一种用于气-液-固三相催化反应的喷射回路反应装置制造方法
【专利摘要】本实用新型涉及精细化工【技术领域】，具体涉及一种反应装置。一种用于气-液-固三相催化反应的喷射回路反应装置，包括固定床反应器、原料液储罐，固定床反应器的顶部设有文丘里喷射器，文丘里喷射器设有进料口，进料口分别连接第一换热器的出料口、第二换热器的出料口。固定床反应器通过循环泵分别连接第一换热器的进料口、第二换热器的进料口。本实用新型无反应飞温、反应热撤等问题，能有效回收强放热反应的反应热。反应装置能灵活控制反应的转化率，产物无需过滤，可以实现连续操作。具有反应效率高、反应效果好、安全可靠等显著优点。
【专利说明】—种用于气-液-固三相催化反应的喷射回路反应装置
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及精细化工【技术领域】，具体涉及一种反应装置。
【背景技术】
[0002]几乎所有的气-液-固催化反应都是放热反应，而且放热量很大，这就要求换热器本身有足够的换热能力，不仅仅是在反应开始前尽快将物料加热到起始反应温度，更重要的是在反应过程中能及时移出反应所放出的热量。
[0003]传统的气液固反应器，如固定床催化反应器，只能通过夹套和蛇管来换热，其换热面积受到反应器本身尺寸的限制，因此普通反应器的尺寸往往不可能做得过大。由于反应热撤问题，还很容易造成反应飞温，副反应严重。又如釜式反应器中粉状催化剂过滤难，及无法实现连续化操作的问题。
[0004]另外，传统的气液固反应器由于受换热能力的影响，往往不得不被迫考虑用延缓升温速度，及采用较低反应温度的办法来限制反应速率，减少反应热，否则温度将无法控制。
[0005]中国公开专利CN201906610U的喷射反应器，实现了均相催化反应及气液反应，但不能实现气-液-固催化反应，且很难做到与生产工艺物料的有效换热，实现反应热的回收利用。
[0006]中国公开文献“用于气固液多相反应的回路反应器”(《化工装备技术》第十五卷第三期1994年)中介绍一种回路反应器为喷射器与反应釜的有效结合，可以解决反应换热问题，但是反应结束后还存在催化剂的过滤问题，特别是对一些加氢催化剂，由于催化剂本身很细，所以反应后催化剂的过滤问题很难处理，会造成催化剂本身及产品的损失。
实用新型内容
[0007]本实用新型的目的在于，提供一种用于气-液-固三相催化反应的喷射回路反应装置，解决以上技术问题。
[0008]本实用新型所解决的技术问题可以采用以下技术方案来实现:
[0009]—种用于气-液-固三相催化反应的喷射回路反应装置，包括一固定床反应器，所述固定床反应器连接一原料液储罐，其特征在于，所述固定床反应器的顶部设有一文丘里喷射器，所述文丘里喷射器的工作喷嘴朝向所述固定床反应器内部下方；
[0010]所述文丘里喷射器设有一进料口，所述进料口分别连接第一换热器的出料口、第二换热器的出料口；
[0011]所述固定床反应器通过一循环泵分别连接所述第一换热器的进料口、所述第二换热器的进料口。
[0012]所述第一换热器的换热介质优选采用工艺物料，所述第二换热器的换热介质优选采用冷却水。
[0013]本实用新型工作时，循环泵启动，初步反应的反应液体将被循环泵吸走，送到第一换热器与生产中的工艺物料换热，并通过第二换热器维持体系温度为设定温度。然后反应液在回路中大流量循环，在喷射器处高速喷射，反应继续进行，当反应产物的含量达到规定值时为止。
[0014]传统的固定床催化反应器存在反应热撤出问题，很容易造成反应飞温，副反应严重。而本实用新型的反应装置通过外置双换热器能有效回收强放热反应的反应热，实现反应热与工艺物料的换热，并通过冷却水换热实现反应温度的自动控制。
[0015]传统的釜式反应器存在粉状催化剂过滤难及无法实现连续化操作的问题。而本实用新型的反应装置能灵活控制反应的转化率，产物无需过滤，可以实现连续操作。
[0016]与传统的管式反应器相比，克服了在管式反应器中，由于气液相接触面积小、转化率不高的问题。本实用新型的反应装置中的文丘里喷射器是一种高效率的给气工具，它可以精细地将微气泡在液相中均布，在喷嘴内产生强烈的剪切混合，然后在固定床床层内高效反应。
[0017]与现有喷射回路反应器的比较，现有喷射回路反应器不能实现反应产物无需过滤的气-液-固催化反应，本设计实现喷射器与固定床反应器的串联操作，可以实现气-液-固催化反应，且反应结束后产物无需过滤催化剂。该反应装置设计双换热器，很容易实现与生产工艺物料的有效换热，实现反应热的回收利用。
[0018]所述循环泵的出料口还连接一产品回收罐。当反应产物的含量达到规定值时，便可通过循环泵出料至产品回收罐，此时根据需要定量补充新鲜的反应液。
[0019]所述文丘里喷射器设有一进气口，所述进气口连接一气体缓冲罐(安全罐)。本实用新型气相进口管线上设置气体缓冲罐，避免在误操作条件下(如泵的出口阀门误关闭)反应液倒吸进入原料气体管线造成生产事故。另外，如果没有缓冲罐的缓冲作用，气体的供料速率不好控制。
[0020]所述气体缓冲罐与所述文丘里喷射器之间的气相入口处设有一气液平衡管，所述气液平衡管位于所述固定床反应器的顶部，并联通所述固定床反应器内部。未反应完的气体回到固定床顶部，通过气液平衡管与新鲜气体共同被文丘里喷射器再次吸入继续用于反应，提高气体的利用率及反应的转化率，同时也可以避免系统超压。
[0021]所述第二换热器的换热介质入口处设有一流量计，所述循环泵的进料口处设有一温控器，所述流量计与所述温控器联锁。通过冷却水的入口流量控制反应液的反应温度，维持体系温度为设定温度。
[0022]所述原料液储罐通过一原料液输送泵连接所述固定床反应器。
[0023]所述原料液输送泵与所述固定床反应器设有一调节阀；
[0024]所述固定床反应器外还设有一用于检测所述固定床反应器内反应液液位的液位计；所述液位计与所述调节阀联锁。当反应产物的含量达到规定值时，便可通过循环泵出料至产品回收罐，此时根据固定床反应器的液位计的示数通过调节阀定量补充新鲜的反应液。
[0025]所述文丘里喷射器包括工作喷嘴、包覆在所述工作喷嘴外的吸气室、位于所述吸气室下方与吸气室联通的混合室，位于所述混合室下方与混合室联通的扩散室；
[0026]所述工作喷嘴的喷射口朝向下方，所述工作喷嘴的顶部设有喷嘴进料口，所述喷嘴进料口分别联通所述第一换热器的出料口、第二换热器的出料口 ；[0027]所述吸气室的一侧设有进气口，所述进气口分别联通所述气体缓冲罐、所述气液平衡管。本实用新型的喷嘴为自吸式高速喷嘴，反应液体在回路中大流量循环，在文丘里喷射器处高速喷射，在工作喷嘴处形成负压，将气体缓冲罐内的原料气体吸入，在混合室充分接触，冲出后在固定床反应器中与催化剂颗粒充分反应，初步缓冲、降温，气体和液体分离，未反应完的气体回到固定床顶部，通过气液平衡管与新鲜气体共同被文丘里喷射器再次吸入继续用于反应。
[0028]所述吸气室侧的进气口的位置高于所述喷嘴的喷射口位置。以便在混合室实现充分接触。
[0029]所述扩散室的内壁为上窄下宽的截头圆锥体结构。
[0030]有益效果:由于采用上述技术方案，本实用新型无反应飞温、反应热撤等问题，能有效回收强放热反应的反应热。反应装置能灵活控制反应的转化率，产物无需过滤，可以实现连续操作。具有反应效率高、反应效果好、安全可靠等显著优点。
【专利附图】
【附图说明】
[0031]图1为本实用新型的一种结构示意图；
[0032]图2为本实用新型文丘里喷射器的一种结构示意图。
【具体实施方式】
[0033]为了使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示进一步阐述本实用新型。
[0034]参照图1，一种用于气-液-固三相催化反应的喷射回路反应装置，包括依次连接的固定床反应器4、循环泵6、双换热器，其中双换热器为并联的第一换热器9、第二换热器
8。原料液储罐2依次通过原料液输送泵3、调节阀13连接固定床反应器4。固定床反应器4外还设有液位计12，液位计12与调节阀13联锁。固定床反应器4的顶部设有文丘里喷射器5，文丘里喷射器5的工作喷嘴朝向固定床反应器4内部下方。文丘里喷射器5设有进料口、进气口，进料口分别连接第一换热器9的出料口、第二换热器8的出料口。进气口分别连接气体缓冲罐1、气液平衡管14，气液平衡管14位于固定床反应器4的顶部，并联通固定床反应器4内部。
[0035]第一换热器9的换热介质优选采用工艺物料，第二换热器8的换热介质优选采用冷却水。
[0036]循环泵6的进料口处设有温控器11，循环泵6的出料口还连接产品回收罐7。第二换热器8的换热介质入口处设有流量计10，流量计10与温控器11联锁。
[0037]参照图2，文丘里喷射器5与固定床反应器4串联操作，文丘里喷射器5包括工作喷嘴15、包覆在工作喷嘴15外的吸气室16、位于吸气室16下方与吸气室16联通的混合室17，位于混合室17下方与混合室17联通的扩散室18。扩散室18的内壁为上窄下宽的截头圆锥体结构。
[0038]工作喷嘴15的喷射口朝向下方，工作喷嘴15的顶部设有喷嘴进料口，喷嘴进料口分别联通第一换热器9的出料口、第二换热器8的出料口。吸气室16的一侧设有进气口，进气口分别联通气体缓冲罐1、气液平衡管14。吸气室16侧的进气口的位置高于喷嘴的喷射口位置。
[0039]本实用新型工作时，循环泵6启动，反应液体在回路中大流量循环，在文丘里喷射器5处高速喷射，在工作喷嘴15处形成负压，将气体缓冲罐I内的原料气体吸入，在混合室17充分接触，冲出后在固定床反应器4中与催化剂颗粒充分反应，初步缓冲，降温，气体和液体分离，未反应完的气体回到固定床顶部，通过气液平衡管14与新鲜气体共同被文丘里喷射器5再次吸入继续用于反应；初步反应的反应液体将被循环泵6吸走，送到第一换热器9与生产中的工艺物料换热，并通过第二换热器8将公用工程流量与反应出口温度连锁来维持体系温度为设定温度，反应继续进行；当反应产物的含量达到规定值时，便可通过循环泵6出料至产品回收罐7，此时根据固定床底的液位计12显示，配合调节阀13定量补充新鲜的反应液。固定床反应器4可以间歇操作和连续操作；固定床反应器4为半自动操作。
[0040]以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
【权利要求】
1.一种用于气-液-固三相催化反应的喷射回路反应装置，包括一固定床反应器，所述固定床反应器连接一原料液储罐，其特征在于，所述固定床反应器的顶部设有一文丘里喷射器，所述文丘里喷射器的工作喷嘴朝向所述固定床反应器内部下方； 所述文丘里喷射器设有一进料口，所述进料口分别连接第一换热器的出料口、第二换热器的出料口； 所述固定床反应器通过一循环泵分别连接所述第一换热器的进料口、所述第二换热器的进料口。
2.根据权利要求1所述的一种用于气-液-固三相催化反应的喷射回路反应装置，其特征在于，所述第一换热器的换热介质采用工艺物料，所述第二换热器的换热介质采用冷却水。
3.根据权利要求1所述的一种用于气-液-固三相催化反应的喷射回路反应装置，其特征在于，所述循环泵的出料口还连接一产品回收罐。
4.根据权利要求1所述的一种用于气-液-固三相催化反应的喷射回路反应装置，其特征在于，所述文丘里喷射器设有一进气口，所述进气口连接一气体缓冲罐。
5.根据权利要求4所述的一种用于气-液-固三相催化反应的喷射回路反应装置，其特征在于，所述气体缓冲罐与所述文丘里喷射器之间的气相入口处设有一气液平衡管，所述气液平衡管位于所述固定床反应器的顶部，并联通所述固定床反应器内部。
6.根据权利要求5所述的一种用于气-液-固三相催化反应的喷射回路反应装置，其特征在于，所述第二换热器的换热介质入口处设有一流量计，所述循环泵的进料口处设有一温控器，所述流量计与所述温控器联锁。
7.根据权利要求1至6中任意一项所述的一种用于气-液-固三相催化反应的喷射回路反应装置，其特征在于，所述原料液储罐通过一原料液输送泵连接所述固定床反应器； 所述原料液输送泵与所述固定床反应器设有一调节阀； 所述固定床反应器外还设有一用于检测所述固定床反应器内反应液液位的液位计；所述液位计与所述调节阀联锁。
8.根据权利要求5所述的一种用于气-液-固三相催化反应的喷射回路反应装置，其特征在于，所述文丘里喷射器包括工作喷嘴、包覆在所述工作喷嘴外的吸气室、位于所述吸气室下方与吸气室联通的混合室，位于所述混合室下方与混合室联通的扩散室； 所述工作喷嘴的喷射口朝向下方，所述工作喷嘴的顶部设有喷嘴进料口，所述喷嘴进料口分别联通所述第一换热器的出料口、第二换热器的出料口 ； 所述吸气室的一侧设有进气口，所述进气口分别联通所述气体缓冲罐、所述气液平衡管。
9.根据权利要求8所述的一种用于气-液-固三相催化反应的喷射回路反应装置，其特征在于，所述吸气室侧的进气口的位置高于所述喷嘴的喷射口位置。
10.根据权利要求8所述的一种用于气-液-固三相催化反应的喷射回路反应装置，其特征在于，所述扩散室的内壁为上窄下宽的截头圆锥体结构。
【文档编号】B01J8/02GK203648503SQ201320808166
【公开日】2014年6月18日 申请日期:2013年12月10日 优先权日:2013年12月10日
【发明者】伍伟伟, 范丛峰, 丁宝维, 张梦华, 刘峰, 刘建锋, 张敬一, 赵宇, 杨鹏, 徐全怀 申请人:华东理工大学工程设计研究院有限公司