用于多相气体和液体混合物的混合与反应的装置及其应用制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种用于混合和反应多相气体和液体混合物的装置。这种装置使那些不能均匀地混溶的均质液态溶液，与溶解了若干种固体或液体物质，或若干种气体的均质溶液进行充分的接触。本发明专利技术还涉及这种装置的使用，以及利用这种装置所生产的碳酸二苯基酯和聚碳酸酯。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种用于多相气体和液体混合物的混合与反应的装置，在该装置中，非均质的可混溶液态均质溶液与溶解了若干种固体或液体物质，或若干种气体的均质的溶液进行充分的接触。本专利技术还涉及上述装置的应用，以及借助于这种装置制备碳酸二苯基酯和聚碳酸酯。把不可混溶的各均质溶液互相混合在一起，以加速这些溶液中的各种物质之间的反应，是公知的。这种混合是借助于搅拌，机械的混合方式等等来实现的，例如，在欧洲专利文献EP 0 228 670 A2中，要求保护它所描述的用于制备二芳基酯的工艺过程。采用搅拌器或其它机械混合器械的一个缺点是，在搅拌罐反应器或反应器中要有搅拌轴的轴承，而在搅拌罐反应器或反应器的外部要有轴的密封盖，这一方面是为了密封，另一方面是为了公知的混合器的清理。因此，在巨大的搅拌罐反应器中，作为轴的密封盖的周的轴承的结构设计是非常复杂的，并且其费用也是相当大的。此外，这种公知的搅拌罐反应器或混合器不能任意增大，因为，在混合的过程中也经常会发生化学反应，所以在混合的过程中，在反应器中会释放出或需要加入混合和/或反应焓。在混合器非常大的情况下，由于当搅拌罐反应器的半径增大时，换热表面与反应器容积的比例减小了，所以，为了使焓向外部发散，或者为了将焓供入反应器内部，就需要附加的换热器。在这样的情况下，搅拌罐反应器的容积由于搅拌罐反应器数量的增加而减小了，或者热量的传播由于在第二阶段的流程中设置了附加的换热器而增强了。因此，本专利技术的目的是改进以上所详细描述的，用于混合和反应多相气体和液体混合物的公知的装置，提供一种结构简单而且小巧的混合器，这种混合器免去了轴承和轴的密封盖，以避免以上所说的缺点。此外，混合物的质量还应该有所提高。上述目的可用一个作为反应器的喷嘴式混合器来达到，这种反应器具有一个能让第一溶液进入的圆筒形空间，至少一个向着该空间呈锥形的圆筒形腔室，在该腔室内，至少两种溶液发生混合和反应，一个布置成与上述空间垂直的圆筒形空间用于让上述第二溶液流入，以及一个用于让混合并反应后的溶液流出上述喷嘴式混合器的空间。为了减少压力降，在本专利技术的另一个实施例中，上述流出空间具有呈锥形地扩大的横断面。令人意外地发现，使用这种按照本专利技术的装置，几种不能互溶解的单独的均质物质流均指可以密切地互相混合在一起了。在这个过程中，达到了很高的混合程度，结果，这些反应物质就有可能在以后进行快速的反应。此外，按照本专利技术的设计，还能获得结构简单的小巧的混合器。本专利技术的另一个教导是，在圆筒形空间与圆锥形腔室之间的过渡部分具有尖锐的边缘。上述第一液体流沿着上述圆锥形空间的方向通过上述圆筒形腔室进入上述喷嘴式混合器，而上述第二液体流则沿着垂直方向进入上述喷嘴式混合器的中央圆筒形腔室。按照本专利技术的另一个教导，上述第二溶液是通过若干孔口而垂直地进入喷嘴式混合器中的，这些孔口排成一排，并均匀地围绕着上述腔室的内壁周围分布。上述这些孔口最好垂直于上述腔室的纵轴线，或者与其成小的俯冲角。这样混合的强烈程度和反应的速度就显著增加了。一部分固体、液体和/或气体物质的均质溶液，可以在布置在上述喷嘴式混合器前方的一个或多个带套筒的混合器中制备。每一个待套管的混合器都有一个圆筒形的混合空间，上述均质液体通过该混合空间送入，而围绕着该混合空间对称地布置了许多送料管子，用于将要溶解的第二液体或气体送入该带套筒的混合器内。此外，为了进一步提高混合的程度，还可以设置用于以脉冲送入方式将液体或气体送入带套筒的混合器中的装置。本专利技术的又一个教导在于上述圆筒形混合空间具有一个外部的环形空间，并且上述送料管子设计成在反应器壁上的孔。反应器壁上的这些孔通常与反应器的流动方向成小的俯冲角。已经证明，45度的角特别有利。为了获得高的混合程度，在本专利技术的又一个实施例中，上述在混合器壁上的这些孔布置成环形，这些孔都布置得很适当，使得它围绕着每一个环的圆周均匀地分布。如果在每一个环上都布置8个孔，并且在所有情况下，相邻环上的孔沿着流动方向错开45度角，就能获得特别充分的混合。出人意料地，采用所描述的带套筒的混合器，就能够以这样的方式将液体或气体混合在液体中，即，在这种带有喷嘴的混合器中能获得混合程度很高的溶液。按照本专利技术的又一个教导，为了可靠地保证与混合和反应空间的必要的热交换，换热器可以布置在上述混合和反应装置的上游或下游，以便在混合工艺过程中，和带有焓变化的反应中，维持所需要的混合或反应温度。如果在生产过程中顺序地沿着流动的方向布置许多按照本专利技术的混合器，将特别有利。这样，就能可靠地避免流动方向上的分层的非均质混合物。本专利技术的又一个教导是将上述装置用于碱性酚盐，双酚盐水溶液，或其他多羟酚盐水溶液与在溶剂中溶解了的固体、液体和/或气体物质混合。本专利技术的另一种教导涉及一种通过用界面法由非均质混合物制备的碳酸二苯基酯和聚碳酸酯，它借助于按照本专利技术的装置来使碱性酚盐，双酚盐水溶液，或其他多羟酚盐水溶液与溶解在二氯甲烷中的气体或液体碳酰氯混合，其特征在于残余的苯基哌啶基尿烷的含量非常少，少于20ppm。最后，由于极其强烈的混合和反应的结果，使得本专利技术的反应器的容积要比使用搅拌罐反应器的容积小得多。由于容器体积较小，所以能很快达到静止状态。其结果是，在开始工作之后，能在极短的时间内获得具有所要求的性能和质量的目标产品。再一个结果是，所得到的必须弃置的，不需要的副产品的量相当少。下面，举例详细说明本专利技术。为了用普通的混合器制备二苯基碳酸酯和聚碳酸酯，在30℃温度下，以4,500kg/h的流量，使得流过由四个串联起来的，总容积为23立方米的搅拌式反应器的碳酰氯和二氯甲烷的含水反应混合物，连续地送入上述第一反应器内。同样，在布置在串联起来的第一个搅拌罐反应器的上游的混合容器中，制备上述酚盐水溶液。当反应的混合物通过上述串联的四个搅拌罐反应器之后，在一个分离容器内被分离成两相，对有机相进行净化，然后，对溶剂和最后的碳酸二苯基酯进行蒸馏。所得到的产量为92％，其副产品的浓度如下表所示苯基哌啶基尿烷13～30ppm低沸点产品15～25ppm高沸点产品0～90ppm为了进行比较，上述反应混合物以同样的流量流过按照本专利技术的装置，溶解在二氯甲烷中的碳酰氯溶液连续地在带套筒的混合器中制备。含水的酚盐溶液则连续地在一个混合容器中制备。与二苯基碳酸酯的反应在按照本专利技术的喷嘴式混合器中进行，而二苯基碳酸酯的加工和制备过程则与利用上述串联的搅拌罐反应器中的工艺过程完全一样。在这种情况下，所获得的二苯基碳酸酯的产量为98％。副产品的浓度为苯基哌啶基尿烷11～16ppm低沸点产品10～25ppm高沸点产品0～90ppm在按照本专利技术制备的二苯基碳酸酯中，苯基哌啶基尿烷的比例能可靠地降低到20ppm以下，结果，就能获得品级更高的二苯基碳酸酯。下面，根据本专利技术的一个优选实施例更加详细地说明按照本专利技术的装置。附图中附图说明图1是表示按照本专利技术的喷嘴式混合器的断面图；图2是表示按照本专利技术的一种带套筒的混合器的局部断面图；以及图3是表示图1和图2中示意地表示的混合器的一种优选的结构。图1表示上述喷嘴式混合器，它的圆筒形中央空间用于混合两种溶液。图示实施例中的常用的可分成四部分的喷嘴式混合器D包括一个圆筒形空间1，一种第一溶液本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于使多相的气体和液体混合物进行混合和反应的装置，在该装置中，非均质的可混溶液态的均质溶液与溶解了若干种固体或液体物质，或若干种气体的均质的溶液进行充分的接触，其特征在于，这种装置具有一个作为能让第一溶液进入的，带有圆筒形空间（１）的混合器和反应器的喷嘴式混合器（Ｄ）；至少一个向着上述空间（１）呈锥形的圆筒形腔室（３），在该腔室内，至少两种溶液发生混合和反应；一个布置成与上述空间（１）垂直的圆筒形空间（２），用于让上述第二溶液流入；以及一个用于让混合并反应后的溶液流出上述喷嘴式混合器（Ｄ）的空间（４）。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：W布罗伊尔，F海登雷希，G耶罗明，H尤达特，
申请(专利权)人：拜尔公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]