一种停留时间可调的连续化气液反应装置

1.本发明属于气液相反应技术领域，具体涉及一种停留时间可调的连续化气液反应装置。


背景技术：

2.公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
3.在有机合成领域，许多气液两相的反应过程。由于反应过程需要混合、传热、传质、长停留时间等要求，通常采用带搅拌的釜式反应器。该类型反应器适合反应时间长的间歇反应过程，但存在无法连续化生产、产品质量不稳定、生产波动较大、劳动强度较大等弊端。同时，釜式反应器需要配备机械搅拌实现物料混合均匀、有效传热等目的，其搅拌轴需要有机械密封装置，结构复杂且极易发生泄漏。另外，釜式反应器通常由夹套或加装内盘管实现，传热效率低，且结构复杂，而且极易造成热量传递不均匀。间歇反应过程，除造成劳动强度高之外，还降低了安全性和环保水平，无法实现自动化生产。


技术实现要素：

4.针对上述现有技术中存在的问题，本发明的目的是提供一种停留时间可调的连续化气液反应装置。
5.为了解决以上技术问题，本发明的技术方案为：
6.一种停留时间可调的连续化气液反应装置，包括反应器，反应器的内部设置若干独立的反应区，相邻的气液反应区之间设置隔板，所述隔板上设置孔洞，液体通过孔洞流动到相邻气液反应区；
7.每个反应区由气体分布隔板分隔成上方的气液反应区和下方的气相区，所述气体分布隔板可以使气体从气相区到达气液反应区，位于反应器的进液端的气液反应区设置液相进口，所述反应器的进液端为反应器内流体流动方向的初始端。
8.本发明的反应器设置若干的反应区，物料依次进入到各个反应区进行反应和混合，可以使气相和液相进行长时间的停留，适应于反应时间较长的间歇反应，有利于反应的连续进行。同时本发明的反应器设置有利于气相和液相充分的混合、传热和传质过程。
9.本发明一个或多个技术方案具有以下有益效果：
10.本发明的停留时间可调的连续化气液反应装置解决了传统釜式反应操作繁琐、受热不均匀等问题；通过调整气体分布器的类型，可以实现气液两相传质、传热的强化；气相可以循环和部分排放，实现能量合理利用；气相分布的同时实现两相混合，优化了传质、传热行为；不需要机械搅拌，不易发生物料泄漏，安全水平和环保水平较高；隔板开孔数量和大小可以调整物料的停留时间，对慢反应有较强的适应性；合理的反应区设置可以有效避免物料的反混，提高反应效率。
附图说明
11.构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本技术的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
12.图1为停留时间可调的连续化气液反应装置的结构图；
13.图2为图1中a-a方向的截面图；
14.图3为第二种气相分布隔板结构图；
15.图4为隔板上设置孔洞的区域位置图；
16.其中，1、气相出口，2、气相进口，3、液相进口，4、气体分布隔板，5、隔板，6、液相出口。
具体实施方式
17.应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
18.需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本技术的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
19.一种停留时间可调的连续化气液反应装置，包括反应器，反应器的内部设置若干独立的反应区，相邻的气液反应区之间设置隔板5，所述隔板5上设置孔洞，液体通过孔洞流动到相邻气液反应区；
20.每个反应区由气体分布隔板4分隔成上方的气液反应区和下方的气相区，所述气体分布隔板4可以使气体从气相区到达气液反应区，位于反应器的进液端的气液反应区设置液相进口3，所述反应器的进液端为反应器内流体流动方向的初始端。
21.本发明的停留时间可调的连续化气液反应装置，沿着液体流动的方向，所述反应器的进液端为反应器内流体流动方向的初始端，相邻的气液反应区之间设置隔板。液体原料通过反应器的进液端进入到初始端的气液反应区，在气液反应区中液体与气相区上来的气体进行接触、传热、传质，然后液体通过隔板上的孔洞进入到下一个反应区，在第二个气液反应区，液体内部可以继续进行内部的传热和传质过程，同时液体继续与气相区上来的气体进行接触、传热、传质，延长物料在反应器内的停留时间，使其在若干气液反应区内一直进行混合、传热、传质，同时，气体不断进入到气液反应区，从气液反应区排走的气体，可以反复回到气液反应区或者将气体分为若干份，分批次进入到不同的气液反应区，可以提高气相和液体的混合效果，加强传热和传质的效果。
22.反应区分为上部的气液反应区和下方的气相区，气相向上穿过气体分布隔板进入到气液反应区，起到搅拌液体和提高混合效果的作用。
23.本发明的反应装置可以适应于反应时间较长的间歇反应，有利于反应的连续进行，上游的物料移动到下游，那么上游还可以继续进入新的物料，实现连续反应。
24.气泡从下方进入到气液反应区，实现对液体物料的搅拌作用，可以减少搅拌轴的设置，实现更好的密封，减少发生泄漏。本发明通过气泡的搅拌有利于提高混合、传热和传
质的效果。
25.在本发明的一些实施方式中，隔板5上设置孔洞的数量为1至10个；可以为3、5、8、10等。
26.在本发明的一些实施方式中，隔板5的截面开孔率为40-70％；优选为50％-70％。如图4所示，所述截面开孔率为在隔板上设置孔洞的横向区域内设置孔洞的区域占到整个横向区域的面积比，所述横向区域为沿着图中的横线方向上，孔洞的上边缘和下边缘围成的方形区域。
27.所述孔洞的数量和开孔率有利于进行调节物料的停留时间。
28.在本发明的一些实施方式中，隔板5上的孔洞位于隔板5的底部。
29.在本发明的一些实施方式中，气液反应区的顶部设置气相出口1。气体从气液反应区的下方进入，然后从气液反应区的顶部排出，所以气体必经液体区域，有利于气液混合效果。
30.在本发明的一些实施方式中，气相区的底部设置气相进口2。气体从气相区的底部进入，经过气相区后进入到气液反应区。
31.在本发明的一些实施方式中，气液反应区设置4个至8个。所述气液反应区设置的数量可以控制停留时间和避免物料返混，在反应的过程中，上游的物料会流动到下游的气液反应区，设置合理数量的气液反应区避免下游的气液反应区的物料返混到上游的气液反应区，能够提高反应效率。
32.在本发明的一些实施方式中，气体分布隔板4为筛板或砂芯板。
33.在本发明的一些实施方式中，液体流动的末端的气液反应区设置液相出口6。
34.在本发明的一些实施方式中，气液反应区的内部设置固定床催化剂。如果反应需要催化剂，可以在气液反应区内设置固定床催化剂。
35.在本发明的一些实施方式中，气液反应区的内部设置温度传感器、压力传感器和视镜。有利于各气液反应区域设置多个温度、压力、视镜等工艺控制监测点。
36.在本发明的一些实施方式中，反应器壳体外侧壁设置保温层。
37.在本发明的一些实施方式中，气液反应区的气相出口与气相区的气相进口连接。所述气体可以循环再次进入到气液反应区中。
38.实施例1
39.参照附图1-3，一种停留时间可调的连续化气液反应装置，反应器由隔板5分成包括4个反应区，每个反应区由气体分布隔板4分隔为气相区和气液反应区。第一个反应区设置液相进口3，各气相区底部设置一个气相进口2，气液反应区上部设置一个气相出口1，最后一个反应区设置一个液相出口6。图3为隔板结构图，在气液反应区开有10个孔洞，截面开孔率为80％。气体分布隔板4为不锈钢材质的筛板。
40.本实施例的反应装置使用时，整个反应器外层有保温，维持内部在一定反应温度。各反应区气相出口管道设有三通，部分气相循环，以节约能量，部分气相排出带出气相反应组分。前一反应区物料经隔板孔洞流向下一反应区。通过控制液相进料量、各反应区压力可实现物料停留时间的调节。气相经气体分布板，形成细小气泡均匀分布于液相内，强化了气液传质、传热过程，同时直到了混合的作用，不需要另设机械搅拌。
41.实施例2：基于实施例1所不同的是：
42.隔板5开孔为5个，其截面开孔率为50％。同时，反应区设置为8个。
43.本实施例使用时，由于隔板开孔率低，反应区数量增加，在避免物料返混的同时，保证了长的停留时间，适合反应停留时间较高的慢反应过程。
44.实施例3：基于实施例1所不同的是：
45.参照附图3，气体分布隔板为砂芯板。
46.本实施例使用时，砂芯板使气相分布为微米级的小气泡，增加了气液接触面积，强化了传质、传热过程，提高了反应效率。
47.以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。