一种液相撞击流反应器制造技术

本发明专利技术公开了一种用于液液混合的撞击流反应器。包括反应器外壳和导流筒两个部分；反应器外壳由筒体和封头组成，反应器外壳的两端端壁外侧的中心设置两个与垂直且正对的进料管；第一导流筒由两个圆台状壳体组成，两壳体正对放置，壳体与反应器的轴线重合，第一导流筒较粗的端与进料管相接；第一导流筒外侧是第二导流筒，形状为圆筒状，与封头或第一导流筒相接；第二导流筒轴线与反应器轴线重合；依次类推，可以包括多组导流筒。本发明专利技术的反应器能够实现液体的多次撞击，为物料提供充足的停留时间，实现梯级反应，并通过流道和液体流速设计达到目标转化率，克服了目前撞击流反应器无法通过单一反应器实现高转化率的缺点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种用于石油和化工生产领域的反应器，具体涉及一种用于液液反应的撞击流反应器。
技术介绍
在石油和化工生产中，有很多过程在液相或以液体为连续相的相态条件下进行，这些过程大多数还涉及化学反应。由于液体属于凝聚态体系，分子运动受到极大的限制。对于在分子尺度上进行的过程，微观混合状况变得非常重要。撞击流是实现快速混合的一种十分有效的方法。它利用两股高速流体相向撞击，在反应器中形成一个高度湍动的撞击区，能够有效降低传递过程中的外部阻力，促进混合，强化传质传热。撞击流反应器已经广泛用于吸收、混合、传热、结晶等化工过程。20世纪90年代以来，撞击流领域的研究明显转向以液体连续相撞击流（Liquid-continuousImpingingStreams，LIS）为重点。专利CN100364656C在反应器壳体中设置两个正对的导流筒，液体通过泵的驱动作用分别流经两侧导流筒后，在中心处发生相向撞击。这种反应器虽然结构简单，但是只注重了两端导流筒流体的撞击效果，未考虑液体撞击后在反应器中的流动状况，容易造成反应器两侧存在死区。如果两撞击流体中存在固相催化剂，则容易造成催化剂沉降、滞留，直接影响反应深度和产品质量。专利CN102989404A在导流筒中设置螺旋桨，利用两螺旋桨的驱动作用使得反应器中液体在中心处发生撞击，同时利用导流筒和导流片的作用，解决了撞击区外的混合的问题，有效的消除了死区。但目前的撞击流反应器多注重撞击效果的改进，一般是单釜混合效果的改进，对于要求达到一定停留时间和转化率的反应而言，由于受到反应器形式限制，这种改进就算做到极致——达到理想的全混流反应器状态，也无法满足停留时间的要求。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题在于提供一种用于液液混合的液相撞击流反应器，它通过多次撞击实现流体混合，具有好的微观混合效果；混合后的液体在撞击区外平推流动，为物料提供充足的停留时间，实现梯级反应，并通过流道和液体流速设计达到目标转化率，克服了目前撞击流反应器无法通过单一反应器实现高转化率的缺点。本专利技术为解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种液相撞击流反应器，包括反应器外壳和导流筒；反应器外壳包括筒体和封头；在封头外壁的中央位置设置两个正对的进料管；在反应器外壳内部与进料管相连接的是第一导流筒，第一导流筒由两个圆台形壳体组成，两壳体正对放置，第一导流筒的轴线与反应器轴线重合，圆台状壳体的粗端与进料管相接，经进料管进入的液体经加速后在细端的出口发生撞击混合。第一导流筒的外侧是第二导流筒，其形状为圆筒形，第二导流筒的两端与封头间留有缝隙，第二导流筒轴线与反应器轴线重合。在第二导流筒的外侧是第三导流筒，第三导流筒由两个圆台形壳体构成，两壳体正对放置，第三导流筒轴线与反应器轴线重合，第三导流筒的粗端与封头连接，细端出口相对放置。第三导流筒的外侧是第四导流筒，第四导流筒为圆筒形，第四导流筒的两端与封头间留有缝隙，导流筒轴线与反应器轴线重合。在反应器外壳上位于轴线中心处垂面的设置出料管，出料管一般设置2个以上，优选设置2～6个。所述的出料管沿反应器轴线对称分布。所述反应器的形式为可以为立式或卧式结构。反应器外壳的筒体为圆筒形或矩形，封头为圆形、椭圆形、蝶形或平盖形。所述的导流筒可以设置4个以上，以4～10的偶数个为宜。本专利技术的液相撞击流反应器中，当导流筒形状为圆台时，圆台的母线与轴线夹角一般为1°～80°。第一导流筒的两圆台形壳体细端出口处距离为细端直径的0.1～10倍，第二导流筒两端与封头距离相等，该距离为第一导流筒圆台壳体细端直径的0.1～10倍。第三导流筒两圆台形壳体细端出口处距离为第一导流筒细端直径的0.1～10倍。第四导流筒两端与封头距离亦相等，该距离为第一导流筒圆台壳体细端直径的0.1～10倍。本专利技术的液相撞击流反应器中，所述的若干导流筒一般采用钢板卷制、焊接而成。在导流筒与封头之间和两导流筒之间，可以采用焊接或铆接固定。圆台形壳体的导流筒的粗端可以开孔，从而可以在抽吸作用下使物料回流，加强混合，以提高反应转化率。反应原料由圆台形导流筒粗端流入，流向细端，在此过程中流体压力势转化成动能，在细端出口处动能达到最大值并发生撞击作用，混合后的流体在圆台导流筒和圆筒隔壁的阻隔和导流作用下平推流动，遇到反应器壳体后折流到下一平推流道，此流道与上一流道结构相似，流体由粗端流向细端，流动过程中液体加速并在细端发生撞击混合，如此往复。反应器中可通过增加导流筒的个数设置多个平推流道。与现有技术相比较，本专利技术的液相撞击流反应器具有以下有益效果：现有的撞击流反应器，在保证高效撞击、充分混合的前提下，近似可以看作是一个全混流系统。单一全混流反应器受形式限制，有部分物料的停留时间较短，在这段时间内反应物料无法达到要求的转化率，而总有部分物料停留时间过长，造成过度反应，同时占用反应器体积，降低了反应器的体积利用率。本专利技术所述液相撞击流反应器中，物流经导流筒导入后在撞击区发生撞击，并发生高效混合，此区域可以看作是一个全混流反应系统。撞击混合后的液体流出撞击区域后，导流筒的隔离和导流下发生平推流动，直至发生二次撞击，此区域可以看作一个平推流反应系统。本专利技术反应器中发生多次撞击混合，强化了传质、传热效果；平推流反应系统流道体积占比高，物料停留时间长，通过设计可达到目标转化率，消除过度反应。本专利技术的反应器克服了传统撞击流反应器的不足，使得反应均匀、充分，节省了反应器体积，减少了过度反应，通过流道体积设计可达到目标转化率，减少了设备投资，从而具有很好的经济效益。另外，导流筒具有阻隔流体和导输流体的作用，反应器中无需设置专门的流体分配导流系统，与传统的导流系统相比，具有液体流动顺畅、压降小、无死区的优点。本专利技术的通过多次撞击设计强化了反应器的撞击效果，使反应器的微观混合效果大大增强，混合时间大大缩短，提高了生产效率，并通过良好的平推流道设计避免了死区的存在，使得化学反应在反应器空间各位置的同步性提高，有助于提高产品质量；反应器构造简单，无需增设其他的导流分配系统，设备加工难度小，设备投资成本低，具有良好的经济效益。附图说明图1为本专利技术反应器的结构示意图。具体实施方式以下结合具体附图对本专利技术的液相撞击流反应器做更详细的说明。如图1所示，本专利技术的一种用于液-液多效混合的液相撞击流反应器，包括反应器外壳和导流筒两个部分。反应器外壳由筒体12和封头15组成。反应器外壳封头15外壁的中央位置设置两个正对的进料管16，在反应器外壳的内侧与进料管相连接的是第一导流筒3和14，第一导流筒3和14分别为圆台形壳体，两圆台形壳体正对放置，第一导流筒（圆台形壳体）的轴线与反应器轴线重合。圆台状壳体的粗端与进料管相接，液体经加速后在细端出口发生撞击混合。第一导流筒3和14的外侧是第二导流筒4。第二导流筒4为圆筒状，其与封头15间留有缝隙，提供流体流动的通道。第二导流筒4可以通过支撑与封头15或第一导流筒3和14固定连接。第二导流筒4的轴线与反应器轴线重合。在第二导流筒4外侧是第三本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种液相撞击流反应器，包括反应器外壳和导流筒，反应器外壳包括筒体和封头；其特征在于，在封头外壁的中央位置设置两个正对的进料管，在反应器外壳的内侧与进料管相连接的是第一导流筒，第一导流筒由两个圆台状壳体组成，两壳体正对放置，圆台形壳体的轴线与反应器轴线重合，圆台状壳体的粗端与进料管相接；在第一导流筒的外侧是第二导流筒，第二导流筒为圆筒状，两端与封头间留有缝隙，轴线与反应器轴线重合；在第二导流筒的外侧是第三导流筒，第三导流筒由两个圆台形的壳体构成，两壳体正对放置，导流筒轴线与反应器轴线重合，第三导流筒的粗端与封头连接，细端出口相对设置；在第三导流筒的外侧是第四导流筒，第四导流筒为圆筒形，其两端与封头间留有缝隙，轴线与反应器轴线重合。

【技术特征摘要】
1.一种液相撞击流反应器，包括反应器外壳和导流筒，反应器外壳包括筒体和封头；其特征在于，在封头外壁的中央位置设置两个正对的进料管，在反应器外壳的内侧与进料管相连接的是第一导流筒，第一导流筒由两个圆台状壳体组成，两壳体正对放置，圆台形壳体的轴线与反应器轴线重合，圆台状壳体的粗端与进料管相接；在第一导流筒的外侧是第二导流筒，第二导流筒为圆筒状，两端与封头间留有缝隙，轴线与反应器轴线重合；在第二导流筒的外侧是第三导流筒，第三导流筒由两个圆台形的壳体构成，两壳体正对放置，导流筒轴线与反应器轴线重合，第三导流筒的粗端与封头连接，细端出口相对设置；在第三导流筒的外侧是第四导流筒，第四导流筒为圆筒形，其两端与封头间留有缝隙，轴线与反应器轴线重合。
2.按照权利要求1所述的撞击流反应器，其特征在于，在反应器轴线中心处垂面的外壳上设置出料管。
3.按照权利要求2所述的撞击流反应器，其特征在于，所述的出料管设置2～6个，出料管沿反应器轴线对称分布。
4.按照权利要求1所述的撞击流反应器，其特征在于，所述的反应器形式为立式或卧式结构。
5.按照权利要求1所述的撞击流反应器，其特征在于，所述的反应器外壳筒体为圆筒形或矩形，封头为圆形、椭圆形、蝶形或平盖形。
6.按照权利要求1所...

【专利技术属性】
技术研发人员：孟凡忠，李欣，齐慧敏，张英，薄德臣，王红涛，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司，中国石油化工股份有限公司抚顺石油化工研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11