CN100398191C - 锥环挡板振荡流管式反应器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种锥环挡板振荡流管式反应器。它由依次相连接的振荡发生机构、进口段、反应段、出口段组成，在进口段上设有进料口，在出口段上设有出料口，反应段由垂直安置的圆形反应管构成，管内设置有沿垂直方向有序排列的锥环型挡板，将管内空间分隔成多腔室结构。本发明具有以下优点：在平均流速较低的连续操作条件下，具有比釜式反应器和普通管式反应器更均匀的停留时间分布和优良的传递特性，能使固体颗粒均匀地悬浮于液体中，并防止固体颗粒在反应器内局部空间的堆积。本发明适用于固含量较高的液固悬浮体系的催化或非催化反应过程，能够长期稳定连续化运行。
Description
技术领域
本发明涉及反应器，尤其涉及一种锥环挡板振荡流管式反应器。
背景技术
振荡流反应器是一种有着广泛工业应用前景的新型化工设备，适用于液相或以液相为主的多相流反应过程。振荡流反应器具有优良的传递特性，在平均流速很低的条件下也具有较为均匀的停留时间分布，在很多情况下能提供比普通管式反应器和搅拌釜式反应器更佳的反应性能。目前已经有研究和应用报道的挡板型振荡流管式反应器的挡板结构多为平面孔板型挡板(单孔或多孔)，当应用于含有较多固体粒子的反应流体体系时，固体粒子易在挡板的上方(反应器垂直安装时)或前、后方(反应器水平安装时)堆积，从而造成反应器不能长时间连续稳定运行。这一缺点限制了该类反应器对于固液催化或非催化反应体系的应用。
发明内容
本发明的目的是提供一种锥环挡板振荡流管式反应器，适用于固含量较高的液固悬浮体系的催化或非催化反应过程，能够长时间连续稳定运行。
它由依次相连接的振荡发生机构、进口段、反应段、出口段组成，在进口段上设有进料口，在出口段上设有出料口，反应段由垂直安置的圆形反应管构成，管内设置有沿垂直方向有序排列的锥环挡板，将管内空间分隔成多腔室结构。
锥环挡板振荡流反应器的反应段可以由多根反应管并联或串联组成，以提供足够长的平均停留时间。
反应管内部的锥环挡板通过固定长度的挡板定位杆互相连结，定位杆之间用螺纹连接。
锥环挡板的锥顶角在45°～170°之间，锥环开孔的内径与锥环的外径之比在0.2～0.8之间，可以用1～10毫米厚度的板材制成。
锥环在反应管中的安装方式应该是锥面向下方突出，即挡板的上表面是凹面，下表面是凸面。
反应管的外表面还可以设置换热夹套，通过加套内的换热介质为反应管提供加热、冷却或保温条件。
本发明的优点是：
在连续操作条件下，具有比釜式反应器更均匀的停留时间分布；
在平均流速很低的条件下，具有比普通管式反应器更均匀的停留时间分布；
在平均流速很低的条件下，反应器内的流体与壁面之间仍然具有良好的传热性能；
调节振荡强度，既可以使固体粒子均匀地悬浮于反应器内部的液体中，也可以让固体粒子形成由上到下数密度逐渐加大的稳定分布；
反应器内部的流体与悬浮粒子之间的表面不断更新，传递过程得到强化；
反应器中锥环挡板上表面为向下倾斜的斜面，能有效地防止固体颗粒在挡板上方的堆积，从而使反应器在流体固含量较高的情况下仍然能够长期稳定操作。
附图说明
图1是锥环挡板振荡流反应器的结构示意图；
图2是反应管段的结构示意图；
图3是锥环挡板的结构示意图；
图中：振荡发生机构1、进口段2、换热夹套3、反应管4、温度传感器5、连接弯管6、出口段7、出料口8、夹套进出口9、进料口10、锥环挡板11、挡板定位杆12。
具体实施方式
锥环挡板振荡流管式反应器由依次相连接的振荡发生机构1、进口段2、反应管4、出口段7组成，在进口段2上设有进料口10，在出口段7上设有出料口8，反应管4由垂直安置的圆形反应管构成，管内设置有沿垂直方向有序排列的锥环挡板11，将管内空间分隔成多腔室结构。
反应段可以由多根反应管串联或并联组成，以提供足够的反应空间和停留时间。多根反应管之间用连接弯管连接。
反应管内部的锥环挡板11用挡板定位杆12连接定位，保持各挡板的空间位置和挡板之间的距离。
反应管4的外部设置有换热夹套3，锥环挡板的锥顶角为120°，锥环内径与外径之比为0.5。锥环挡板的锥面向下方突出。
本发明所述的反应器具有垂直安置的圆管型外壳，壳外可具有换热夹套，提供反应管内部所需的温度条件。反应管内部设置有沿垂直方向上有序排列的挡板。挡板结构为中部开孔的锥环面形状，锥环内径与外径之比可在0.2～0.8范围选择，锥环面向下方突出。挡板间可用定位杆连接。反应器的进料端设置有振荡发生机构，在反应管内部的流体中产生一个叠加在平均流速上的往复振荡运动。锥环挡板振荡流反应器的结构参见附图1至附图3。
反应器工作时，反应流体流经反应管内部，振荡发生机构在流体中产生的振荡运动与挡板相互作用，在腔室内生成位置和尺寸不断变化的旋涡。漩涡流动在腔室中提供良好的径向混合，使反应流体的停留时间趋向更均匀的分布，即使在平均流速很低情况下，也能有效地改善停留时间分布。漩涡运动引起的强烈湍动还能强化反应器内部的传递过程，并保持固体粒子均匀地悬浮于反应流体中。振荡流场的以上特征能为固-液悬浮体系提供有利的反应环境，从而获得优良的反应器性能。反应器中锥环挡板的锥面向下突出安装，挡板上表面为向下倾斜的斜面，能有效地防止固体颗粒在挡板上方的堆积，从而使反应器在流体固含量较高的情况下仍然能够长期稳定操作。
Claims (6)
1.一种锥环挡板振荡流管式反应器，其特征在于它由依次相连接的振荡发生机构(1)、进口段(2)、反应管(4)、出口段(7)组成，在进口段(2)上设有进料口(10)，在出口段(7)上设有出料口(8)，反应管(4)由垂直安置的圆管构成，管内设置有沿垂直方向有序排列的锥环挡板(11)，将管内空间分隔成多腔室结构，锥环挡板的锥顶角为45°～170°，锥环内径与外径之比为0.2～0.8。
2.根据权利要求1所述的一种锥环挡板振荡流管式反应器，其特征在于所述的反应管(4)为多根。
3.根据权利要求2所述的一种锥环挡板振荡流管式反应器，其特征在于所述的反应管(4)为串联或并联。
4.根据权利要求1所述的一种锥环挡板振荡流管式反应器，其特征在于所述的锥环挡板(11)由挡板定位杆(12)定位。
5.根据权利要求1所述的一种锥环挡板振荡流管式反应器，其特征在于所述的锥环挡板的锥面向下方突出。
6.根据权利要求1所述的一种锥环挡板振荡流管式反应器，其特征在于所述的反应管(4)外设有换热夹套(3)。
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