CN213995905U - 喷雾式气液两相反应装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种喷雾式气液两相反应装置，包括：气液分离器、塔体以及安装在所述塔体内的气体分布器和雾化器，所述雾化器安装在所述塔体的顶部，用于向所述塔体内输送雾化后的液体，所述气体分布器位于所述雾化器的下方，用于向所述塔体内喷射气体；所述塔体的下部形成有排物口，所述气液分离器的进料口与所述排物口连通，所述气液分离器的排液口通过第二液体管道与一第一收集器连通。本实用新型有利于提升气液两相的反应速度，使反应条件更温和并减少副反应发生，提高气液两相反应产物收率。

Description

喷雾式气液两相反应装置

技术领域

本实用新型属于气液反应设备技术领域，具体来说涉及一种喷雾式气液两相反应装置。

背景技术

反应装置是化工企业的核心，是物质合成、分解的场所。由于气液反应属于两相反应，两相反应的特性即反应只能在界面进行。由于气体密度小，通入液相中后会立即上浮聚集，导致气液接触面积迅速变小，气液相反应速率迅速降低。目前行业内学者们采取多种办法提升反应容器内的气液接触面积。比如CN210906149U、CN209465008U、CN209173918U通过在反应釜内增加搅拌器，将通入釜内的气体分散成气泡，通过气泡的运动尽可能的增加在液相中的停留时间。还有学者将气体通过微孔装置鼓入液相中，通过微孔缩小气泡体积，增加表面积，利用气体在液相中上升的过程实现气液接触并提升反应速率，比如CN110404485A、CN208003959U等。还有研究者设计折流档板等方式来增加气液反应速率，例如CN106268588A。但是，目前所提及的技术均不能从本质上改变气液反应状态，在这些反应器中所进行的气液反应过程，液相部分均为连续相，而气相为非连续相，气相易聚集，很难分散成微小气泡，导致气液相接触时间较短。

发明内容

针对现有技术的不足，本实用新型的目的在于提供一种喷雾式气液两相反应装置，该喷雾式气液两相反应装置通过将液体喷成雾状，缩小液滴尺寸来扩大单位质量液体表面积的方法来增加与气体的接触面积，以获得更好的传质效果，有利于提升气液两相反应的反应速率。本实用新型的喷雾式气液两相反应装置的连续相为气相，而液相为不连续相，当液滴足够小时，气液接触的表面积有显著提高。有利于提升气液两相的反应速度。

本实用新型的目的是通过下述技术方案予以实现的。

一种喷雾式气液两相反应装置，包括：气液分离器、塔体以及安装在所述塔体内的气体分布器和雾化器，所述雾化器安装在所述塔体的顶部，用于向所述塔体内输送雾化后的液体，所述气体分布器位于所述雾化器的下方，用于向所述塔体内喷射气体；所述塔体的下部形成有排物口，所述气液分离器的进料口与所述排物口连通，所述气液分离器的排液口通过第二液体管道与一第一收集器连通。

在上述技术方案中，所述气体分布器包括：圆柱体形的壳体以及安装在所述壳体内的多个导风体，所述多个导风体沿圆周方向间隔设置，相邻导风体之间形成有间隙，在所述壳体上形成有进气口。

在上述技术方案中，所述导风体由顶面、底面、前面和2个侧面围成，每个所述导风体的顶面和底面均为平面，所述导风体的顶面与所述壳体的顶面内壁固装，所述导风体的底面与所述壳体的底面内壁固装，所述导风体的2个侧面的距离从前至后渐缩，所述导风体的前面为四边形，所述顶面、底面和2个侧面分别连接在所述四边形的四个边上。

在上述技术方案中，还包括：用于向所述雾化器输入液体的第一液体管道以及与所述进气口连通的第一气体管道。

在上述技术方案中，所述气液分离器的排气口通过第二气体管道与一旋风分离器连通，所述旋风分离器用于再次进行气液分离，所述旋风分离器的排气口通过第三气体管道与一吸收塔连通，所述旋风分离器的排液口通过第三液体管道与一第二收集器连通。

在上述技术方案中，所述第二液体管道上安装有一第一三通阀，所述第一三通阀通过第四液体管道与所述第一液体管道连通，以使从所述气液分离器的排液口排出的液体通入所述第一收集器或第一液体管道内。

在上述技术方案中，所述第三液体管道上安装有一第二三通阀，所述第二三通阀通过第五液体管道与所述第一液体管道连通，以使从所述旋风分离器的排液口排出的液体通入所述第二收集器或第一液体管道内。

在上述技术方案中，在所述第三气体管道上安装有一第三三通阀，所述第三三通阀通过管道与所述第一气体管道连通，以使从所述旋风分离器的排气口排出的气体通入所述吸收塔或第一气体管道内。

在上述技术方案中，在所述第二液体管道上安装有第一疏水阀和第一检测装置，所述第一检测装置用于检测第二液体管道内与气体反应后液体所占的质量百分比/体积百分比。

在上述技术方案中，在所述第三液体管道上安装有第二疏水阀和第二检测装置，所述第二检测装置用于检测第三液体管道内与气体反应后液体所占的质量百分比/体积百分比。

在上述技术方案中，在所述第三三通阀与旋风分离器的排气口之间的第三气体管道上安装有增压泵和第三检测装置，所述第三检测装置用于检测第三气体管道内与液体反应后气体所占的体积百分比。

在上述技术方案中，在所述第一液体管道上安装有一第一阀门，在所述第一气体管道上安装有一第二阀门。

在上述技术方案中，在所述第四液体管道上安装有一第一输送泵，在所述第五液体管道上安装有一第二输送泵，所述第四液体管道和所述第五液体管道均与一总管道连通并通过该总管道与所述第一液体管道连通。

本实用新型的有益效果如下：

本实用新型有利于提升气液两相的反应速度，使反应条件更温和并减少副反应发生，提高气液两相反应产物收率。

附图说明

图1为本实用新型喷雾式气液两相反应装置的结构示意图；

图2为本实用新型气液分离器的结构示意图。

其中，1：雾化器，2：塔体，3：气体分布器，4：气液分离器，5：旋风分离器，6：吸收塔，7：增压泵，8：第一输送泵，9：第二输送泵，10：第一三通阀，11：第二三通阀，12：第一阀门，13：第二阀门，14：第三三通阀，15：第一疏水阀，16：第二疏水阀，17：壳体，18：进气口，19：导风体，20：第一收集器，21：第二收集器，22：第一液体管道，23：第二液体管道，24：第三液体管道，25：第四液体管道，26：第一气体管道，27：第二气体管道，28：第三气体管道，29：第五液体管道。

具体实施方式

下面结合具体实施例进一步说明本实用新型的技术方案。

实施例1

如图1所示，一种喷雾式气液两相反应装置，包括：气液分离器4、塔体2以及安装在塔体2内的气体分布器3和雾化器1，雾化器1安装在塔体2的顶部，用于向塔体2内输送雾化后的液体，即将液体雾化成微小液滴并喷入塔体2内，气体分布器3位于雾化器1的下方，用于向塔体2内喷射气体并将气体均匀分布；塔体2的下部形成有排物口，用于排出气体和液体的混合物，气液分离器4的作用是对气体和液体的混合物进行气液分离。气液分离器4的上部通过法兰与塔体2的下部固装，气液分离器4的进料口与排物口连通，气液分离器4的排液口通过第二液体管道23与一第一收集器20连通。

实施例2

如图2所示，在实施例1的基础上，气体分布器3包括：圆柱体形的壳体17以及安装在壳体17内的多个导风体19，多个导风体19沿圆周方向间隔设置且位于同一水平面上，相邻导风体19之间形成有间隙，在壳体17上形成有进气口18。相邻导风体19之间的间隙的宽度为3-50cm且倾斜于壳体17的径向，间隙在水平面上的长度方向与壳体17的径向的夹角为10～80°。壳体17上的进气口18吹入气体的方向平行于间隙在水平面上的长度方向。

导风体19由顶面、底面、前面和2个侧面围成，每个导风体19的顶面和底面均为平面，导风体19的顶面与壳体17的顶面内壁固装，导风体19的底面与壳体17的底面内壁固装，导风体19的2个侧面的距离从前至后渐缩(导风体19的后端为2个侧面的交线)，导风体19的前面为四边形，顶面、底面和2个侧面分别连接在四边形的四个边上。

每个导风体19的前面与该导风体19前方导风体19的后端相邻，每个间隙是由一个导风体19的前面和与其相邻的导风体19靠内的侧面围成。每个导风体的2个侧面分别为弧面。

实施例3

在实施例2的基础上，还包括：用于向雾化器1输入液体的第一液体管道22以及与进气口18连通的第一气体管道26。

气液分离器4的排气口通过第二气体管道27与一旋风分离器5连通，旋风分离器5用于再次进行气液分离，旋风分离器5的排气口通过第三气体管道28与一吸收塔6连通，旋风分离器5的排液口通过第三液体管道24与一第二收集器21连通。

第二液体管道23上安装有一第一三通阀10，第一三通阀10通过第四液体管道25与第一液体管道22连通，调节第一三通阀10，以使从气液分离器4的排液口排出的液体通入第一收集器20或经过第四液体管道25进入第一液体管道22内。

第三液体管道24上安装有一第二三通阀11，第二三通阀11通过第五液体管道29与第一液体管道22连通，调节第二三通阀11，以使从旋风分离器5的排液口排出的液体通入第二收集器21或经过第五液体管道29进入第一液体管道22内。

在第三气体管道28上安装有一第三三通阀14，第三三通阀14通过管道与第一气体管道26连通，调节第三三通阀14，以使从旋风分离器5的排气口排出的气体经过第三气体管道28通入吸收塔6或经过部分第三气体管道28、第三三通阀14以及第三三通阀14和第一气体管道26连通的管道进入第一气体管道26内。

在第二液体管道23上安装有第一疏水阀15和第一检测装置(图中未示出)，第一检测装置用于检测第二液体管道23内与气体反应后液体所占的质量百分比M1。第一疏水阀15的作用是阻隔气体，让液体流过。当第一检测装置检测M1超过90wt％时，调整第一三通阀10，使从气液分离器4的排液口排出的液体通入第一收集器20内，当第一检测装置检测到M1低于90wt％时，调整第一三通阀10，使从气液分离器4的排液口排出的液体经过第四液体管道25通入第一液体管道22内。

在第三液体管道24上安装有第二疏水阀16和第二检测装置(图中未示出)，第二检测装置用于检测第三液体管道24内与气体反应后液体所占的质量百分比M2。第二疏水阀16的作用是阻隔气体，让液体流过。当第二检测装置检测到M2超过90wt％时，调整第二三通阀11，使从旋风分离器5的排液口排出的液体通入第二收集器21，当第二检测装置检测到M2低于90wt％时，调整第二三通阀11，使从旋风分离器5的排液口排出的液体经过第五液体管道29通入第一液体管道22内。

在第三三通阀14与旋风分离器5的排气口之间的第三气体管道28上安装有增压泵7和第三检测装置(图中未示出)，第三检测装置用于检测第三气体管道28内与液体反应后气体所占的体积百分比V1。当第三检测装置检测到1-V1低于50％(体积百分含量)时，调整第三三通阀14，使从旋风分离器5的排气口排出的气体通入吸收塔6内，当第三检测装置检测到1-V1高于50％(体积百分含量)时，调整第三三通阀14，使从旋风分离器5的排气口排出的气体通入第一气体管道26内。

在第一液体管道22上安装有一第一阀门12，在第一气体管道26上安装有一第二阀门13。

在第四液体管道25上安装有一第一输送泵8，在第五液体管道29上安装有一第二输送泵9，第四液体管道25和第五液体管道29均与一总管道连通并通过该总管道与第一液体管道22连通。

液相原料经预热至40～120℃后通过第一液体管道22经第一阀门12，进入雾化器1，经雾化器雾化成微小液滴后喷入塔体2内。气相原料经预热至40～120℃后通过第一气体管道26经第二阀门13进入气体分布器3后喷入塔体2内。雾化的液相与气相在塔体2内进行充分接触，反应后，气体和液体的混合物经气液分离器4实现气液分离。气液分离器4中的液相部分通过第二液体管道23以及第一疏水阀15进入第一三通阀10，根据第一检测装置的检测结果，可流入第一收集容器20或流入第四液体管道25，当流入第四液体管道25时通过第一输送泵8回流至雾化器1。气液分离器4中的气相部分通过第二气体管道27进入旋风分离器5，在旋风分离器5中继续进行气液分离。经旋风分离器5分离的气相通过增压泵7以及第三气体管道28输送至第三三通阀14，根据第三检测装置的检测结果，再输送至吸收塔6或气体分布器3；经旋风分离器5分离的液相部分通过第二疏水阀16进入第二三通阀11，根据第二检测装置的检测结果，流入第二收集器21或流入第二输送泵9，当流入第二输送泵9时通过第二输送泵9回流至雾化器1。

例子：

将碳酸乙烯酯与过氧化二苯甲酰(作为引发剂)的混合物作为液体，其中，碳酸乙烯酯与过氧化二苯甲酰按质量比为200:1，将液体预热至80℃、充分混合、光照后经过第一液体管道22，通过雾化器1喷入塔体2内并形成雾化液滴，作为气体的氯气经过换热器(图中未示出)预热至80℃经过第二阀门13、第一气体管道26，通过气体分布器3喷入塔体2内与碳酸乙烯酯雾化液在塔体2内充分接触。碳酸乙烯酯雾化液流量为3.56g/min，氯气流量为1.325L/min。连续反应120min后。在第一收集器20和第二收集器21收集产品液共计573.12g，纯度为95.55％，产品收率为92.6％(传统反应装置的纯度一般低于80％，产品收率一般低于85％)。

以上对本实用新型做了示例性的描述，应该说明的是，在不脱离本实用新型的核心的情况下，任何简单的变形、修改或者其他本领域技术人员能够不花费创造性劳动的等同替换均落入本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种喷雾式气液两相反应装置，其特征在于，包括：气液分离器(4)、塔体(2)以及安装在所述塔体(2)内的气体分布器(3)和雾化器(1)，所述雾化器(1)安装在所述塔体(2)的顶部，用于向所述塔体(2)内输送雾化后的液体，所述气体分布器(3)位于所述雾化器(1)的下方，用于向所述塔体(2)内喷射气体；所述塔体(2)的下部形成有排物口，所述气液分离器(4)的进料口与所述排物口连通，所述气液分离器(4)的排液口通过第二液体管道(23)与一第一收集器(20)连通。

2.根据权利要求1所述的喷雾式气液两相反应装置，其特征在于，所述气体分布器(3)包括：圆柱体形的壳体(17)以及安装在所述壳体(17)内的多个导风体(19)，所述多个导风体(19)沿圆周方向间隔设置，相邻导风体(19)之间形成有间隙，在所述壳体(17)上形成有进气口(18)。

3.根据权利要求2所述的喷雾式气液两相反应装置，其特征在于，所述导风体(19)由顶面、底面、前面和2个侧面围成，每个所述导风体(19)的顶面和底面均为平面，所述导风体(19)的顶面与所述壳体(17)的顶面内壁固装，所述导风体(19)的底面与所述壳体(17)的底面内壁固装，所述导风体(19)的2个侧面的距离从前至后渐缩，所述导风体(19)的前面为四边形，所述顶面、底面和2个侧面分别连接在所述四边形的四个边上。

4.根据权利要求3所述的喷雾式气液两相反应装置，其特征在于，还包括：用于向所述雾化器(1)输入液体的第一液体管道(22)以及与所述进气口(18)连通的第一气体管道(26)。

5.根据权利要求4所述的喷雾式气液两相反应装置，其特征在于，所述气液分离器(4)的排气口通过第二气体管道(27)与一旋风分离器(5)连通，所述旋风分离器(5)用于再次进行气液分离，所述旋风分离器(5)的排气口通过第三气体管道(28)与一吸收塔(6)连通，所述旋风分离器(5)的排液口通过第三液体管道(24)与一第二收集器(21)连通。

6.根据权利要求5所述的喷雾式气液两相反应装置，其特征在于，所述第二液体管道(23)上安装有一第一三通阀(10)，所述第一三通阀(10)通过第四液体管道(25)与所述第一液体管道(22)连通，以使从所述气液分离器(4)的排液口排出的液体通入所述第一收集器(20)或第一液体管道(22)内。

7.根据权利要求6所述的喷雾式气液两相反应装置，其特征在于，所述第三液体管道(24)上安装有一第二三通阀(11)，所述第二三通阀(11)通过第五液体管道(29)与所述第一液体管道(22)连通，以使从所述旋风分离器(5)的排液口排出的液体通入所述第二收集器(21)或第一液体管道(22)内。

8.根据权利要求7所述的喷雾式气液两相反应装置，其特征在于，在所述第三气体管道(28)上安装有一第三三通阀(14)，所述第三三通阀(14)通过管道与所述第一气体管道(26)连通，以使从所述旋风分离器(5)的排气口排出的气体通入所述吸收塔(6)或第一气体管道(26)内。

9.根据权利要求8所述的喷雾式气液两相反应装置，其特征在于，在所述第二液体管道(23)上安装有第一疏水阀(15)和第一检测装置，所述第一检测装置用于检测第二液体管道(23)内与气体反应后液体所占的质量百分比/体积百分比。

10.根据权利要求9所述的喷雾式气液两相反应装置，其特征在于，在所述第三液体管道(24)上安装有第二疏水阀(16)和第二检测装置，所述第二检测装置用于检测第三液体管道(24)内与气体反应后液体所占的质量百分比/体积百分比；

在所述第三三通阀(14)与旋风分离器(5)的排气口之间的第三气体管道(28)上安装有增压泵(7)和第三检测装置，所述第三检测装置用于检测第三气体管道(28)内与液体反应后气体所占的体积百分比；

在所述第一液体管道(22)上安装有一第一阀门(12)，在所述第一气体管道(26)上安装有一第二阀门(13)；

在所述第四液体管道(25)上安装有一第一输送泵(8)，在所述第五液体管道(29)上安装有一第二输送泵(9)，所述第四液体管道(25)和所述第五液体管道(29)均与一总管道连通并通过该总管道与所述第一液体管道(22)连通。

Images