一種多級導流式鼓泡塔反應器及生產工藝的製作方法
2023-10-23 10:21:52 3
專利名稱：一種多級導流式鼓泡塔反應器及生產工藝的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種多級導流式鼓泡塔反應器及生產工藝，屬於化工單元操作中反應設備及 生產工藝的改進。
背景技術：
目前，工業生產中常採用的氣液反應裝置為鼓泡式反應器或攪拌釜式反應器，這兩類傳 統反應器反應效率低，設備通常比較龐大，這樣佔地面積大， 一次性投資費用高，運行成本 也較高，應用領域受到反應體系的限制。
基於鼓泡式反應器發展而來的多級環流反應器，是採用不同結構的多級導流筒和內構件 ，使氣相和液相實現大環流套小環流的流動，改善兩相流動狀況，提高傳質效率，但是它的 缺陷是在塔身的任意截面處，氣相與液相只形成了一層環流，即只存在一個大環流套小環流 ，導致環隙氣含率仍然低，有效傳質面積不是很大，反應器利用率低，反應器總體效率低。
發明內容
為了克服現有裝置和技術的上述不足，本發明的目的在於提供一種多級導流式鼓泡塔反 應器及生產工藝。
本發明是通過下述技術方案加以實現的
本發明的一種多級導流式鼓泡塔反應器，包括反應段、導流板、液相分布器和微泡發生 器；反應段由反應柱連接導流板構成；液相分布器位於塔體內上端，微泡發生器位於塔體內 下端；塔頂部設有排氣口，塔底部設有排液口，在反應段上端設有液相進料口，在反應段下 端設有氣相進料口；反應段為兩級以上。反應柱為規整填料，每級反應柱至少3根；相鄰兩 級反應段內反應柱的放置方向相垂直。
本發明的多級導流式鼓泡塔反應器的生產工藝，將液相原料通過泵經由液相分布器打入 塔內，在重力的作用下，原料向下依次流過各級反應段；氣相原料通過壓縮機經由微泡發生 器打入塔內，在浮力的作用下，微泡向上運動，與液相原料逆流接觸，並在導流板的導流作 用下發生相應的反應，液相反應產物從塔底排出，氣相反應產物從塔頂排出。
反應段的級數根據反應要求達到的轉化率和收率而定，可以分為兩級、三級或更多，轉 化率和收率要求越高，採用的級數越多。每層反應段內均勻豎直平行放置一定數目內置規整填料的反應柱，反應柱的具體數目根據反應要求達到的轉化率和收率而定，轉化率和收率越 高，反應柱的數目越多。每根反應柱下方對應設有一個導流板，相鄰兩層反應段內反應柱的 放置方向相垂直；
反應氣體經微泡發生器進入反應段，在氣體的噴射力和密度差的作用下，微氣泡帶動周 圍液體向上運動，並且圍繞著不同反應柱和柱間的空隙進行快速的環流運動，形成許多個大 環流套小環流的流動狀態。
本發明的多級導流式鼓泡塔反應器，其優點在於投資小、能耗小、佔地面積小；每層 反應段的反應柱內持氣量及環隙內持氣量的差異導致流體的循環流動，有利於氣相原料與液 相原料充分接觸；採用微泡發生器產生的氣泡直徑小，數目多，因此在同樣的流量下，比表 面積更大，同液相原料接觸的概率增大，提高出口轉化率；多級導流式鼓泡塔反應器提供了 較高的反應高度，使氣泡在反應塔內的行程長，原料在反應器內的停留時間更長，在較小的 容器內就可以實現氣液兩相的充分反應，轉化率提高，產物出口純度也相應提高；能夠較好 的滿足大批量的處理要求，同時由於其結構簡單，造價低，具有廣泛的適用性。
圖l為多級導流式鼓泡塔反應器及其工藝流程圖。
具體實施例方式
如圖1所示，本發明多級導流式鼓泡塔反應器，主要由微泡發生器5，液相分布器9，反 應段11和導流板7構成。每級反應段中均勻豎直平行放置內置規整填料的反應柱8，每根反應 柱下方對應設有一個導流板7，相鄰兩層反應段內反應柱的放置方向相垂直。在反應段的上 方設有液相分布器，液相分布器連著原料液入口 ，反應段的下方等間距水平裝有一定數目的 微泡發生器5，微泡發生器連著氣相入口3。在合成塔塔頂設有氣體出口IO，塔底設有產物出 □ 6。
原料液入口1經原料泵2打入液相分布器9，分布均勻後均勻流入反應段ll，每層反應段 內都包含一定數目內置規整填料的反應柱8;原料從入口3，經壓縮機4、微泡發生器5後，打 入塔內，與從上向下流動的液相原料液在導流板7和一定反應條件作用下發生反應，生成液 相產物，液相產物和未反應完的液相原料從產物出口6排出，未反應完的氣相原料從氣相出 口10排出。
下面介紹本發明的幾個具體實施例，但不局限與這幾個反應，本發明的多級導流式鼓泡 塔反應器適用於現工業生產中常採用的氣液體系。
實施例l:氯氣和甲苯反應生成三氯甲苯，其反應式為甲苯+氯氣^ 三氯甲苯。如圖1所示，利用本發明多級導流式鼓泡塔反應器生產工藝，首先在常壓下，將原料甲苯和催 化劑氯化銨混合均勻，並加熱到14(TC，從原料液入口1經原料泵2打入液相分布器9，分布均 勻後均勻流入反應段ll，根據反應收率要求，採用四級反應段，每級反應段內都包含三根內 置規整填料的反應柱8;原料氯氣從入口3，經壓縮機4、微泡發生器5後，打入塔內，與從上 向下流動的甲苯在導流板7和催化劑作用下發生反應，生成三氯甲苯，產物和未反應完的甲 苯從產物出口6排出，副產物氯化氫和未反應完的氯氣從氣相出口10排出。結果表明採用 多級導流式鼓泡塔反應器，原料甲苯的收率比傳統的多級環流反應器提高10%左右。
實施例2:對硝基苯乙酮的合成，其反應式為對硝基乙苯+空氣^^對硝基苯乙酮。如 圖1所示，首先在5atm下，將原料硝基乙苯和催化劑醋酸鹽混合均勻，並加熱到14(TC，從原 料液入口1經原料泵2打入液相分布器9，分布均勻後均勻流入反應段ll，根據反應收率要求 ，採用三級反應段，每級反應段內都包含兩根內置規整填料的反應柱8;原料空氣從入口3， 經壓縮機4、微泡發生器5後，打入塔內，與從上向下流動的硝基乙苯在導流板7和催化劑作 用下發生反應，生成對硝基苯乙酮，產物和未反應完的硝基乙苯從產物出口6排出，未反應 完的空氣從氣相出口10排出。結果表明採用多級導流式鼓泡塔反應器，原料硝基乙苯的收 率比傳統的多級環流反應器提高7%左右。
以上兩個實施例證明多級導流式鼓泡塔反應器在氣液反應方面確實比傳統的環流反應
器有較大優勢，並且，反應級數與每一級中反應柱根數越多，原料轉化率與收率越高，但同 時成本也越大，因此在實際應用中應該綜合考慮收率和成本兩方面因素，找出級數與每一級 中反應柱根數的最優值，使利潤最大化。
本發明提出的一種多級導流式鼓泡塔反應器及生產工藝，已進行了詳細的描述，相關技 術人員明顯能在不脫離本發明內容、精神和範圍內對本文所述的工藝流程及設備進行改動或 適當變更與組合，來實現本發明技術。特別需要指出的是，所有相類似的替換和改動對本領 域技術人員來說是顯而易見的，他們都被視為包括在本發明精神、範圍和內容中。
權利要求
1.一種多級導流式鼓泡塔反應器，包括反應段、導流板、液相分布器和微泡發生器；其特徵是反應段由反應柱連接導流板構成；液相分布器位於塔體內上端，微泡發生器位於塔體內下端；塔頂部設有排氣口，塔底部設有排液口，在反應段上端設有液相進料口，在反應段下端設有氣相進料口；反應段為兩級以上。
2 如權利要求l所述的多級導流式鼓泡塔反應器，其特徵是反應柱為 規整填料，每級反應柱至少3根；相鄰兩級反應段內反應柱的放置方向相垂直。
3 權利要求1或2的多級導流式鼓泡塔反應器的生產工藝，其特徵是 將液相原料通過泵經由液相分布器打入塔內，在重力的作用下，原料向下依次流過各級反應 段；氣相原料通過壓縮機經由微泡發生器打入塔內，在浮力的作用下，微泡向上運動，與液 相原料逆流接觸，並在導流板的導流作用下發生相應的反應，液相反應產物從塔底排出，氣 相反應產物從塔頂排出。
全文摘要
本發明涉及一種多級導流式鼓泡塔反應器及生產工藝，反應段由反應柱連接導流板構成；液相分布器位於塔體內上端，微泡發生器位於塔體內下端；塔頂部設有排氣口，塔底部設有排液口，在反應段上端設有液相進料口，在反應段下端設有氣相進料口；反應段為兩級以上。將液相原料通過泵經由液相分布器打入塔內，在重力的作用下，原料向下依次流過各級反應段；氣相原料通過壓縮機經由微泡發生器打入塔內，在浮力的作用下，微泡向上運動，與液相原料逆流接觸，並在導流板的導流作用下發生相應的反應，液相反應產物從塔底排出，氣相反應產物從塔頂排出。優點在於投資小、能耗小、佔地面積小，轉化率高，具有廣泛的適用性。
文檔編號B01J10/00GK101653711SQ20091030744
公開日2010年2月24日 申請日期2009年9月22日 優先權日2009年9月22日
發明者劉春江, 吳少敏, 胡雪沁, 袁希鋼 申請人:天津大學