用于流体-液体反应的方法和设备技术

本发明专利技术涉及一种用于包括气－液和液－液反应的流体－液体反应的方法和设备。所述方法和设备适合于混合流体相物质和液相物质以促进在所述相态之间的化学反应。所述设备包括具有多个孔板和流量控制装置的反应器容器，其启动和保持反应器容器内部的流体－液体混合物的均匀混合和有效分散。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种用于流体-液体反应的方法和设备。技术背景流体-液体反应可以包括气-液和液-液反应，例如氢化、加氢醛 化、氧化、还原、氯化、除味、发酵和有氧处理；液-液反应如芳烃硝 化作用中酸的使用；利用酸或者碱将腈类水解为氨化物；和利用酸或 者碱来水解氨化物；酯交换作用中溶剂的使用；聚氨酯分散中熔化流 体的使用；和气体水合物中过饱和流体的使用。在批量生产中执行气液反应是众所周知的领域。上述过程通常涉 及搅拌反应槽的使用，其中通过位于槽的内部具有挡板的固定位置上 的一个或多个叶轮对流体进行混合。气体通过喷雾器或多个喷雾器被 喷射到反应器中。在大尺寸搅拌反应槽中叶轮的使用在混合过程引起了梯度，因此 气体和液体的混合物的内部存在不均匀性，产生了很差的分散和物质 转移特性，导致了质量不一致的产品。在环境压力和室温中，可以执行某些类型的气体-液体的分批反应 过程而无需催化剂。上述过程的实例是将气体输送到有氧污水处理的 液体介质中，将气体输送到酵母培养或酵母再悬浮中，并将氧气输送 到细菌、生物聚合物和细胞的发酵作用中的细菌和细胞中；或在碳酸 饱和反应中的液体介质中消耗C02。某些类型的气体-液体间歇反应是在屋子或高压和高温下进行的， 例如氢化、加氢醛化、氧化、除味和氯化。为了进行所述某些反应， 需要某种催化剂。催化剂可以是固体或液体形式。欧洲专利EP1076597公开了用于相分离合成(phase s印arated synthesis)的设备和方法，其中通过反应器容器不断给入水介质并且 与有机液体相发生反应，为以连续的方式在环境压力和高温下的微粒 的相分离合成做准备。氢化是一种最常用的化工过程。执行该类反应的"正常"方式是 通过大规模的分批生产。为了精细和特色化学工业，以及生产药品半 成品的公司，这提出了许多问题i) 机器的造价是昂贵的，并且经常无法证明设置的地点是合适的；ii) 为了 "经济地"进行批量生产，生产出大量的产品；iii) 产品的交付时间是很短的；和iv) 灵活性和反应性差，因此不利于售后服务。直到现在， 一直没有可行的过程，以符合未被不足的供应链所扭 曲的真实要求的有效控制小批量氢化产品成本。
技术实现思路
根据本专利技术的第一方面，提供了一种用于混合流体相物类(species)和液相物类以促进所述相之间的化学反应的设备，所述设 备包括反应器容器；第一供应装置，其通过所述反应器容器来供应液相物类 (species);第二供应装置，其向所述反应器容器供应流体物类；和多个孔板和流量控制装置，其适合于启动并保持所述反应器容器 内部的流体-液体混合物的均匀混合和有效分散。在本说明的上下文中，孔板可以理解为实质上的平板，其控制或 引导包括液体和气体的流体流动。孔板适合于执行固定挡板或往复运动搅拌器的功能。固定挡板可以使用相同的材料形成为管式反应器的整体部分，例 如在管子的任一长度和形状内部制造的玻璃周期性限制。本专利技术的设备和方法涉及在不同压力和温度下可操作的流体-液 体反应，按批量、半批量/分批输入或连续过程来操作。所述液体可以 是溶液、纯净的液体、乳剂或液体中的微粒悬浮液。流体相可以是气相，例如氢化作用和加氢醛化中的H2;发酵、氧 化和需氧消化中的空气或02 ;包括用于产生氢气的蓝菌(cyanobacteria)的水介质中的空气和0)2;以及氯化中的Cl2。流体相可以是液相，例如芳烃硝化作用中的酸；利用酸或碱将腈 类水解为氨化物；和利用酸或碱来水解氨化物；转运酯化作用中溶剂 的使用；聚氨酯分散中熔化流体的使用；和气体水合物中过饱和流体 的使用。优选地，孔板是实质上的平板，其包括位于所述板的大约中心处 的孔。所述孔可以适合于赋予流体-液体混合物相当高程度的流动中不 稳定性。当流体流过反应器容器时，孔板在与其接触的流体上产生紊流并 从而提供均匀混合。由孔板产生的紊流提供了更有效和更均匀的混合。孔具有足够的尺寸以赋予流过并接触孔板的流体相当高程度的流 动中不稳定性和由此的均匀混合。优选地，设置至少一个进入端口用于将其它的反应物物类引入到 反应器容器中。孔板可以附着于至少一个支撑杆上或形成容器的一部分。支撑杆 可以与反应器容器的至少一部分长度平行地设置。优选地，在反应容器中提供催化剂。优选地，反应器容器还包括用于改变反应器容器中的压力的压力 改变装置。优选地，压力改变装置可以在真空和iooo巴之间改变压力。优选地，第二供应装置允许用于气体受控制的添加。优选地，第二供应装置允许利用微孔喷雾器来用于气体受控制的 添加。这促进具有更少副反应和污染的更完全的反应，因此有助于控制 产品的形成。优选地，沿反应器长度方向上添加流体的位置是可以控制的。优选地，流量控制装置包括适合于传给反应器容器构件运动的振 荡器。优选地，所述运动是摆动。 优选地，振荡器是压力活塞。 备选地，振荡器装备有压力隔板。 备选地，振荡器装备有压力波纹管。优选地，振荡器和反应器容器利用旋转密封来密封。 备选地，振荡器和反应器容器利用高压密封来密封。 备选地，通过气体的脉冲供应来控制气体的输入。 优选地，微孔喷雾器用于气体的供应。 优选地，催化剂是溶于液体的均相催化剂。优选地，催化剂是多相催化剂，所述催化剂或者悬浮在液体中或 者作为固体存在。备选地，催化剂容纳在一个或多个网孔袋中，所述网孔袋附于多 个孔板中的至少一个上。孔板可以被制造成具有容纳催化剂的中空腔室。备选地，在反应器内部的一个或多个表面上应用多相催化剂。备选地，催化剂用作一个或多个孔板的涂层。备选地，孔板可以被制造成已经存有催化剂。备选地，多相催化可通过反应器容器传送。备选地，反应器容器中包含多相和均相催化剂。备选地，在反应器容器的各处多相催化是固定的。所述固定的催化剂可以包括不同催化剂。所述不同催化剂可以按选定的反应顺序布置在反应器容器中。例 如，固定的催化剂可以包括选定来催化不同反应的若干不同的催化剂。选定的反应顺序可以是递增或递减的反应次序。备选地，所述装置还包括至少一个可操作地连接到反应器容器上 的歧管。反应器容器可以包括多个可操作地连接到至少一个歧管上的支管。备选地，多个支管包括固定的多相催化剂，其中不同支管包括不 同的催化剂。所述设备可以装备有循环或反馈装置以允许反应器容器中的容纳 物质(其已经离开了反应器容器)被反馈到反应器容器中。类似地， 所述设备可以装备有循环或反馈装置以允许反应物中的容纳物质(其 已经离开了供料容器)被送回到供料容器中。根据本专利技术的第二方面，提供了一种用于混合流体相物类和液相 物类以在所述相态之间促进化学反应的过程，所述过程包括以下步骤:将液体反应物输入到反应器容器中； 向所述反应器容器供应流体；向流体-液体混合物传给运动以启动和保持所述容器中混合物的 均匀混合和有效分散。优选地，反应过程是半连续的或分批进料过程。优选地，所述过程还包括至少一个用于将其它反应物或催化剂引 入到反应器容器中的端口。优选地，所述过程还包括改变反应器容器中的压力。优选地，所述过程还包括使压力在真空至iooo巴之间变化。优选地，所述过程还包括有选择地控制向反应器中添加流体的速度。优选地，所述过程还包括有选择地控制沿反应器长度方向上添加 流体的位置。优选地，通过振荡器来传给运动。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于混合流体相物类和液相物类以促进所述相态之间连续地化学反应或物理接触的设备，所述设备包括：反应器容器；第一供应装置，其通过所述反应器容器供应液相物类的进料；第二供应装置，其向所述反应器容器供应流体物类；和适合于启动和保持所述反应器容器内部的流体－液体混合物的均匀混合和有效分散的多个孔板和流量控制装置。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：倪雄伟，A菲奇，I莱尔德，
申请(专利权)人：倪泰克解决方案有限公司，
类型：发明
国别省市：GB[英国]