液流行程相对较长的气液分道式反应器的制作方法

本发明涉及一种化学反应器，特别涉及一种液流行程相对较长的气液分道式反应器，属于化工设备技术领域。

背景技术：

一般的液液向气液转变的化学反应，通过传统的釜式反应器便可完成。但对于同时伴随可逆反应和/或生成的气体对液相物料有严重影响的情况下，传统的反应釜显然较难胜任，勉而为之，往往需采用额外添加溶剂等手段，但溶剂的加入使化工生产过程变得更复杂，同时也增加能耗、物耗以及溶剂对环境污染的可能性；若加上这种反应为非快速反应，且某种液相物料的沸点与反应温度接近，则在现有反应器中就更难找出一种理想反应器；比如塔式反应器，是专门为气液、气液固反应所设置的化学反应器；换言之，塔式反应器是为了增加气相与液相/固相的接触机会，其设计理念与上述特殊反应之情形并非一致，故从中亦较难作出理想的选择。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题，就是现有化学反应器对上述特殊反应之效果不够理想的问题；至少是增加了一种可供选择的化学反应器。

本发明要解决的技术问题所采用的技术方案，是提供一种液流行程相对较长的气液分道式反应器，包括反应器壳体(1)、进料系统(2)、出料口(3)、气相出口(4)及温度调节系统，其关键在于还包括设在反应器内的液流倾斜板(5)，所说的液流倾斜板的两端固定在反应器壳体上，另两侧呈倾斜状，每列液流倾斜板之上下接近二块板的倾斜方向相反，两者之间留有间隙，以便液相自上而下流经每一块倾斜板，液流行程为相应垂直高度的1.58倍-19.12倍之间；每列液流倾斜板的两侧均设有气相经向通道(6)；所说液流倾斜板的面板形态为平面和/或曲面。

对于液流倾斜板的倾斜度，理论上液流倾斜板之上平面和/或曲面与水平面的宏观夹角为3°-39°；实际上还应以液流行程与相应垂直高度之比所定的倍率，结合倾斜面的长度(或称宽度)、液流倾斜板厚度及上下接近二块板之间隙等数据计算(或结合测量)确定。而液流倾斜板的列数/层数，需根据生产规模、反应性质、反应速率、换热量、液相流量等因素设定，属本领域传统专业技术之范畴。

优选地，在所说液流倾斜板(5)的一侧设有挡溢板(7)，以阻挡液体可能脱离液流倾斜板而自由落下，也相对减少反应产生的上升气流对液相的冲击式接触，所说挡溢板(7)与液流倾斜板(5)或整体制成/或单制后结合而成；所说的进料系统(2)带有布液器(8)。

优选地，所说的液流倾斜板(5)为单层或多层板材构成，中间或表面结合电热元件。

优选地，所说的液流倾斜板为中空状。

优选地，所说的温度调节系统为上下分段式温度调节系统。

优选地，所说的液流倾斜板自上而下倾斜幅度和/或板间间隙有别，以适应液相粘度随着反应进行产生较大变化的化学反应。

优选地，所说的液流行程为相应垂直高度的2倍-12倍，与之对应的液流倾斜板之上平面和/或曲面与水平面的宏观夹角在4°-30°范围内。

优选地，所说的气相经向通道(6)所占的空间与液流倾斜板(5)及其上下板间区域所占的空间之比为1∶0.7-3.5。

本发明的有益效果，首先是液流行程相对较长，且液体与反应板(液流倾斜板)接触时间相对延长(斜坡流动速度比垂流直下慢很多)，适合多种速率的液液向气液转变的化学反应，尤适中速/慢速反应；因其液相反应表面积大，致生成的气体能及时挥脱而进入气相经向通道(一般液流倾斜板底面同样的倾斜设计，能促使大部分气体沿斜面向上流动而顺利进入气相经向通道)，极利于正向反应的平稳进行，提高反应速度，减少副反应的机率与副产物的生成，提高目标产物质量及生产效率，节约能源。尤其是挡溢板的设计，不仅使液体能平稳沿着液流倾斜板涎流，更减少反应产生的上升气流对液相的冲击式接触，有效减轻气体对液相物料的影响，进一步减少逆反应和/或副反应的发生……。

再者，本发明反应器极适合连续式生产(对常规认为的中慢速或慢速反应，亦可将二套或二套以上反应器串联生产)，并且只要控制液流量与温度的均衡，便可使生成的气体保持恒定值，令反应系统更为平稳，亦为气体的收集或吸收工序带来极大的方便。其次，通过调温系统分段控制、倾斜幅度的上下有别等特色设计，使反应器的适应性大为加强。另外，液相物料停留时间均衡，液流无死角，也是本发明的亮点。而上下倾斜板的间隙，在适当的情况下，还起到一定的液流重新分配作用，减少原始液-液可能存在的混合不匀而对反应产生的负面影响。

本发明尤适合生成气体需与液相及时分离的液液向气液转变之化学反应；也适合蒸馏分离液相中的不同沸点成分。

附图说明

图1为本发明反应器的结构示意图；反应器中下部的双虚线表示液流倾斜板层数不受图示限制；

图2为本发明优化方案、实施例1的结构示意图；

图3为本发明优化方案、实施例3的结构示意图；

图4为中空状液流倾斜板与热媒式上下分段温度调节系统相结合的侧向内部结构示意图；

图5为本发明优化方案、实施例4的结构示意图；

图中：1-反应器壳体、2-进料系统、3-出料口、4-气相出口、5-液流倾斜板、6-气相经向通道、7-挡溢板、8-布液器、91-温度调节系统(上段)、92-温度调节系统(下段)。

具体实施方式

下列实施例只是为体现本发明创造之精神所作的说明，并非限制本发明的范围，凡在本发明权利要求书范围内所作的一切改动甚至改进，均落在本发明保护范围内。

实施例1

如图2，反应器壳体(1)之壳身为矩形长方体，以便于排列及空间利用；上方的进料系统(2)带有布液器(8)，下方设有二个出料口(3)，上方较大的气相出口(4)设在中央；液流倾斜板(5)设为四列，层数按图示或根据需要作出增减，液流倾斜板(5)与挡溢板(7)为整体结构，由二层板材构成，中间装有电热元件，液流倾斜板的两端固定在反应器壳体的两个相对的壁面上并各伸出少许(以便于制造及连接电源线与温控器材等)，另两侧呈倾斜状，设计的液流实际行程为相应垂直高度的3倍，每列液流倾斜板之上下接近二块板的倾斜方向相反，两者之间留有间隙，以便液相自上而下流经每一块倾斜板；每列液流倾斜板的两侧均设有气相经向通道(6)，气相经向通道(6)所占的空间与液流倾斜板(5)及其上下板间区域所占的空间之比为1∶2.5。

对于液流倾斜板的倾斜度，以液流行程与相应垂直高度所定的倍率(3倍)，结合倾斜面的长度(或称宽度)、液流倾斜板厚度及上下接近二块板之间隙等数据计算(或结合测量)确定。

实施例2

在实施例1的基础上，将下方出料口改为一个。

实施例3

如图3与图4，反应器壳体(1)之壳身为矩形长方体，以便于排列及空间利用；上方的进料系统(2)带有布液器(8)，下方设有二个出料口(3)，上方较大的气相出口(4)设在中央；中空状液流倾斜板(5)设为四列，层数按图示或根据需要作出增减，液流倾斜板(5)与挡溢板(7)为整体结构，挡溢板部分非中空状，液流倾斜板的两端固定在反应器壳体的两个相对的壁面上并各伸出少许，分别与热媒式温度调节系统(91)、(92)相连通，设另两侧呈倾斜状，设计的液流实际行程为相应垂直高度的2.5倍，每列液流倾斜板之上下接近二块板的倾斜方向相反，两者之间留有间隙，以便液相自上而下流经每一块倾斜板；每列液流倾斜板的两侧均设有气相经向通道(6)，气相经向通道(6)所占的空间与液流倾斜板(5)及其上下板间区域所占的空间之比为1∶2。

所说的热媒式温度调节系统(91)、(92)均设计为可通蒸汽的模式，上方设蒸汽入口，下方设冷凝水出口，下半部侧面设未凝蒸汽出口。对于液流倾斜板的倾斜度，以液流行程与相应垂直高度所定的倍率(2.5倍)，结合倾斜面的长度(或称宽度)、液流倾斜板厚度及上下接近二块板之间隙等数据计算(或结合测量)确定。

实施例4

如图5与图4，反应器壳体(1)之壳身为矩形长方体，以便于排列及空间利用；上方的进料系统(2)带有布液器(8)，下方设有二个出料口(3)，上方较大的气相出口(4)设在中央；中空状液流倾斜板(5)设为四列，层数按图示或根据需要作出增减，液流倾斜板(5)与挡溢板(7)为整体结构，挡溢板部分亦为中空状，液流倾斜板的两端固定在反应器壳体的两个相对的壁面上并各伸出少许，分别与热媒式温度调节系统(91)、(92)相连通，另两侧呈倾斜状，设计的液流实际行程为相应垂直高度的3.1倍，每列液流倾斜板之上下接近二块板的倾斜方向相反，两者之间留有间隙，以便液相自上而下流经每一块倾斜板；每列液流倾斜板的两侧均设有气相经向通道(6)，气相经向通道(6)所占的空间与液流倾斜板(5)及其上下板间区域所占的空间之比为1∶3。

对于液流倾斜板的倾斜度，以液流行程与相应垂直高度所定的倍率(3.1倍)，结合倾斜面的长度(或称宽度)、液流倾斜板厚度及上下接近二块板之间隙等数据计算(或结合测量)确定。

实施例5

在实施例3的基础上，将中空状液流倾斜板(5)由四列改设为六列，进料系统及其中的布液器与之配套。

实施例6

在实施例3的基础上，将中空状液流倾斜板(5)改设为八列，进料系统及其中的布液器与之配套，并改设为二个气相出口。