[发明专利]一种液相撞击流反应器

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于石油和化工生产领域的反应器，具体涉及一种用于液液反应的撞击流反应器。

背景技术

在石油和化工生产中，有很多过程在液相或以液体为连续相的相态条件下进行，这些过程大多数还涉及化学反应。由于液体属于凝聚态体系，分子运动受到极大的限制。对于在分子尺度上进行的过程，微观混合状况变得非常重要。

撞击流是实现快速混合的一种十分有效的方法。它利用两股高速流体相向撞击，在反应器中形成一个高度湍动的撞击区，能够有效降低传递过程中的外部阻力，促进混合，强化传质传热。撞击流反应器已经广泛用于吸收、混合、传热、结晶等化工过程。

20世纪90年代以来，撞击流领域的研究明显转向以液体连续相撞击流（Liquid-continuousImpingingStreams，LIS）为重点。专利CN100364656C在反应器壳体中设置两个正对的导流筒，液体通过泵的驱动作用分别流经两侧导流筒后，在中心处发生相向撞击。这种反应器虽然结构简单，但是只注重了两端导流筒流体的撞击效果，未考虑液体撞击后在反应器中的流动状况，容易造成反应器两侧存在死区。如果两撞击流体中存在固相催化剂，则容易造成催化剂沉降、滞留，直接影响反应深度和产品质量。专利CN102989404A在导流筒中设置螺旋桨，利用两螺旋桨的驱动作用使得反应器中液体在中心处发生撞击，同时利用导流筒和导流片的作用，解决了撞击区外的混合的问题，有效的消除了死区。但目前的撞击流反应器多注重撞击效果的改进，一般是单釜混合效果的改进，对于要求达到一定停留时间和转化率的反应而言，由于受到反应器形式限制，这种改进就算做到极致——达到理想的全混流反应器状态，也无法满足停留时间的要求。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于提供一种用于液液混合的液相撞击流反应器，它通过多次撞击实现流体混合，具有好的微观混合效果；混合后的液体在撞击区外平推流动，为物料提供充足的停留时间，实现梯级反应，并通过流道和液体流速设计达到目标转化率，克服了目前撞击流反应器无法通过单一反应器实现高转化率的缺点。

本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案为：

一种液相撞击流反应器，包括反应器外壳和导流筒；反应器外壳包括筒体和封头；在封头外壁的中央位置设置两个正对的进料管；在反应器外壳内部与进料管相连接的是第一导流筒，第一导流筒由两个圆台形壳体组成，两壳体正对放置，第一导流筒的轴线与反应器轴线重合，圆台状壳体的粗端与进料管相接，经进料管进入的液体经加速后在细端的出口发生撞击混合。第一导流筒的外侧是第二导流筒，其形状为圆筒形，第二导流筒的两端与封头间留有缝隙，第二导流筒轴线与反应器轴线重合。在第二导流筒的外侧是第三导流筒，第三导流筒由两个圆台形壳体构成，两壳体正对放置，第三导流筒轴线与反应器轴线重合，第三导流筒的粗端与封头连接，细端出口相对放置。第三导流筒的外侧是第四导流筒，第四导流筒为圆筒形，第四导流筒的两端与封头间留有缝隙，导流筒轴线与反应器轴线重合。在反应器外壳上位于轴线中心处垂面的设置出料管，出料管一般设置2个以上，优选设置2～6个。所述的出料管沿反应器轴线对称分布。

所述反应器的形式为可以为立式或卧式结构。反应器外壳的筒体为圆筒形或矩形，封头为圆形、椭圆形、蝶形或平盖形。

所述的导流筒可以设置4个以上，以4～10的偶数个为宜。

本发明的液相撞击流反应器中，当导流筒形状为圆台时，圆台的母线与轴线夹角一般为1°～80°。

第一导流筒的两圆台形壳体细端出口处距离为细端直径的0.1～10倍，第二导流筒两端与封头距离相等，该距离为第一导流筒圆台壳体细端直径的0.1～10倍。第三导流筒两圆台形壳体细端出口处距离为第一导流筒细端直径的0.1～10倍。第四导流筒两端与封头距离亦相等，该距离为第一导流筒圆台壳体细端直径的0.1～10倍。