膜传质反应器的制作方法

本实用新型涉及一种传质反应器，特别涉及一种用于不相溶气-液或液-液介质之间的膜传质反应器。

背景技术：

纤维液膜传质反应器可广泛用于石化、冶金、造纸、环保等行业的气-液或液-液介质之间的萃取、催化、抽提、脱除等传质反应过程。传统的纤维液膜传质反应器的反应机理和反应器造型基本一样，就是反应器内部构件存在一定差异，但都存在一个共同的缺点，就是反应器堵塞的问题，反应器堵塞一个是反应介质中自带的固体含量较高，尤其是大颗粒杂质含量高导致的堵塞，一个是反应物或反应生成物在反应器内部结晶导致的堵塞，从而导致纤维液膜传质反应器运行周期短，随着反应器压降的增大，导致停车检修次数多，企业能耗大，产能低等很多不利因素。中国专利ZL201220011683.7采用同心异径锥形不锈钢纤维丝列管并在靠近筒体顶部处设置列管固定斜坡面，一定程度延缓了反应器堵塞问题，但仍没有本质上解决反应器堵塞问题，尤其是反应介质中固含量较高的情况下。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中反应器堵塞的不足，提供一种有效降低反应器堵塞的膜传质反应器。

为解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：

一种膜传质反应器，用于不相溶气-液或液-液介质之间的传质反应，包括反应器筒体和分离罐，所述反应器筒体的底部伸入所述分离罐内部并与所述分离罐相连通。所述反应器筒体的顶部设有第一相物流进口。所述反应器筒体上部的侧面设有第二相液体进口。所述反应器筒体的内部设有液相分布器且所述液相分布器与所述第二相液体进口相连通。所述反应器筒体的内部均匀分布设置有至少二根纤维丝。所述分离罐顶面远离所述反应器筒体的那端设有第一相物流出口。所述分离罐底面远离所述反应器筒体的那端设有第二相液体出口。所述反应器筒体的内壁上设有至少一个超声波发生器。

在其中一个实施例中，所述反应器筒体的内壁上设有二个超声波发生器。所述二个超声波发生器设置在所述反应器筒体的内壁上且二个所述超声波发生器的纵向间距为所述反应器筒体内径的0.5～2.0倍。

在其中一个实施例中，所述反应器筒体的内壁上设有至少三个超声波发生器。所述至少三个超声波发生器呈螺旋状分布设置在所述反应器筒体的内壁上。

在其中一个实施例中，所述超声波发生器产生的超声波频率为20KHZ～2MHZ。

在其中一个实施例中，每相邻二个所述超声波发生器的纵向间距为所述反应器筒体内径的0.5～2.0倍。

本实用新型的优点及有益效果：

1、本实用新型利用超声波机械作用，促进两相微粒振动位移，从而提高两相传质效率；

同时使液膜表面呈现凹凸不平的波浪状，增加两相接触面积，进一步提高两相传质效率。

2、本实用新型利用超声空化作用，达到了反应器筒体内的阻垢和除垢效果，实现了在线清洗，可以有效降低膜强化传质反应器的堵塞，从而延长了膜传质反应器运行周期，降低了能耗，增加了产能。

3、本实用新型可广泛用于石化、冶金、造纸、环保等行业的处理规模较大的萃取、催化、抽提、脱除等传质反应过程。

4、本实用新型利用超声波在溶液中传播时，一方面，可引起液体分子间距离的变化，使分子内聚力大大减小，导致溶液的表面张力和黏度显著降低，从而缩短成垢盐的结晶诱导期，增大其成核速率，促使成垢盐的阴、阳离子很容易在溶液主体中直接结合生成晶体；超声波对溶液介质的空化作用，可使液体内产生空穴，其破裂时产生的强大压力峰能够将已析出的成垢盐晶体粉碎成细小的颗粒悬浮于介质中，易于随液流流走。

５、本实用新型利用超声波的传播会随着溶液介质的变化产生一定的速度差，从而在界面上形成剪切应力，导致晶体分子与界面间的结合力减弱，达到防止成垢盐晶体附着在设备或管路的壁上的目的。同时，超声波的机械效应可以增加固、液界面的湍动程度，在界面上产生浓度差，强化溶液向固体表面的扩散和晶体粒子从固体表面剥离的过程。固体表面上已有的垢受到侵蚀，物理性状得到改变，从而变软、变疏松，容易清洗甚至自行脱落下来。并且，高速微射流使振动气泡表面处在很高的速度梯度和黏滞应力(达到100Pa以上)下，这种应力也足以破坏固体表面的垢层而使其脱落。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

图2为本实用新型的超声波发生器的结构示意图。

图3为本实用新型的反应器筒体和超声波发生器的主视图。

图4为图3的俯视图。

具体实施方式

为了便于理解本实用新型，下面将参照相关附图对本实用新型进行全面的描述。附图中给出了本实用新型的首选实施例。但是，本实用新型可以以许多不同形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本实用新型的公开内容更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“设置”在另一个元件，它可以是直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是与另一个元件“相连”，它可以是直接连接到另一个元件，或者可能同时存在居中元件。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体实施例的目的，不是旨在于限制本实用新型。

实施例1

请参阅图1至图4，一种膜传质反应器，用于不相溶气-液或液-液介质之间的传质反应，包括反应器筒体1、分离罐3、第一相物流进口11、第二相液体进口13、液相分布器15、至少二根纤维丝17、第一相物流出口31、第二相液体出口33和至少三个超声波发生器19。

其中，反应器筒体1的底部伸入分离罐3内部并与分离罐3相连通。反应器筒体1的顶部设有第一相物流进口11。反应器筒体1上部的侧面设有第二相液体进口13。反应器筒体1的内部设有液相分布器15且液相分布器15与第二相液体进口13相连通。反应器筒体1的内部均匀分布设置有至少二根纤维丝17。分离罐3顶面远离反应器筒体1的那端设有第一相物流出口31。分离罐3底面远离反应器筒体1的那端设有第二相液体出口33。至少三个超声波发生器19呈螺旋状分布设置在反应器筒体1的内壁上且每相邻二个超声波发生器19的纵向间距为反应器筒体内径的0.5～2.0倍。

具体的，超声波发生器19产生的超声波频率为25KHZ。

需要说明的是：所述第一相物流是与所述第二相液体不相溶的气体或液体。在其他的实施方式中，当所述膜传质反应器只包括一个超声波发生器19时，该超声波发生器19可以设置在所述反应器筒体1内壁的任意位置。当所述膜传质反应器包括二个超声波发生器19时，二个超声波发生器设置在反应器筒体的内壁上且二个超声波发生器的纵向间距为反应器筒体内径的0.5～2.0倍。

本实用新型工作过程及其工作原理：

第二相液体从第二相液体进口13进入，经液相分布器15流出，然后均匀分布在每根纤维丝17表面铺展成液膜；第一相物流经第一相物流进口11流入，在液膜表面与第二相液体并流向下，两相流动速度的不同及两相之间的摩擦力，使得接触传质表面进一步增大，并得以不断更新，在此过程中发生两相之间的传质反应；超声波发生器19产生频率为25KHZ；两相流至纤维丝17的末端时，由于两相之间存在密度、与纤维丝17亲和性的显著差异，使得两相在分离罐3中实现快速清洁分离；然后，第二相液体经第二相液体出口33流出，第一相物流则通过第一相物流出口31离开。

本实用新型的优点及有益效果：

１、本实用新型利用超声波机械作用，促进两相微粒振动位移，从而提高两相传质效

率；同时使液膜表面呈现凹凸不平的波浪状，增加两相接触面积，进一步提高两相传质效率。

２、本实用新型利用超声空化作用，达到了反应器筒体内的阻垢和除垢效果，实现了在线清洗，可以有效降低膜强化传质反应器的堵塞，从而延长了膜传质反应器运行周期，降低了能耗，增加了产能。

３、本实用新型可广泛用于石化、冶金、造纸、环保等行业的处理规模较大的萃取、催化、抽提、脱除等传质反应过程。

4、本实用新型利用超声波在溶液中传播时，一方面，可引起液体分子间距离的变化，使分子内聚力大大减小，导致溶液的表面张力和黏度显著降低，从而缩短成垢盐的结晶诱导期，增大其成核速率，促使成垢盐的阴、阳离子很容易在溶液主体中直接结合生成晶体；超声波对溶液介质的空化作用，可使液体内产生空穴，其破裂时产生的强大压力峰能够将已析出的成垢盐晶体粉碎成细小的颗粒悬浮于介质中，易于随液流流走。

５、本实用新型利用超声波的传播会随着溶液介质的变化产生一定的速度差，从而在界面上形成剪切应力，导致晶体分子与界面间的结合力减弱，达到防止成垢盐晶体附着在设备或管路的壁上的目的。同时，超声波的机械效应可以增加固、液界面的湍动程度，在界面上产生浓度差，强化溶液向固体表面的扩散和晶体粒子从固体表面剥离的过程。固体表面上已有的垢受到侵蚀，物理性状得到改变，从而变软、变疏松，容易清洗甚至自行脱落下来。并且，高速微射流使振动气泡表面处在很高的速度梯度和黏滞应力(达到100Pa以上)下，这种应力也足以破坏固体表面的垢层而使其脱落。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的一种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。