氣液出料口；至少一個氣泡破碎器；氣泡破碎器上設有進氣口、進液口和出料口，出料口連接反應器主體；氣液分離器；連接反應器主體的氣液出料口；所述氣液分離器頂部設有排氣口，底部設有出液口；循環泵；連接氣液分離器的出液口；換熱器；連接循環泵的出口管路；所述換熱器上設有液體出料口，液體出料口分別連接液體出料管路和循環液管路，所述循環液管路連接氣泡破碎器進液口。本實用新型的裝置具有操作壓力低，氣液傳質相界面積大，表觀反應速度快，氣體利用率高，投資少，能耗低，工藝靈活等優點。

技術領域

本實用新型涉及低壓氣液強化乳化床反應裝置。

背景技術

能源、石化、精細化工等領域廣泛存在氣液、氣液固等氣液反應過程。如氧化、加氫、氯化等氣液多相反應，其宏觀反應速率一般受制于傳質過程。氣液反應的體積傳質系數主要受到傳質系數及氣液相界面積的共同影響。已有研究表明，相界面積對體積傳質系數的影響程度較大，且容易調控。因此，增大相界面積被視為提高氣液宏觀反應速率的有效途徑。

鼓泡反應器和攪拌?鼓泡反應器是目前常用的氣液反應器。如PX氧化制TA的塔式鼓泡反應器，氣泡直徑通常大于3mm，乃至厘米級，其傳質界面面積有限。為提高宏觀反應速率，必須通過增加鼓氣量來促進液體湍流，使氣泡破裂加劇以增加氣泡數目，進而增大界面面積。而此舉必然降低氣體利用率，增大壓縮機功率和尾氣排放，導致能耗過渡和物料損失及環境污染。攪拌?鼓泡式氣液反應器內多形成對氣泡宏觀運動有影響而對氣泡破碎影響較小的大渦，氣泡不能有效破碎，故直徑偏大，傳質面積受限，以致反應效率偏低。為強化氣液傳質，塔式鼓泡反應器一般在塔內增設塔板、靜態混合器等內件以加強混合，而攪拌釜則需安裝不同結構的攪拌槳或內筒等結構，以增加液層的含氣量。這兩種反應器，由于所得氣泡直徑通常為3~20mm，所提供的相界面積和傳質系數（液側、氣側、固液）有限，故反應性能較難獲得突破性的提高。

氣泡直徑（Sauter 直徑）d₃₂是決定相界面積大小的關鍵參數，是決定氣液反應速率的核心因素。d₃₂逐漸減小時，體積傳質系數逐漸增大；特別是當d₃₂小于1mm時，體積傳質系數隨d₃₂的減小以類似于指數形式快速增大。因此，將d₃₂減小到微米級，能夠大幅度強化氣液反應。直徑在1μm ～1 mm之間的氣泡可稱為微氣泡，由微氣泡形成的相界面稱為微界面，微氣泡群形成的相界面體系，稱為微界面體系。根據Yang-Laplace方程，氣泡的內壓與其半徑成反比，故微氣泡也有利于提高氣泡內壓，提高氣體的溶解度。因此氣液反應過程中，微界面體系能夠強化氣液傳質，進而加快氣液反應。微氣泡具有剛性特征，獨立性好，不易聚并，因此微氣泡體系的氣液充分混合，可獲得含有大量微氣泡的乳化液，并在反應器內形成高相界面積，高反應效能的乳化床。乳化床的形成、運行和利用需要高效能的破碎器將氣體分割為微米級氣泡。

實用新型內容

本實用新型的目的是提供一種氣液強化乳化床反應裝置，適用于含氣液反應體系。利用氣液體系1μm～1mm之間的氣泡尺度形成乳化體系，從而大幅度地提高體系氣含率和氣液傳質面積，加速多相反應進程，提高氣體利用率，改善過量排放造成的環境問題，并解決傳統氣液反應過程中高溫、高壓、高物耗、高投資、高安全風險等問題，由此降低設備的投資成本和運行費用。

本實用新型具體采用如下技術方案實現上述技術目的：

一種低壓氣液強化乳化床反應裝置，包括：

反應器主體；其頂部設有氣液出料口；

至少一個氣泡破碎器；氣泡破碎器上設有進氣口、進液口和出料口，出料口連接反應器主體；

氣液分離器；連接反應器主體的氣液出料口；所述氣液分離器頂部設有排氣口，底部設有出液口；

循環泵；連接氣液分離器的出液口；