带有新型内构件的环流反应器 涉及领域
本发明属化学反应工程领域，涉及一种强放热、要求气相一次转化率高的气液两相和气液固三相反应的新型环流反应器，应用领域包括费托合成、催化加氢、催化氧化等反应过程，具体地说，是带有新型内构件的环流反应器。
背景技术
一般的无内部导流管的气液鼓泡反应器或者气液固鼓泡淤浆反应器，气泡在轴向上升过程中发生聚并和破碎，气含率降低，影响气液传质和反应，而且由于壁效应的作用，反应器中心气液速高，而接近壁面出气液速低，两种作用引起严重的气相返混，尤其在高气速条件操作时，难以达到高的气相一次转化率。另一方面反应集中在反应器的下部，随气泡的上升，反应物浓度逐渐降低，反应趋缓，这导致在轴向因反应放热温升也会不均匀，单靠气泡的扰动难以使反应器内温度分布均匀。
采用导流管内气升式反应器由于存在循环液流，气泡聚并与传热问题会改善，但是必须采用大直径的导流管，导流管内的壁效应没有解决，且给加入换热管束等其它内构件带来不便。
【发明内容】
本发明的目的在于提供一种可抑制气相返混、提高气相的一次转化率、强化液固相循环流动、传热性能良好、操作稳定、结构简单，维修容易的带有新型内构件的环流反应器。
本发明是这样实现的：包括外筒1、径向挡板2、密相下行导流管3、锥体4和分布板5，外筒1内分别置有径向挡板2、密相下行导流管3、锥体4和分布板5，
密相下行导流管3可以采用直径均匀的管，其直径与反应器外筒1直径之比为0.1～0.5之间，与导流管3内气升式反应器相比，密相下行导流管小许多，有利于加入换热管束等其它内构件，结构简单，易于检修。导流管3上部距液面100-1000mm，以保证气相与液固相完全分离。
密相下行导流管3也可以采用上大下小的锥形管，底部直径与反应器外筒1直径之比为0.1-0.5之间，上部直径视气相反应减少比例，与反应器外筒1直径之比为0.1-0.8之间。
密相下行导流3管的下部装有一锥体4，锥角为30°-60°，锥体与密相下行导流管3之间的空隙距离20～100mm。防止气相进入导流管，气相沿环隙鼓泡上升，在反应器上部与液固两相分离，由于密度差液固相由导流管下行，经底部地锥形引流装置进入环隙反应区，以使气液固三相流体形成从环隙上升，液固密相由导流管下降的循环流动。
内外管环隙之间装有多孔挡板2，在液面下部100-1000mm，孔径1-10mm，开孔率1-10％，孔均匀分布，在高气速操作时可以再破碎聚并的大气泡。
本发明的反应器具有抑制气相返混、提高气相的一次转化率、强化液固相循环流动、传热性能良好、操作稳定、结构简单，维修容易的特点。
环隙区同时受到外筒和导流管壁效应作用，径向速度、浓度和温度分布趋于均匀。
环隙区为主反应区，反应器利用效应高。
液固相循环流动，有利于强化传热和传质。
环隙区气液固三相并流向上，有利于抑制气泡的聚并与轴向返混，气固相在轴向分布均匀，在高气速条件下维持在稳定的湍流鼓泡区操作，有利于气相的一次通过转化率。
本发明可用做气液两相及气液固三相反应器，特别适用于要求气相一次转化率高、强放热的反应过程，在费托合成、催化加氢和催化氧化等方面具有广阔的应用前景。
【附图说明】
附图为本发明的结构示意图。
具体实施
下面结合附图对本发明做进一步的描述。
实施例
在直径为100×2000mm的反应器，加入直径为42×1500mm的导流管3和孔径为5mm开孔率10％的径向多孔挡板2，气液固三相体系为空气-水和50～74μm的石英砂。分别对空管反应器和加入以上内构件的反应器研究。
固含率在轴向不同高度的分布结果见表1，空管反应器固含率分布不均匀，随轴向高度增加，固含率明显减少，而加入内构件的反应器固含率轴向分布均匀，有利于在整个反应器内强化反应，提高反应转化率，同时使得反应的放热在整个反应器内部分布均匀。
表2为空管反应器和加入内构件反应器在不同表观气速条件下的气相返混系数。加入内构件后反应器的气相返混系数明显减少，而且随表观气速的增加气相返混系数增加趋势变缓。这是由于壁效应和环隙上升循环液流共同作用导致的，有利于提高气相的一次通过转化率。
表1 空管反应器与加入内构件反应器固含率分布(平均固含率为11％)
轴向位置，mm 表观气速，m/s
0.068 0.102
空管反应器 加入内构件反应器 空管反应器 加入内构件反应器
50 11.11 11.13 10.03 10.58
450 10.69 11.81 10.96 11.78
850 9.55 11.35 9.57 11.48
1250 7.89 11.38 9.05 11.93
表2空管反应器与加入内构件反应器气相返混系数(平均固含率为11％)
表观气速，m/s 返混系数，m2/s
空管反应器 加入内构件反应器
0.034 0.0165 0.0058
0.068 0.0315 0.0111
0.102 0.0473 0.0165
0.136 0.0632 0.0193