一种喷射器及喷射式环流反应系统的制作方法

本申请属于化工装备，具体涉及一种喷射器及喷射式环流反应系统。

背景技术：

1、喷射式环流反应器是一种具有优良混合特性的多相反应器，其利用喷射器中液相的高速射流引射低压气相流体，通过高速射流的剪切作用，将气相流体破碎为微小的气泡，以较低的能耗实现良好的混合效果，并使混合相在反应系统中形成环流，促进反应持续进行，在提高原料利用率和产品收率等方面具有明显优势，因此在石油化工、生物制药、环境治理等领域的气-液、气-液-固多相反应过程中得到了广泛的应用。

2、喷射器是喷射式环流反应器的核心部件，其引射性能和混合效果对环流反应器的传质特性和适用环境都具有显著影响。然而，喷射器的引射性能和混合效果主要由喷射器的结构尺寸所决定，一旦结构尺寸固定后，喷射器便只有在设计工况下才能达到最佳性能。而在实际工业生产过程中，往往会存在低负荷运行或者操作参数波动等情况，这些都对喷射器在拓宽适用范围、提高抗波动能力等方面提出了更高的要求。另外，传统的喷射器主要是依靠液相的高速射流驱动流体的流动和混合，混合相在混合管段中仅能够进行轴向的能量和动量交换便会迅速由扩散管段喷出，从而需要采用较长的混合管段来延长混合相的停留时间，导致喷射器的设计长度较长而不利于制造和安装，限制了喷射器的应用。

3、为此，需要提供一种能够拓宽负荷调节范围，强化气液混合效果的喷射器，以解决现有技术中存在的问题。

技术实现思路

1、本申请提供一种喷射器及喷射式环流反应系统，旨在解决现有喷射器气液混合效果不理想、不能适用不同操作参数的实际场景的问题。

2、一方面，本申请提供一种喷射器，所述喷射器具有相交的第一方向x和第二方向y，所述喷射器包括：

3、本体，所述本体内设有吸气腔室；

4、第一进气管，所述第一进气管沿所述第一方向x设置，所述第一进气管与所述吸气腔室连通；

5、第二进气管，所述第二进气管沿所述第二方向y设置；

6、进液管，所述进液管沿所述第一方向x设置，所述进液管与所述吸气腔室连通；

7、混合喷管，所述混合喷管沿所述第二方向y设置；所述混合喷管与所述第一进气管、所述第二进气管和进液管分别连通。

8、在一些实施例中，所述混合喷管包括依次设置的第一混合段、第二混合段和第三混合段，所述第一混合段通过所述第二混合段与所述第三混合段连通，所述第一混合段位于靠近所述吸气腔室的一侧，所述第三混合段位于远离所述吸气腔室的一侧。

9、在一些实施例中，所述第三混合段的扩张全角为3～15°。

10、在一些实施例中，所述第二混合段的长径比为2～8:1。

11、在一些实施例中，在所述吸气腔室内设有第一旋流器，所述第一旋流器沿第二方向y设置，以使通过所述第一进气管进入的气体形成旋流。

12、在一些实施例中，所述进液管通过连接管与所述混合喷管连通，所述连接管位于所述第二进气管的外周，所述连接管与所述第二进气管之间形成有液流通道，在所述第二进气管的外周设有第二旋流器，所述第二旋流器位于所述液流通道内。

13、在一些实施例中，所述第一旋流器包括8～16个第一旋流片。

14、在一些实施例中，所述第二旋流器包括3～8个第二旋流片。

15、在一些实施例中，所述吸气腔室远离所述混合喷管的一端设有端盖，所述端盖一侧连接所述第一旋流器，另一侧连接所述连接管，以固定所述吸气腔室、所述第一旋流器和所述连接管。

16、在一些实施例中，还包括密封件，所述密封件位于所述第二进气管的外周，以密封所述第二进气管与所述连接管的间隙。

17、在一些实施例中，所述第二进气管外壁设有固定部，所述固定部和所述密封件之间设有升降机构，以调节所述密封件和所述固定部之间的距离。

18、在一些实施例中，所述密封件为氮气密封结构。

19、另一方面，本申请提供一种喷射式环流反应系统，包括反应器、循环泵、换热器、产品分离器、液相供应装置和第一气相供应装置，所述反应器包括上述任意实施例所述的喷射器。

20、在一些实施例中，所述反应器依次与所述循环泵、所述换热器相连接；所述产品分离器设置在所述循环泵与所述换热器之间的管路上，或者，所述产品分离器设置在所述反应器与所述循环泵之间的管路上；

21、所述液相供应装置分别与所述换热器和所述反应器通过管路连接；所述第一气相供应装置与所述反应器通过管路连接。

22、本申请提供的喷射器包括：本体，本体内设有吸气腔室；第一进气管，第一进气管沿第一方向设置，第一进气管与吸气腔室连通；第二进气管，第二进气管沿第二方向设置；进液管，进液管沿第一方向设置，进液管与吸气腔室连通；混合喷管，混合喷管沿第二方向设置；混合喷管与第一进气管、第二进气管和进液管分别连通。本申请提供的喷射器通过设置两组进气管，特别是第二进气管，可以使得气液相在进入混合管段前预先进行混合，同时当具有多种气相物料时，本申请提供的喷射式环流反应系统可用于反应物的分段反应，提高气液混合效率。

技术特征：

1.一种喷射器，其特征在于，所述喷射器具有相交的第一方向(x)和第二方向(y)，所述喷射器包括：

2.根据权利要求1所述的一种喷射器，其特征在于，所述混合喷管(140)包括依次设置的第一混合段(141)、第二混合段(142)和第三混合段(143)，所述第一混合段(141)通过所述第二混合段(142)与所述第三混合段(143)连通，所述第一混合段(141)位于靠近所述吸气腔室(101)的一侧，所述第三混合段(143)位于远离所述吸气腔室(101)的一侧。

3.根据权利要求2所述的一种喷射器，其特征在于，所述第三混合段(143)的扩张全角为3～15°；和/或，

4.根据权利要求1所述的一种喷射器，其特征在于，在所述吸气腔室(101)内设有第一旋流器(102)，所述第一旋流器(102)沿第二方向(y)设置，以使通过所述第一进气管(110)进入的气体形成旋流。

5.根据权利要求4所述的一种喷射器，其特征在于，所述进液管(130)通过连接管(104)与所述混合喷管(140)连通，所述连接管(104)位于所述第二进气管(120)的外周，所述连接管(104)与所述第二进气管(120)之间形成有液流通道(105)，在所述第二进气管(120)的外周设有第二旋流器(103)，所述第二旋流器(103)位于所述液流通道(105)内。

6.根据权利要求5所述的一种喷射器，其特征在于，所述第一旋流器(102)包括8～16个第一旋流片；和/或，

7.根据权利要求5所述的一种喷射器，其特征在于，所述吸气腔室(101)远离所述混合喷管(140)的一端设有端盖(106)，所述端盖(106)一侧连接所述第一旋流器(102)，另一侧连接所述连接管(104)，以固定所述吸气腔室(101)、所述第一旋流器(102)和所述连接管(104)。

8.根据权利要求5所述的一种喷射器，其特征在于，还包括密封件(150)，所述密封件(150)位于所述第二进气管(120)的外周，以密封所述第二进气管(120)与所述连接管(104)的间隙。

9.根据权利要求8所述的一种喷射器，其特征在于，所述第二进气管(120)外壁设有固定部(122)，所述固定部(122)和所述密封件(150)之间设有升降机构(160)，以调节所述密封件(150)和所述固定部(122)之间的距离。

10.根据权利要求9所述的一种喷射器，其特征在于，所述密封件(150)为氮气密封结构。

11.一种喷射式环流反应系统，其特征在于，包括反应器(210)、循环泵(220)、换热器(230)、产品分离器(240)、液相供应装置(310)和第一气相供应装置(410)，所述反应器(210)包括如权利要求1～10中任意一项所述的喷射器。

12.根据权利要求11所述的一种喷射式环流反应系统，其特征在于，所述反应器(210)依次与所述循环泵(220)、所述换热器(230)相连接；所述产品分离器(240)设置在所述循环泵(220)与所述换热器(230)之间的管路上，或者，所述产品分离器(240)设置在所述反应器(210)与所述循环泵(220)之间的管路上；

技术总结本申请提供一种喷射器及喷射式环流反应系统，喷射器包括：本体，本体内设有吸气腔室；第一进气管，第一进气管沿第一方向设置，第一进气管与吸气腔室连通；第二进气管，第二进气管沿第二方向设置；进液管，进液管沿第一方向设置，进液管与吸气腔室连通；混合喷管，混合喷管沿第二方向设置；混合喷管与第一进气管、第二进气管和进液管分别连通。本申请提供的喷射器通过设置两组进气管，特别是第二进气管，可以使得气液相在进入混合管段前预先进行混合，同时当具有多种气相物料时，本申请提供的喷射式环流反应系统可用于反应物的分段反应，提高气液混合效率。技术研发人员：何磊,苏毅,杨冰冰受保护的技术使用者：中国船舶集团有限公司第七一一研究所技术研发日：20231204技术公布日：2024/7/23