本技术涉及一种多段式气液并流向上鼓泡塔反应器,以解决气液逆流接触产生的液泛和液相反应物停留时间太短的问题,可适用于易于发泡的缓慢气液反应。本发明采用两层筒体结构:外筒为液体通道,设置数根降液管;内筒为鼓泡反应器,用于气液反应。为提高反应效率并防止液相返混,整个塔体被分割为多段,相邻段间用隔板分开。从上段内筒溢出的液体经降液管流入下段,再经下段所设置内筒的底部侧壁流入内筒空间进行鼓泡反应。气体从外筒外部通过多根平行管道穿过外筒,从内筒底部侧壁通入各段反应器中。本发明提出了同一塔体内各段鼓泡塔相串联的方法,利用这一方法,有效解决了液相返混和流体发泡的问题,可保证液相获得高转化率,并可以在范围很宽的气/液流速比下操作。
背景技术
鼓泡反应器内液体为连续相,气体为分散相,它具有无运动部件、结构简单、热容量大、传热性能好、温度容易控制及安全性高等优点。然而在表观气速较大时,反应器流型将由均匀鼓泡流进入湍流区,气体向塔中心聚集,因此塔中心出现低密度区,塔内液体出现抛物线型速度分布,即塔中心液体向上流动,近壁区向下流动,造成塔内液体的循环。鼓泡塔内液相循环虽然有利于传热、传质,但返混严重。返混对于具有串联步骤的反应来说是不利的,不仅影响反应的选择性,也影响转化率。例如,发明专利CN 103819380 A中为减少反应混合物的返混,采用多台鼓泡塔反应器串联,形成长径比非常大的平推流反应器,以消除返混对反应带来的影响,提高气液相反应的接触时间,提高反应的转化率。工业环己烷催化氧化反应也采用多级串联方式,以限制氧化产物的停留时间,避免反应产物的深度氧化,从而提高目的产物的选择性和收率。具有串联反应特点的不仅有烃类氧化,还有选择性加氢、费-托合成等体系。
为了改善鼓泡反应器的流动状态,通常采用的解决办法是在塔内安装多块挡板或筛板。例如,CN2422041Y采用全截面鼓泡筛板塔盘,在合成塔内形成有序排列的气泡流,推动液相向上流动,有效地克服纵向返混。CN 102580630 A提出一种强化乙炔二聚的鼓泡塔反应器,在鼓泡塔的内壁上连接有圆形、矩形或多边形的挡板,挡板的下表面与塔壁形成的夹角为30~120度,以减少乙炔气体的返混。通常挡板的作用是迫使流体沿折流路线流动,避免短路。筛板可以有效地对塔内的液体流动起到再分布的作用,消除速度分布。但在高温高压或有固体催化剂存在时,筛板则会出现烧结、堵塞、受热弯曲变形、清洗困难等不少问题,严重影响反应的进行。
综上所述,目前所采用的限制鼓泡塔液相返混的措施有两种:一种是多个鼓泡塔相串联,另一种是在同一鼓泡塔内加入多块筛板进行分割。前一种方法需要的投资较大,设备比较分散,运行成本和管理成本都较高。此外,一旦液体发泡,会影响鼓泡塔之间的液体流动。后一种方法不能从根本上阻止液体返混,因为液体会在重力作用下穿过筛板反向流动。此外,筛板上的孔道会促使气泡生成,不适合于发泡体系的气液反应。
本
实现思路