专利名称：：一种带“气—液”分散搅拌装置的鼓泡塔反应器的制作方法
技术领域：
：本发明涉及一种"气—液"两相流鼓泡塔反应器，或"气一液一固"三相流鼓泡塔反应器，尤其是带有"气一液"分散搅拌装置的鼓泡塔反应器，广泛应用于化工、环境、生化、能源等
技术领域：
，适用于涉及多相流反应或气体吸收操作等各种生产过程。
背景技术：
：鼓泡塔反应器由于其结构简单，操作方便，在生产过程中多应用于气-液两相流、气-液-固三相流反应或者气体吸收等操作。鼓泡塔操作中的一个重要问题是，气-液分散效果不是很好。鼓泡塔内的气-液分散主要依靠气体进入塔内的浮力形成的湍流动能，其能量较小，导致塔内气泡尺寸大，单位体积内气-液相接触面积小，严重影响了鼓泡塔的生产效率。特别在塔底部，来自气体分布器刚进入塔内的气体速度高，气体很难分散；而对于大型化的鼓泡塔，需要气-液在塔底部就接触良好，这样可以大大縮短两相接触后的停留时间。若在鼓泡塔内安装搅拌器，采用机械方法对气-液进行分散，则可以明显改善塔内气泡尺寸大、单位体积内气-液相接触面积小的问题，并可使塔内气-液混合均匀，提高鼓泡塔的生产效率。虽然，在鼓泡塔内安装搅拌器可起到与气-液搅拌釜类似的气-液分散效果，但对于大型的鼓泡塔，如果从塔顶安装搅拌轴，则轴会太长，搅拌稳定性差，操作也不方便；从塔底部安装，在搅拌器旋转时，在塔内可能存在的固体催化剂颗粒或反应生成的固体颗粒会对搅拌轴和塔之间的密封器件造成磨损，有很大的安全隐患。目前文献中提出的对鼓泡塔内气-液传质优化的方法，如在鼓泡塔内增加导流筒、阻尼内构件、多层隔板等，虽然操作方便，但气-液分散效果还不是很理想，尤其是对于大气量操作的鼓泡塔更是如此；而采用从塔底安装搅拌器，且能有效克服固体颗粒对搅拌密封器件磨损影响的搅拌鼓泡塔还未见报道。
发明内容本发明的目的是提供一种带有"气一液"分散搅拌装置的鼓泡塔反应器，通过综合传统鼓泡塔反应器和气-液搅拌釜反应器的优点，在鼓泡塔内安装搅拌器，使气-液在鼓泡塔内能得到有效分散，混合更为均匀，使之适用于气-液两相或气-液-固三相反应，以及气体吸收等操作过程。为实现本发明的目的，一种带"气—液"分散搅拌装置的鼓泡塔反应器，反应器的下部为反应段、上部为蒸馏脱水段，在反应段底部设有气相原料进口和液相原料进口，侧壁上安装有导流挡板和反应产物出口，上部蒸馏脱水段顶部设有气相物料出口和冷凝回流液进口，其特征在于从反应器底部与塔体同轴线安装有双层搅拌器。进一步地，上述的带"气—液"分散搅拌装置的鼓泡塔反应器，其中，所述搅拌器的搅拌轴与反应器塔体底部之间留有与反应段底部设置的液相原料进口相通的间隙，并且，在搅拌轴上安装有"rn"形状的罩子，该罩子自上而下遮住搅拌轴与塔体之间的间隙。更进一步地，上述的带"气—液"分散搅拌装置的鼓泡塔反应器，其中，所述双层搅拌器的上层桨是轴向流桨或混合流桨，下层桨是径向流桨或混合流桨，桨径与塔径之比均为0.30.6;所述上层桨包含斜桨叶，其叶片宽度与桨径之比为0.140.18，叶片的倾斜角为45。；所述下层桨包含凹叶桨叶片，其断截面为抛物线形，叶片深与桨径比为0.170.22，叶片宽与桨径比为0.130.17;所述上下两层桨的间距与塔径之比为0.30.6，下层桨离底距离与塔径之比为0.20.5。再进一步地，上述的带"气—液"分散搅拌装置的鼓泡塔反应器，其中，所述反应段底部设有气体分布器，该气体分布器均匀分布412个气相原料进口，气体顺着液体流动的方向，与水平面呈3060°夹角进入反应段；所述反应段侧壁安装有24块形状相同、周向均匀分布的挡板，挡板下端离底距离与塔径之比为0.51.5，挡板宽与塔径之比为1/101/12，挡板离壁距离与塔径之比1/1001/200。这样，本发明从反应器底部安装搅拌器，液相原料从搅拌轴与反应器塔体之间的间隙中进入塔内，按照这种技术方案，可使鼓泡塔内气-液得到有效分散，气泡尺寸小，单位体积内相接触面积大，气-液接触充分，使鼓泡塔的生产效率大为提高。液相原料从塔底搅拌轴与塔体之间的间隙中进入，由于液速的作用，可防止塔内的固体颗粒在塔底沉积，进料起到了固-液悬浮的作用；将搅拌器从塔底部安装，避免了从顶部安装导致的轴太长、使操作不稳定、不方便等问题，液相进料可对搅拌轴与塔体之间的密封器件进行连续的冲洗作用，可防止颗粒对密封器件的磨损；搅拌轴上设置的"rn"形状的罩子，可防止停车时固体颗粒流入液相进料管内。图1是本发明的一种带气-液搅拌的鼓泡塔反应器示意图；图2是本发明推荐使用的上层气-液搅拌桨结构示意图；图3是本发明推荐使用的下层气-液搅拌桨结构示意图；图4a、4b、4c是本发明推荐使用的下层气-液搅拌桨叶片结构示意图，图4a为俯视图、图4b为正面图、图4c为截面图；图5气体分布器上通气管路分布示意图；图6是图5中单根通气管的结构示意图。具体实施方式本发明提供一种带有"气—液"分散搅拌装置的鼓泡塔反应器，参照图l，该反应器是一种带气-液搅拌的塔式反应器，下部为反应段，上部是直径小于反应段的蒸馏脱水段(当然，也可以是上部扩大段)。在反应段底部设有液相原料进口1和气相原料进口2，侧壁上安装有导流挡板3和反应产物出口4，上部蒸馏脱水段顶部设有气相物料出口5和冷凝回流液进口6，搅拌器的搅拌轴安装在塔的底部，与塔体同轴，搅拌轴上安装有下层搅拌桨7和上层搅拌桨8两层桨叶。搅拌轴与反应器塔体底部之间留有与反应段底部设置的液相原料进口l相通的间隙，并且，在搅拌轴上安装有"门"形状的罩子9，该罩子9自上而下遮住搅拌轴与塔体之间的间隙。液相原料从进料口l进入，由于进料的作用，塔内颗粒在塔底不会沉积，进料起到固-液悬浮作用，进料对轴安装部位的密封器件的连续冲洗使颗粒不会对轴密封件磨损；在搅拌轴上安装"rn"形状的罩子9，可以防止停车时固体颗粒流入到液相进料管内。根据本发明技术方案，双层搅拌器的上层桨是轴向流桨或混合流桨，下层桨是径向流桨或混合流桨，桨径与塔径之比均为0.30.6。上层桨包含斜桨叶，其叶片宽度与桨径之比为0.140.18，叶片的倾斜角为45°;下层桨包含凹叶桨叶片，其断截面为抛物线形，叶片深与桨径比为0.170.22，叶片宽与桨径比为(U30.17;上下两层桨的间距与塔径之比为0.30.6，下层桨离底距离与塔径之比为0.20.5。参照图2和图3，为本发明推荐使用的上下层气-液分散组合桨下层的凹叶桨为径向流桨，其结构如图4a、图4b和图4c所示，其剪切作用强，可将从气体分布器中进入的气体进行有效的破碎，且这种桨的叶片后形成的气穴小，通气后功率下降小，在搅拌转速不变条件下，达到气泛状态的通气量大，可适用于较大气量的操作。上层的上翻六斜叶桨为混合流桨，这种桨综合了轴向流桨和径向流桨的优点一方面，其剪切作用强，可对气泡进行有效的破碎；另一方面，其轴向流桨的特点使气泡在全塔内循环，避免气-液分区现象，使气-液在全塔内分散均匀。上层桨采用上翻形式，可以使操作更加稳定。另外，在鼓泡塔反应器的反应段侧壁均匀安置24块导流挡板3，可以防止流体在塔内打旋，提高气-液分散效果。一般地，挡板3的下端离底距离与塔径之比为0.51.5，挡板宽与塔径之比为1/101/12，挡板离壁距离与塔径之比1/1001/200。设置导流挡板3以后，可以相应地在反应段的侧壁上设置24个反应产物出口4，每处物料出口设在两块挡板中间，安装在反应段的相对较低位置。为提高操作性能，可以在反应器底部设置气体分布器，该气体分布器可以均匀分布412个气相原料进口，气体顺着液体流动的方向，与水平面呈3060。夹角进入反应段。图4为气体分布器上通气管的安装示意图，六根通气管10均匀环形分布在塔底，每根通气管在塔体外侧与气相原料进口2相连，如图1和图5所示，塔内的每个出气孔在其作用的正三角形的中心位置，这样，通气对其三角形周边位置的影响相同，使气体分布更为均匀。气体顺着流体流动的方向，切向以与水平面成3060°的角度进入塔内，这样进入的优点是(1)管口位置斜向下，使颗粒不会进入通气孔内而堵塞气孔；(2)气体的出口方向和流体流动的方向一致，使流体流动稳定性好；(3)气孔斜向下，还可以对塔底的固体颗粒起到吹扫作用，起到固-液悬浮的效果。作为对比，以直径为380mm的带气-液搅拌(本发明)和不带气-液搅拌(对比例)的鼓泡塔为例，观察其平均气含率的变化。其中带气-液搅拌的搅拌器，上层为六斜叶桨、下层为六凹叶桨，搅拌桨直径与塔内径D/T之比为0.45，上下层桨离底距离分别为0.72T和0.32T。对比结果如表l所示，由表中可以看出，带气-液搅拌的鼓泡塔反应器比不带气-液搅拌的鼓泡塔反应器，其整体平均气含率高得多，说明气-液分散效果好。表1<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>总之，本发明提出一种带"气一液"分散搅拌装置的鼓泡塔反应器，从反应器底部安装搅拌器，液相原料从搅拌轴与反应器塔体之间的间隙中进入塔内，它综合了传统鼓泡塔和气-液搅拌釜的优点，结构简单、操作方便、造价低廉，能使鼓泡塔反应器内气-液分散过程得到有效强化。该反应器尤其适用于大气量操作下的气-液两相反应、气-液-固三相反应，以及气体吸收等工业过程。权利要求1.一种带“气-液”分散搅拌装置的鼓泡塔反应器，反应器的下部为反应段、上部为蒸馏脱水段，在反应段底部设有气相原料进口和液相原料进口，侧壁上安装有导流挡板和反应产物出口，上部蒸馏脱水段顶部设有气相物料出口和冷凝回流液进口，其特征在于从反应器底部与塔体同轴线安装有双层搅拌器。2.根据权利要求1所述的一种带"气—液"分散搅拌装置的鼓泡塔反应器，其特征在于所述搅拌器的搅拌轴与反应器塔体底部之间留有与反应段底部设置的液相原料进口相通的间隙，并且，在搅拌轴上安装有"门"形状的罩子，该罩子自上而下遮住搅拌轴与塔体之间的间隙。3.根据权利要求1或2所述的一种带"气—液"分散搅拌装置的鼓泡塔反应器，其特征在于所述双层搅拌器的上层桨是轴向流桨或混合流桨，下层桨是径向流桨或混合流桨，桨径与塔径之比均为0.30.6。4.根据权利要求3所述的一种带"气—液"分散搅拌装置的鼓泡塔反应器，其特征在于所述上层桨包含斜桨叶，其叶片宽度与桨径之比为0.140.18，叶片的倾斜角为45°。5.根据权利要求3所述的一种带"气一液"分散搅拌装置的鼓泡塔反应器，其特征在于所述下层桨包含凹叶桨叶片，其断截面为抛物线形，叶片深与桨径比为0.170.22，叶片宽与桨径比为0.130.17。6.根据权利要求1或2所述的一种带"气一液"分散搅拌装置的鼓泡塔反应器，其特征在于所述上下两层桨的间距与塔径之比为0.30.6，下层桨离底距离与塔径之比为0.20.5。7.根据权利要求1或2所述的一种带"气一液"分散搅拌装置的鼓泡塔反应器，其特征在于所述反应段底部设有气体分布器，该气体分布器均匀分布412个气相原料进口，气体顺着液体流动的方向，与水平面呈3060°夹角进入反应段。8.根据权利要求1或2所述的一种带"气一液"分散搅拌装置的鼓泡塔反应器，其特征在于所述反应段侧壁安装有24块形状相同、周向均匀分布的挡板，挡板下端离底距离与塔径之比为0.51.5，挡板宽与塔径之比为1/101/12，挡板离壁距离与塔径之比1/1001/200。全文摘要本发明提供一种带“气-液”分散搅拌装置的鼓泡塔反应器，其特点是在塔底部安装与塔体同轴的双层搅拌器，使气体在鼓泡塔内能得到很好的气-液分散。搅拌轴从塔底部安装，克服了从顶部安装搅拌轴过长使操作不稳定不方便等问题；液相原料从塔底部搅拌轴与塔体之间的间隙中进入，使搅拌轴与塔体之间密封器件受进料液的冲洗作用，克服了塔内可能存在的固体颗粒对密封器件的磨损，并起到固-液悬浮的效果。该反应器综合了传统鼓泡塔和气-液搅拌釜的优点，结构简单、操作方便、造价低廉，可使鼓泡塔反应器内气-液分散过程得到有效强化，尤其适用于大气量操作下的气-液两相反应、气-液-固三相反应，以及气体吸收等工业过程。文档编号B01J10/00GK101234318SQ20071013520公开日2008年8月6日申请日期2007年11月9日优先权日2007年11月9日发明者冯连芳,军张,张慧明,李良超,沈希军,顾雪萍申请人:中国石化仪征化纤股份有限公司