一种喷嘴与多层孔板分布器结合的新型鼓泡塔反应器及方法

摘要

本发明公开了一种喷嘴与多层孔板分布器结合的新型鼓泡塔反应器，包括顶部设置出气口、底部设置出水管及下部侧面设置进水管的反应器塔体；反应器塔体的底部按圆周方向阵列布置有若干进气喷嘴，从所述反应器塔体的底部进入塔内；反应器塔体的内部平行设置不少于两层的均匀开孔的孔板分布器，所述孔板分布器位于所述进水管和进气喷嘴的上方；所述孔板分布器相邻之间间距相同，最上层与最下层孔板分布器之间的距离与最下层孔板分布器距所述反应器塔体底部的距离相等。本发明是对现有常见鼓泡塔的一种改进方案，可较大程度改善塔内气泡分布均匀性问题，并进一步破泡，延长气液交换时间，使气液反应更加充分。

说明书

技术领域

本发明属于一种喷嘴与多层孔板分布器结合的新型鼓泡塔反应器及方法，尤其适用于存在高压反应以及腐蚀性物系等气液反应过程。

背景技术

鼓泡反应器是以液相为连续相，气相为分散相的气液反应器。有槽型鼓泡反应器、鼓泡管式反应器、鼓泡塔等多种结构型式，其中鼓泡塔应用最广。鼓泡塔的形式是气体从塔底向上经分布器以气泡形式通过液层，气相中的反应物融入液相并进行反应。

本发明是对现有常见鼓泡塔的一种改进方案，可较大程度改善塔内气泡分布均匀性问题，并进一步破泡，延长气液交换时间，使气液反应更加充分。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种可以有效改善塔内气泡分布均匀程度以及延长气液交换时间、保证气液反应充分进行的新型鼓泡塔反应器及方法。

技术方案：为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种喷嘴与多层孔板分布器结合的新型鼓泡塔反应器，包括顶部设置出气口、底部设置出水管及下部侧面设置进水管的反应器塔体；

所述反应器塔体的底部按圆周方向阵列布置有若干进气喷嘴，从所述反应器塔体的底部进入塔内；

所述反应器塔体的内部平行设置不少于两层的均匀开孔的孔板分布器，所述孔板分布器位于所述进水管和进气喷嘴的上方；所述孔板分布器相邻之间间距相同，最上层与最下层孔板分布器之间的距离与最下层孔板分布器距所述反应器塔体底部的距离相等。

进一步的，所述反应器塔体的内部平行设置上下两层孔板分布器，分别是上层孔板分布器和下层孔板分布器；两层孔板分布器之间的距离与下层孔板分布器距所述反应器塔体底部的距离相等。

进一步的，所述孔板分布器上均匀开设通孔，开孔率相同，由下至上的孔板分布器上的孔径依次减小。

进一步的，所述进气喷嘴伸入塔体内部，在其伸入部分的上半部分均匀开孔。

进一步的，所述出气口接入测试装置，包括差压计、流量计备。

一种喷嘴与多层孔板分布器结合的新型鼓泡塔反应器的方法，包括以下步骤：

1)通过进水管通入反应所需液体；

2)通过进气喷嘴通入反应所需气体；

3)所述气体经所述进气喷嘴的侧面开孔以气泡形式进入反应器塔体的内部；

4)所述气体气泡依次通过上下两层孔板分布器再次破泡；

5)所述气体经出气口排出，废液经出水管排出。

进一步的，所述步骤4)中，依次经过孔板分布器后，气泡的sauter平均直径下降至初始气泡直径的1/4至1/5。

有益效果：本发明提供的喷嘴与多层孔板分布器结合的新型鼓泡塔反应器及方法，相对原有技术，采用喷嘴与双层孔板分布器相结合的新型结构。

喷嘴侧面开孔，气体开始便以气泡形式进入反应器，同时多个喷嘴在塔体底部按圆周方向阵列，可较大程度上保证进气的均匀性。

双层孔板分布器可实现两次破泡，一方面减小气泡的平均直径，改善气泡分布的均匀性，另一方面延长了气体停留时间，保证气液反应充分进行。

塔顶开口作为出气口，可接入差压计、流量计等设备，利于实验数据采集；塔底开口作为出水口，可保证排液的干净彻底。

综合：本发明可以有效改善塔内气泡分布均匀程度以及延长气液交换时间、保证气液反应充分进行。

附图说明

图1为本发明的鼓泡塔反应器结构示意图；

图2为孔板分布器结构示意图；

图3为喷嘴结构示意图。

图中主要附图的标志含义为：

1、进气喷嘴，2、进水管，3、反应器塔体，4、出气口，5、上层孔板分布器，6、下层孔板分布器，7、出水管。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作更进一步的说明。

如图1所示为一种喷嘴与多层孔板分布器结合的新型鼓泡塔反应器，包括顶部设置出气口4、底部设置出水管7及下部侧面设置进水管2的反应器塔体3；反应器塔体3的底部按圆周方向阵列布置有若干进气喷嘴1，从反应器塔体3的底部进入塔内；进气喷嘴1伸入塔体内部，在其伸入部分的上半部分的外周表面均匀开孔，如附图3所示，在保证气流具有一定速度的同时，进行初始破泡。

反应器塔体3的内部平行设置不少于两层的均匀开孔的孔板分布器，孔板分布器位于进水管2和进气喷嘴1的上方；孔板分布器相邻之间间距相同，最上层与最下层孔板分布器之间的距离与最下层孔板分布器距反应器塔体3底部的距离相等。孔板分布器上均匀开设通孔，开孔率相同，由下至上的孔板分布器上的孔径依次减小。下层孔径偏大以减小气流对孔板分布器的冲击，上层孔径偏小以保证足够破泡率。

出气口4接入测试装置，包括差压计、流量计备。

上述的喷嘴与多层孔板分布器结合的新型鼓泡塔反应器的方法，包括以下步骤：

1)通过进水管2通入反应所需液体；

2)通过进气喷嘴1通入反应所需气体；

3)气体经进气喷嘴1的侧面开孔以气泡形式进入反应器塔体3的内部；

4)气体气泡依次通过上下两层孔板分布器再次破泡；

5)气体经出气口排出，废液经出水管排出。

其中，液体总量以反应器总容积为限，略小于总容积。气体流量根据实验需要由进气喷嘴处外加调节阀门加以控制。

实施例

一种喷嘴与双层孔板分布器结合的新型鼓泡塔反应器，其中，反应器塔体3的内部平行设置上下两层孔板分布器，分别是上层孔板分布器5和下层孔板分布器6；两层孔板分布器之间的距离与下层孔板分布器6距反应器塔体3底部的距离相等。

首先通过进水管通入反应所需的液体，然后通过进气喷嘴通入反应所需气体，液体总量以及气体流量均已事先设定好。通入的气体首先经喷嘴侧面开孔以气泡形式进入反应器，接着依次通过上下两层孔板分布器再次破泡，以达到充分反应的目的，最后气体经出气口排出，实验结束后，废液经出水管排出。依次经过孔板分布器后，气泡的sauter平均直径下降至初始气泡直径的1/4至1/5。

本发明是基于船用海水脱硫的实验研制而出，由于船舶具有空间有限性和移动性，要求脱硫反应器在较小体积条件下拥有优良的脱硫性能，因此应用在船舶上的脱硫反应器应具备体积小、成本低、效率高的特点。目前船用海水脱硫系统的脱硫反应器主要以喷淋式和填料式为主，在空间有限的船舶上应用脱硫效率普遍较低。而本发明中使用喷射鼓泡塔作为反应器，其气液分散方式是液相为连续相，气相为分散相，占地面积较小，脱硫效率较高，保证较高脱硫效率的前提下易满足船舶可用空间的限制，在船舶硫氧化物的处理上具有良好的应用前景，然而目前尚未有将喷射鼓泡塔用于海水脱硫的报道。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。