一种气升式列管环流反应器制造技术

本发明专利技术涉及一种气升式列管环流反应器，包括反应器壳体、反应管、环流内筒、管板；反应管位于反应器壳体内部，环流内筒位于反应管内部，管板设置在反应管两端，环流内筒之间设置喇叭口或导流锥；管板、反应管外壁和反应器壳体构成换热介质腔体，换热介质腔体设置换热介质进口和换热介质出口。根据反应的特点，反应管内部采用内环流、外环流或者内外交替式环流。对于放热反应，物料在反应管内发生反应，放出的反应热被换热介质腔体内的换热介质带走，使得反应管内的物料维持一定的温度；对于吸热反应，换热介质腔体内为加热介质，将反应管内的物料加热至反应温度，保证反应的顺利进行。简化设备结构，降低制造成本，拓宽环流反应器的应用范围。的应用范围。的应用范围。

【技术实现步骤摘要】
一种气升式列管环流反应器


[0001]本专利技术属于环流反应器领域，特别是涉及一种气升式列管环流反应器。

技术介绍

[0002]气升式环流反应器由反应器的底部引入气体，由于其内部设置导流结构，气体的引入使导流结构两侧的液体形成密度差进而形成压力差，液体在压差的推动下形成环流。由于其内部没有机械搅拌，易于密封，而且对物料的剪切作用小，适用于气
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液两相、气
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液
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液三相、气
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液
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固三相等多种反应物系，已广泛用于化工、石油化工、生物化工、食品工业、制药工程和环保等领域。
[0003]CN102716699A公布了一种气升式多级交错循环流动塔及循环流动结构，由于塔体内设置了多级导流结构和微泡气体发生器，形成了“管内上升
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环隙下降”和“环隙上升
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管内下降”的交错环流形式，强化了混合与传质，与传统的设置单一环流内件的多级气升式循环流动塔相比，气含率可提高20％
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40％，气泡分布均匀度提高10％
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30％。以上公布的结构，对于热效应不大的反应来说，可提高反应效率，缩短停留时间。但对于热效应比较的大的反应，由于强化了混合同时提高了气液相接触面积，由于未设置取热结构，很有可能造成反应器温度或压力超标。
[0004]CN105400544A公布了一种使用多级循环流反应器制备烷基化油的方法，反应器内部设置多级环流结构，反应物及催化剂接触充分混合均匀，废酸量小，与传统的卧式机械搅拌反应器相比，降低了泄露的可能性，保证装置长周期平稳运行。烷基化反应属于放热反应，以上专利是通过反应器内的碳四气化取走反应热，随着反应的进行，碳四不断气化，导致反应器上部气速增大，实际设计时需要反应器由下到上逐渐扩径，否则会造成上部环流剧烈不易操作，同时反应器顶部气体出口带液。如果反应器内部设置一定的换热结构，可以有效避免以上问题。
[0005]环流反应器的换热问题使其应用领域受到了一定限制。对于强放热反应或者需要加热的情况，由于反应器内部没有设置换热结构，对于放热反应，只能通过物料的蒸发或设备夹套间壁式取热，对于需要加热的反应，除了设置夹套加热，还可以通过加热进入反应器的气体将热量带入反应器。对于在反应器内部加入换热管束的情况，管束水平放置存在支撑困难的问题，管束垂直放置则增加了反应器的高度，设备成本提高。
[0006]综上所述，目前需要解决的问题是强化环流反应器的换热，使其可以应用于强放热反应或需要较大加热量的反应，拓宽环流反应器的应用领域。

技术实现思路

[0007]本专利技术提供了一种气升式列管环流反应器，本装置将气升式环流反应器和列管式换热器结合，将环流反应器内部导流结构放入列管式换热器的管程，将反应和换热设备耦合，可有效解决以上环流反应器的换热问题。
[0008]本专利技术通过下述技术方案加以实现：
[0009]一种气升式列管环流反应器，包括反应器壳体(1)、反应管(2)、环流内筒(5)、管板(6)；反应管(2)位于反应器壳体(1)内部，环流内筒(5)位于反应管(2)内部，所述管板(6)设置在反应管(2)两端，环流内筒(5)之间设置喇叭口(3)或导流锥(4)；所述管板(6)、反应管(2)外壁和反应器壳体(1)构成换热介质腔体，所述换热介质腔体设置换热介质进口(7)和换热介质出口(8)。
[0010]所述的反应管(2)的数量不少于2个；所述管板(6)是上面开有圆孔的圆形平板，所述圆孔数量与反应管(2)的数量相同，所述圆孔直径与反应管(2)外径相同，所述圆孔的水平分布位置与反应管(2)的水平分布位置相同，每个圆孔边缘与对应的反应管(2)上端或下端焊接，管板(6)外边缘与反应器壳体(1)焊接。
[0011]所述反应管(2)的直径为50
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800mm。
[0012]所述环流内筒(5)的直径小于反应管(2)的直径。
[0013]所述喇叭口(3)位于两个环流内筒(5)之间，上口直径小于环流内筒(5)的直径，下口直径大于环流内筒(5)的直径。
[0014]所述导流锥(4)位于两个环流内筒(5)之间，类似纺锤的两端小中间大结构，中间最大处的直径大于环流内筒(5)的直径。
[0015]所述喇叭口(3)下端或导流锥(4)下端顶点与下部环流内筒(5)上端的竖直距离为0～50％环流内筒半径。
[0016]所述喇叭口(3)与上部环流内筒(5)下端的水平距离为环流内筒半径的10％～环流内筒半径与喇叭口上端半径之差。
[0017]所述导流锥(4)与上部环流内筒(5)下端的水平距离为10～100％环流内筒半径。
[0018]所述的气升式列管环流反应器，反应管(2)内部的环流结构，包括如下组合方式：
[0019]单个反应管(2)内部由下到上依次设有喇叭口(3)和环流内筒(5)；
[0020]或单个反应管(2)内部由下到上依次设有导流锥(4)和环流内筒(5)；
[0021]或单个反应管(2)内部由下到上依次设有喇叭口(3)、环流内筒(5)、导流锥(4)和环流内筒(5)。
[0022]所述反应管(2)下端设置支撑装置，用于支撑和固定喇叭口(3)或导流锥(4)，所述支撑装置的组成部件与液体流动方向平行，不影响反应管内部流动。
[0023]所述喇叭口(3)或导流锥(4)与其上部的环流内筒(5)连接固定，固定部件与液体流动方向平行，不影响反应管内部流动。
[0024]所述喇叭口(3)或导流锥(4)与其下部的环流内筒(5)连接固定，固定部件与液体流动方向平行，不影响反应管内部流动。
[0025]所述反应器内部设置多段反应管(2)，各段之间设置气液收集再分布装置(9)。
[0026]本专利技术公开了一种气升式列管环流反应器，将环流反应器内部的环流结构放入列管式换热器的换热管内，使换热管变成反应管。可根据反应的特点，反应管内部采用内环流、外环流或者内外交替式环流。对于放热反应，物料在反应管内发生反应，放出的反应热被换热介质腔体内的换热介质带走，使得反应管内的物料维持一定的温度；对于吸热反应，换热介质腔体内为加热介质，将反应管内的物料加热至反应温度，保证反应的顺利进行。本专利技术的结构强化了热量传递，保证环流反应器的温度、压力稳定。本专利技术同时简化了设备结构，降低了设备的制造成本，拓宽了环流反应器的应用范围。
附图说明
[0027]图1是本专利技术实施例1附图。
[0028]图2是本专利技术实施例2附图。
[0029]图3是本专利技术实施例3附图。
[0030]图4是本专利技术实施例1、2、3的液体在反应器中流动方向的局部放大图。
[0031]附图标记说明：
[0032]1‑
反应器壳体，2
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反应管，3
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喇叭口，4
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导流锥，5
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环流内筒，6...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种气升式列管环流反应器，包括反应器壳体(1)、反应管(2)、环流内筒(5)、管板(6)；其特征是，反应管(2)位于反应器壳体(1)内部，环流内筒(5)位于反应管(2)内部，所述管板(6)设置在反应管(2)两端，环流内筒(5)之间设置喇叭口(3)或导流锥(4)；所述管板(6)、反应管(2)外壁和反应器壳体(1)构成换热介质腔体，所述换热介质腔体设置换热介质进口(7)和换热介质出口(8)。2.如权利要求1所述的气升式列管环流反应器，其特征是，反应管(2)的数量不少于2个；所述管板(6)是上面开有圆孔的圆形平板，所述圆孔数量与反应管(2)的数量相同，所述圆孔直径与反应管(2)外径相同，所述圆孔的水平分布位置与反应管(2)的水平分布位置相同，每个圆孔边缘与对应的反应管(2)上端或下端焊接，管板(6)外边缘与反应器壳体(1)焊接。3.如权利要求1所述的气升式列管环流反应器，其特征是，所述反应管(2)的直径为50
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800mm，所述环流内筒(5)的直径小于反应管(2)的直径。4.如权利要求1所述的气升式列管环流反应器，其特征是，所述喇叭口(3)位于两个环流内筒(5)之间，上口直径小于环流内筒(5)的直径，下口直径大于环流内筒(5)的直径。5.如权利要求1所...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘辉，成洁，谢省宾，刘春江，郭凯，项文雨，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：