[发明专利]用于流体－液体反应的方法和设备

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于流体-液体反应的方法和设备。

背景技术

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CO₂。

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 separatedsynthesis)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。

发明内容

根据本发明的第一方面，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。

本发明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O₂；包括用于产生氢气的蓝菌(cyanobacteria)的水介质中的空气和CO₂；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。