本发明专利技术涉及一种适用于高粘度高固含量反应物系的连续化反应器及其应用。连续化反应器，包含壳体、导流锥、内套筒、规整填料、气体分布器、旋液分离器；反应器内底部设有气体分布器，中间设置导流锥和内套筒，反应器顶部设有旋液分离器等反应内件；导流锥分为收缩型导流锥和发散型导流锥，收缩型导流锥使流体向内收缩，发散型导流锥使流体向外发散；部分内套筒的内部以及部分内套筒与壳体包围的区域设置规整填料；所述的反应器内水平并列N个M级反应级得到M级N列反应器，M≤50，N≤50；本发明专利技术利用多级强烈环流场更好实现了固液物料的混合，强化了反应过程，从而提高了反应转化率和反应速率。
【技术实现步骤摘要】
适用于高粘度高固含量反应物系的连续化反应器及应用
本专利技术属于化学工程反应工程领域，尤其涉及一种适用于高粘度高固含量反应物系的连续化反应器及其应用。
技术介绍
在化学反应中，同时存在液、固两种不同相态的反应过程称之为液固反应，当反应物或生成物的粘度大于100cp，固含量大于5％时，粘度的增大和固体颗粒的增多阻碍了反应物接触的几率，降低反应物之间的扩散、传热和传质，从而需要消耗更多的时间和能耗来获得较高的反应转化率，这类反应普遍存在于石化、煤化工、医药、农药、合成树脂等领域。在工业上，高粘度高固含量物系的反应过程绝大多数均采用间歇式机械搅拌釜，如生产异氰酸甲酯、芳香族聚酰胺以及PTT纤维生产过程的反应釜，该间歇搅拌釜也存在不足和难于克服的困难，如大规模放大所带来的搅拌效果，以及反应移热等问题，尤其是当物料粘度较高时对搅拌桨的型式就有更苛刻的要求。螺杆挤出机是高粘度高固含量反应物系另一选择，尤其是双螺杆反应器可以处理粘度较高的物料，具有传热效率高，表面自洁功能，但反应停留时间超过0.5小时不适用，即反应时间长的高粘度高固含量反应物系仍需要探索其他型式的反应器。专利CN102416307B公开了一种内循环浆态床反应器，反应器筒体内设置1～160根内置筒体，每根内置筒体下部设置有气体分布器，反应液在反应器内不断循环流动，该反应器在筒体内增大了内筒的数量，当处理量较大时存在一定难度。专利CN1171667C和CN105400544A都提出了一种多级环流反应器，引入多级的形式有益于高度的上放大，但是该反应器内件的设计仍存在一个严重的缺陷，即由于内套筒内始终是气体上升区，导致内套筒和反应器内壁区域的物料尤其是固体颗粒物料易短路，并且没有恢复的能力，因此该多级环流反应器无法应用在高粘度高固含量反应物系。由上此可见，目前工业上处理高粘度高固含量反应物系的反应器仍是间歇搅拌釜，间歇反应过程需要人工频繁打开反应釜，导致生产过程中副反应产生的有毒气体挥发到大气中，影响环境和工人安全，间歇反应过程参数受人为因素较大，不易控制，导致产品指标不稳定甚至不合格。本专利技术通过专利技术一种适用于高粘度高固含量反应物系的连续化反应器，减少物料泄漏风险，做到了本质安全。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种适用于高粘度高固含量反应物系的连续化反应器及其应用，该反应器可以使气液固三相物系充分接触，促进混合，增加相际接触面积和传递系数，强化传质和传热，提高转化率。该反应器具有不易堵，能耗低，反应器单位截面积处理量大，转化率高等特点。本专利技术提供一种适用于高粘度高固含量反应物系的连续化反应器，其主要结构为壳体、导流锥、内套筒、规整填料、气体分布器、旋液分离器。该反应器与间歇反应器的主要区别在于通过设置反应内件并引入惰性气体，反应物在惰性气体及反应内件的作用下充分接触，增加相际接触面积和传递系数，强化传质和传热，提高转化率。本专利技术的技术方案如下：一种适用于高粘度高固含量反应物系的连续化反应器，其特征是，包含壳体、导流锥、内套筒、规整填料、气体分布器、旋液分离器；反应器内底部设有气体分布器，中间设置导流锥和内套筒，反应器顶部设有旋液分离器等反应内件；导流锥分为收缩型导流锥和发散型导流锥，收缩型导流锥使流体向内收缩，发散型导流锥使流体向外发散；部分内套筒的内部以及部分内套筒与壳体包围的区域设置规整填料；在反应器内导流锥和内套筒有两种布置方式，一是气体分布器的上部为收缩型导流锥，其上部为内套筒，再向上为发散型导流锥，再向上为内套筒，再向上为收缩型导流锥，以此类推，最上部是旋液分离器；另外一种方式是气体分布器的上部为发散型导流锥，其上部为内套筒，再向上为收缩型导流锥，再向上为内套筒，再向上为发散型导流锥，依此类推，最上部是旋液分离器，无论何种布置方式，收缩型导流锥上部相邻的内套筒内部设置规整填料，发散型导流锥上部相邻的内套筒以及壳体围成的区域设置规整填料。所述的反应器壳体是长方形或是圆形，内套筒为圆形，当壳体为长方形时，发散型导流锥和收缩型导流锥为双棱锥结构；壳体为圆形时，发散型导流锥为双圆锥结构，收缩型导流锥为中空圆柱结构。所述的反应器中内套筒的横截面积占壳体横截面积的25％～75％；内套筒的高度为0.5m～2m，内套筒和导流锥间隙面积占内套筒面积的5％～50％；收缩型导流锥之间的空隙面积占内套筒面积的10％～50％，发散型导流锥与壳体间的空隙面积占内套筒面积的5％～25％。所述的反应器的内套筒和上下相邻的导流锥组成一个反应级，反应器包含一级、二级反应级或多级反应级。收缩型导流锥上部相邻的内套筒内部形成反应级的上升区，该区域内设置规整填料，内套筒和壳体围成的区域形成反应级的下降区；发散型导流锥上部相邻的内套筒以及壳体围成的区域形成反应级的上升区，该区域设置规整填料，内套筒内部形成反应级的下降区。所述的反应器内水平并列N个M级反应级得到M级N列反应器，M≤50，N≤50，水平方向上内套筒之间的横截面积与内套筒的横截面积相等。M级N列反应器的壳体为长方形或是圆形，操作压力为常压时优选长方形壳体，操作压力为负压或者正压时优选圆形壳体；内套筒为棱台，导流锥均为发散型导流锥，与壳体接触的导流锥为棱台发散型导流锥，不与壳体接触的导流锥为双棱锥发散型导流锥；当内套筒下为双棱锥发散型导流锥时，该内套筒内部围成下降区，该内套筒与水平方向上相邻的内套筒围成上升区，当内套筒下为相邻两个双棱锥发散型导流锥组成的间隙时，该内套筒内部围成上升区，该内套筒与水平方向上相邻的内套筒围成下降区；上升区内设置强化扰动的规整填料。所述的规整填料为板网填料，型号为250X，250Y，350X，350Y，500X，500Y。所述的反应器操作温度为常温～450℃，操作压力为绝压10kPa～10MPa。所述的反应器进入反应器气体的表观流速为0.01m/s～1m/s。反应器引入的惰性气体可以是一切不与反应物发生化学反应的气体，优选氮气。具体说明如下一种适用于高粘度高固含量反应物系的连续化反应器，包括壳体、导流锥、内套筒及规整填料、气体分布器、旋液分离器；反应器内底部设有气体分布器，中间设置导流锥和内套筒及规则填料，反应器顶部设有旋液分离器等反应内件；导流锥分为收缩型导流锥和发散型导流锥，收缩型导流锥使流体向内收缩，发散型导流锥使流体向外发散。部分内套筒的内部以及部分内套筒与壳体包围的区域设置规整填料。在反应器内导流锥和内套筒有两种布置方式，一是气体分布器的上部为收缩型导流锥，其上部为内套筒，再向上为发散型导流锥，再向上为内套筒，再向上为收缩型导流锥，以此类推，最上部是旋液分离器；第二种方式是气体分布器的上部为发散型导流锥，其上部为内套筒，再向上为收缩型导流锥，再向上为内套筒，再向上为发散型导流锥，依此类推，最上部是旋液分离器，无论何种布置方式，收缩型导流锥上部相邻的内套筒内部设置规整填料，发散型导流锥上部相邻的内套筒以及壳体围成的区域设置规整填料。内套筒，规整填料和上下相邻的导流锥组成一个本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种适用于高粘度高固含量反应物系的连续化反应器，其特征是，包含壳体、导流锥、内套筒、规整填料、气体分布器、旋液分离器；反应器内底部设有气体分布器，中间设置导流锥和内套筒，反应器顶部设有旋液分离器等反应内件；导流锥分为收缩型导流锥和发散型导流锥，收缩型导流锥使流体向内收缩，发散型导流锥使流体向外发散；收缩型导流锥上部相邻的内套筒内部设置规整填料，发散型导流锥上部相邻的内套筒以及壳体围成的区域设置规整填料；在反应器内导流锥和内套筒有两种布置方式，一是气体分布器的上部为收缩型导流锥，其上部为内套筒，再向上为发散型导流锥，再向上为内套筒，再向上为收缩型导流锥，以此类推，最上部是旋液分离器；另外一种方式是气体分布器的上部为发散型导流锥，其上部为内套筒，再向上为收缩型导流锥，再向上为内套筒，再向上为发散型导流锥，依此类推，最上部是旋液分离器。/n
【技术特征摘要】
1.一种适用于高粘度高固含量反应物系的连续化反应器，其特征是，包含壳体、导流锥、内套筒、规整填料、气体分布器、旋液分离器；反应器内底部设有气体分布器，中间设置导流锥和内套筒，反应器顶部设有旋液分离器等反应内件；导流锥分为收缩型导流锥和发散型导流锥，收缩型导流锥使流体向内收缩，发散型导流锥使流体向外发散；收缩型导流锥上部相邻的内套筒内部设置规整填料，发散型导流锥上部相邻的内套筒以及壳体围成的区域设置规整填料；在反应器内导流锥和内套筒有两种布置方式，一是气体分布器的上部为收缩型导流锥，其上部为内套筒，再向上为发散型导流锥，再向上为内套筒，再向上为收缩型导流锥，以此类推，最上部是旋液分离器；另外一种方式是气体分布器的上部为发散型导流锥，其上部为内套筒，再向上为收缩型导流锥，再向上为内套筒，再向上为发散型导流锥，依此类推，最上部是旋液分离器。
2.如权利要求1所述的反应器，其体征是反应器壳体是长方形或是圆形，当壳体为长方形时，发散型导流锥和收缩型导流锥为双棱锥结构；壳体为圆形时，发散型导流锥为双圆锥结构，收缩型导流锥为中空圆柱结构。
3.如权利要求1所述的反应器，其特征是所述的反应器中内套筒的横截面积占壳体横截面积的25％～75％；内套筒的高度为0.5m～2m，内套筒和导流锥间隙面积占内套筒面积的5％～50％；收缩型导流锥之间的空隙面积占内套筒面积的10％～50％，发散型导流锥与壳体间的空隙面积占内套筒面积的5％～25％。
4.如权利要求1所述的反应器，其特征是反应器的内套筒和上下相邻的导流锥组成一个反应级，反应器包含一级、二级反应级或多级反应级；收缩型导流锥上部相邻的...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘辉，刘春江，谢省宾，张庆宇，付娜，朱冠宇，魏东旭，韦昌鹏，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：天津;12
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