[发明专利]一组双扰动环管反应器

说明书

技术领域

本发明涉及一种化工设备，特别是涉及一种双扰动环管反应器的单元组。

背景技术

环管反应器适用于对停留时间要求较长的慢反应过程，如烯烃聚合反应。该反应器为连续操作，新鲜反应物通过进口连续地进入反应器环管内边循环边反应，反应器出口连续出料。通过改变环管长度、循环比、循环流速来适应化学反应所要求的停留时间，在其结构设计中，环管长度、循环比与停留时间成正比，循环流速与停留时间成反比。当循环比趋于无穷时其对应的理想反应器模型为全混釜。

现有环管反应器为使环管内流体能充分混合，通常以较大的循环流速形成湍流，如Spheripol烯烃聚合工艺中所采用的环管，循环流速达7m/s。在停留时间确定的前提下，循环流速越大，要求环管长度或循环比越大，而环管长度的增加会增大装置的固定投资，循环比的增加会降低反应器的生产能力。因此，现有环管反应存在设备投资大、生产能力低、操作弹性小的缺点。

现有环管反应器夹套内通入冷却或加热介质，用来给反应取热或加热。但当反应器直径较大时，单纯的夹套式换热不理想，夹套测的热阻会成为对流换热的瓶颈。

发明内容

本发明的目的在于提供一组双扰动环管反应器，该反应器为一种强化传质与传热的环管反应器，环管反应器内安置静态混合扰流元件，夹套内安置扰流元件，形成了双扰动环管反应器，该组反应器设计参量最佳，可单用或组合应用。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一组双扰动的环管反应器，包括流体入口、轴流循环泵、流体出口、弯头、带夹套的环管反应器管段，所述反应器管段内管安置静态混合扰流元件，环管反应器管段夹套内安置扰流元件；管内扰流元件为能起到扰流作用的柱状、片状、曲面状、带状、螺旋状静态混合元件；夹套内扰流元件是螺旋片式、扰流柱式及其组合形式的夹套内扰流元件；管段管长为6m，内管内径600mm，壁厚20mm，夹套内径680mm，壁厚10mm，单管四旋静态混合元件芯轴为50mm，SK单片长径比为2:1，长为540mm，夹套内螺旋片厚度为10mm，螺距为100mm；带夹套的环管反应器管段，通过弯头连接，两根为一组。

所述的一组双扰动环管反应器，所述带夹套的环管反应器管段内管安置单管四旋静态混合扰流元件，夹套内安置螺旋片类扰流元件。

本发明的优点与效果是：

1.本发明该组单元反应器设计参量匹配合理，效益最佳，可单用或组合应用，与已有环管反应器相比，操作弹性更大。

2.现有环管反应器内部依靠湍流混合，为此要求环管内流速较大，如7m/s；本发明在环管内安置静态混合元件，使其在层流状态亦可有较好的传质传热效果，可将循环流速降至0.1m/s。如背景技术所述，此类反应器的设计一般在固定停留时间的前提下改变循环流速、环管长度和循环比，增大了循环流速的使用范围，使得环管反应器的设计有更大的选择空间，使得已有环管反应器在化工生产中具有更大的操作弹性。

3.本发明在环管内安置静态混合元件可使循环流速的大幅降低，在相同工况下，循环流速的大幅降低必然会节省环管长度或降低循环比，进而减少设备投资或提高生产能力，此两者皆可带来很大的经济效益。

4.本发明在夹套内装入扰流元件、管内装入静态混合元件，双侧同时扰动，可避免只强化一侧，使另一侧形成传热瓶颈。

5.本发明可在已有环管反应器基础上改进，改进方法简单易行，施工周期短，改进后可突破整套工艺中由反应器生产能力所致的瓶颈。为了克服环管反应器设备投资大、生产能力低、操作弹性小、换热不理想等缺点，本发明在环管反应器内安置静态混合扰流元件，夹套内安置扰流元件，形成了双扰动环管反应。

6.本发明是连续釜式反应器的较好替代产品。

7.本发明适用于层流、湍流，高粘度、低粘度，常压、带压，气相、液相、液液两相、液固两相的流体反应过程。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的一种实施例的管段局部半剖图；

图3为本发明的一种实施例的夹套扰流剖面图。

具体实施方式

下面结合附图所示实施例对本发明进行详细说明。

本发明双扰动环管反应器，包括流体入口1、轴流循环泵2、流体出口3、弯头4、带夹套的环管反应器管段5，其环管反应器管段内管安置静态混合扰流元件，环管反应器管段夹套内安置扰流元件。管内扰流元件为能起到扰流作用的柱状、片状、曲面状、带状、螺旋状静态混合元件。夹套内扰流元件是螺旋片式、扰流柱式及其组合形式的夹套内扰流元件。

带夹套的环管反应器管段5内管安置单管四旋静态混合扰流元件（图2），夹套内安置螺旋片类扰流元件（图3）。管段管长为6m，内管内径600mm，壁厚20mm，夹套内径680mm，壁厚10mm，单管四旋静态混合元件芯轴为50mm，SK单片长径比为2:1，长为540mm，夹套内螺旋片厚度为10mm，螺距为100mm。带夹套的环管反应器管段5，通过弯头4连接，两根为一组；根据反应停留时间要求选用一组或多组，各组之间也用弯头连接。