CN203886516U - 一种喷射自吸式气液接触反应装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种喷射自吸式气液接触反应装置，它是由反应罐与工作组件通过气液管路连接构成的结构，该反应装置通过一个密封反应罐实现气液两相物料储存与接触反应。反应罐内物料通过其中串联有循环泵的循环管路进入射流喷射器，与来自进气管路的反应气体混合后喷射到反应罐内，形成环流。本实用新型装置实现了气液物料双循环，在射流喷射器和导流筒的作用下气体和液体能够充分地接触反应，反应效率高。并且连接尾气吸收装置的出气口在反应器内气体过高时能起到泄压的作用，防止爆炸，具有较高的安全系数。

Description

一种喷射自吸式气液接触反应装置

技术领域

本发明属于工业化学反应装置，特别涉及一种喷射自吸式气液接触反应装置。。 

背景技术

气液接触反应，是指反应物系中存在气相和液相的一种多相反应过程，通常是气相反应物溶解于液相后，再与液相中另外的反应物进行反应；也可能是反应物均存在于气相中，它们溶解于含有催化剂的溶液以后再进行反应。在气液接触反应过程中, 对反应器的共同要求首先是给气液两相提供良好的接触机会, 包括增大相界面面积、两相接触的时间和增强湍动程度。 

喷射反应器是近几十年迅速发展起来的多相反应器, 多用于气液两相反应, 也可用于含催化剂等悬浮颗粒的气液固三相反应。其原理是利用高速流动相去卷吸其他相， 使各相密切接触，继而在反应器内均匀分散或悬浮，并完成反应。喷射反应器作为一类新型反应器广泛应用于化工气液反应领域，与传统的气液反应器相比，喷射反应器有许多独特、优异的性能：（1）多相传质性能好；（2）传热能效大；（3）密封性能好, 便于高压反应； （4）单位体积输入功率大；（5）工作体积大，操作弹性好；（6）反应器结构简单，无活动件，节约能耗且便于反应过程的连续化；（7）传质速率和混合效果对反应器规模依赖程度小，便于工程放大； （8）用途广泛。 

国内在喷射反应器的工程开发和工业应用上做了很多研究，也获得了较多的成果。例如，（1）编号为CN 102847492，名称为“一种适用于气液反应的制备装置”的专利，该专利公开的装置是使用一个与循环泵连接的喷射器吸入气体与液体混合，然后通过喷射器的喷嘴将气液混合物喷入反应器内进行反应。 但是，该装置只能实现液体循环，对于反应器内未反应完全的气体则做不到循环利用，并且气液接触的时间较短，难以混合均匀，反应效率低。（2）编号为CN 201055774，名称为“射流混合气液反应装置”的专利，该专利使用一个与循环泵连接的喷射器，喷射器的尾管上开孔连接反应气体进气管，尾管末端连接一个位于反应器内部的导流筒，喷射器的吸入口通过气体管路与主反应罐相接。此装置实现了气液物料双循环，提高了反应效率，但是由于喷射器工作时尾管充满了压力流体，反应气体必须具有较高压力才能送入管内与反应液体混合，这就需要压缩机以及相应的动力消耗，否则一旦进气管气压不够就容易引起反应液体倒灌。 

另外，由于反应气体多为有毒有害气体，一旦泄漏就会对环境和人体造成危害，即使反应气体是无害的，也会在逸出的过程中携带反应液体中的强酸强碱，这些酸、碱雾也是严重的环境污染物。另外，在密封反应器内一旦气压异常升高，容易发生爆炸，所以给反应器增加一个用于吸收和泄压的装置是绝对必要的，多数的气液反应器都没有考虑安全与环境因素，存在较大的隐患。 

发明内容

本发明的目的是提供一种适用于气液接触反应的喷射自吸式装置，其可以有效地提高气液两相反应的接触面积和时间，从而提高反应速率；实现气液反应物双循环，提高物料利用率，从而提高产率，降低能耗，具有较高的安全系数，对环境无害。 

本发明的技术方案为，一种喷射自吸式气液接触反应装置，该装置包括反应罐、射流喷射器、导流筒、循环泵，尾气吸收装置以及气、液管路。该装置装有用于气体吸入和气液混合的射流喷射器，在反应罐内部有与射流喷射器相接的导流筒，反应罐内液面下方开有物料出口，通过循环泵和管路连接到射流喷射器的喷管，将射流喷射器的吸入口作为进气口，通过两条管路分别连接反应气体容器和设置于反应罐体上液面上方的尾气循环回流口。喷射自吸式气液接触反应装置的导流筒尾部可以在液面以上，也可以插入液面以下，反应罐物料出口设置在底部50毫米以上，反应气体容器内部可以是常压、正压或者负压，反应气体容器可以是装有气体的气瓶或气罐，也可以是反应气体发生装置的容器。 

反应罐下部物料出口通过液体循环管路与射流喷射器的工作液体入口连通，射流喷射器的吸入口连接进气管路。气液反应物经过射流喷射器混合后形成高速流体进入导流筒，在喷嘴和导流筒的作用下，气液混合流体形成规整的环流，在喷射区能量集中，因而剪切场强。当液体喷射速度增加时，对气泡的破碎作用也增大，气泡平均直径减少，局部含气率增加，从而增加了气液两相的接触面积，强化了传质。同时喷射所产生的分散作用加强了混合效果，气泡在反应空间内均匀分布，形成整体的湍流，使反应更加充分，导流筒的设计则进一步加强了这种作用。 

上述的液体循环管路中的循环泵为射流喷射器提供高压流体，在喷射器的吸入室处制造真空，吸入气体。同时，使反应罐内物料循环流动，提高反应效率。 

所述射流喷射器的吸入口作为进气口，通过两条管路分别连接反应气体容器和设置于反应罐体上液面上方的尾气循环回流口。由于射流喷射器在工作时在形成负压，反应罐内存在的未反应的气体会被自动吸入进气管路，与气体发生装置输送的气体混合，再次进入射流喷射器，循环利用。由于射流喷射器的吸气作用，气体发生装置中产生的反应气体可以很容易送入反应装置内与液体反应物接触反应，不需要通过压缩获得较高的气压，在进行不需要加压的反应时，减少了辅助设施、动力消耗以及相应的维护管理，并且不会因为气压过小而使液体倒灌到气体发生装置中。 

所述反应罐还连接了一个尾气吸收装置，对尾气进行无害化处理，并且在反应罐内气体压力异常增大时作为缓冲装置用于泄压，防止发生爆炸。 

所述反应罐下部连接循环泵的物料出口设置在底部50毫米以上，物料出口以下的区域作为固体沉降区域，由于重力的作用，液体中粒度较大的颗粒将向下运动，沉积在反应罐底部，可以有效防止大颗粒固体沉淀物过多进入物料出口而引起堵塞。在反应结束后静置一段时间，待固体在底部沉降下来，就可以很容易实现固液分离和收集。 

技术效果 

本发明中公开的一种喷射自吸式气液接触反应装置，与传统的机械搅拌釜、鼓泡塔和喷雾塔相比，其增加了气液两相反应物的接触面积，强化传质、传热，还可以方便地控制停留时间和反应程度，提高反应效率，对于液体粘度较大的气-液反应体系也适用。尾气吸收的设计可以防止气体泄漏，对环境的污染极小，并且还具有防爆的作用。本装置结构简单，由于反应装置本身没有活动部件，所以故障率很低，易于维护，能耗很小。

附图说明

附图1——喷射自吸式气液接触反应装置示意图。 

具体实施方式

如图1所示，该喷射自吸式气液接触反应装置包括一个反应罐2、导流筒3、射流喷射器4、循环泵1和尾气吸收装置6。反应罐2顶部设有尾气循环回流口C、尾气出气口A和物料进口B，射流喷射器的混合物出口与反应罐内部的导流筒3相接，反应罐通过下部的物料出口D连接一个循环泵1，循环泵1与射流喷射器4的高压流体入口相接。射流喷射器4的吸入口与进气管相接，进气管分成两路，一路连接反应气体容器5，另一路连接反应罐2顶部的尾气循环回流口C。尾气出气口A与尾气吸收装置6相连。 

反应时，反应罐内液相反应物由循环泵1不断地送入射流喷射器，射流喷射器所产生的负压将反应气体容器和反应罐中的气体吸入，气液两相反应物在射流喷射器4内混合后通过混合物出口进入导流筒3，在导流筒3中进一步混合后喷射到反应罐2中，未反应的尾气通过尾气循环回流口C通到进气管路循环利用。 

如果反应罐内气压过高，多余的尾气会从尾气出气口A进入尾气吸收装置6做无害化处理。如果反应有沉淀物生成，可以在反应结束后静置一段时间，固体沉淀颗粒将会沉降到反应罐2的底部区域，从反应罐上部抽走液体后，固体可从底部的固体出口E排出，实现固液分离收集。  

Claims (4)

1.一种喷射自吸式气液接触反应装置，该装置包括反应罐、射流喷射器、导流筒、循环泵、尾气吸收装置以及气、液管路，其特征在于：（1）该装置装有用于气体吸入和气液混合的射流喷射器，（2）在反应罐内部有与射流喷射器相接的导流筒，（3）反应罐内液面下方开有物料出口，通过循环泵和管路连接到射流喷射器的喷管，（4）将射流喷射器的吸入口作为进气口，通过管路分别连接反应气体容器和设置于反应罐体上液面上方的尾气循环回流口。

2.根据权利要求1所述的一种喷射自吸式气液接触反应装置，其特征在于，所述的导流筒尾部可以在液面以上，也可以插入液面以下。

3.根据权利要求1所述的一种喷射自吸式气液接触反应装置，其特征在于，所述的反应罐物料出口设置在底部50毫米以上。

4.根据权利要求1所述的一种喷射自吸式气液接触反应装置，其特征在于，所述的反应气体容器内部可以是常压、正压或者负压，反应气体容器内部可以用于储存气体。