[实用新型]一种高剪切折流反应器

说明书

技术领域

本实用新型涉及化工领域，具体涉及一种高剪切折流反应器，该反应器能够用于液液、气液、气液固、液固、气固等多相体系的反应、分离或混合。

背景技术

在反应、分离或混合过程中，经常需要将两种或多种物料充分混合，以使不同物料充分接触，从而使过程得到强化。如气液、气液固等吸收或吸收反应过程中，常采用传统塔器，多相物料在塔内接触面积、流体的湍动程度较低，无法实现快速的传质，从而使达到吸收目标需要较大的设备和较高的操作成本；在液液、气液固、气液、液固等混合或反应体系中，不同物料的充分混合、接触，可以使物料易于达到均匀混合，从而提升混合效果、产物产率和反应选择性。例如，对于简单的快速反应（如中和、燃烧等反应），强化混合可以有效提高表观反应速率，提高反应物的利用率，降低所需反应时间和反应器体积；对于快速复合反应，如硝化、溴化、烷基化、碘化、偶合、聚合、对称二胺酰化、自催化反应等反应，物料的混合效果将影响产物产率和反应选择性，从而影响产品的纯化、分离和生产成本。如果混合不足将导致产品产率显著下降。

强化传质与混合的设备有微通道反应器、旋转填料床（RPB）等。RPB是一种典型的强化相间传质和多相混合的设备。在RPB内由于转子的高速旋转所产生的巨大剪切力的作用，使流经转子填料的流体受到远大于地球重力的离心力的作用（通常为几十到几百个重力加速度）。由于填料对流体的持续破碎和切割作用，流体被剪切成非常微小的微元，流体的湍动效果、表面更新速度都得到了提升，从而大幅度提高了RPB中的微观混合和传质效果。但是，传统RPB存在流体在填料内沿轴向和周向分布不均、停留时间短、物料易于堵塞等问题。

实用新型内容

为了解决上述问题，本实用新型提供一种结构简单，可以实现对气相、液相等流体的高速剪切和扰动以及流体在旋转体内的均匀分布，从而使多相体系快速达到分子尺度的均匀混合以及快速传质，提高反应速率、传质速率和产品收率的一种高剪切折流反应器。

本实用新型一种高剪切折流反应器，包括旋转体和壳体及液体分布器，所述旋转体包括旋转轴、上端盖、下端盖及设置在上端盖和下端盖之间的多层折流板，所述旋转轴伸入壳体与下端盖相连，下端盖通过呈环状设置在下端盖上的若干柱销与上端盖相连，上端盖为圆环状，所述上端盖通过环形密封装置与壳体相连；

上端盖、下端盖及靠近下盖板中心处呈环状设置的柱销围成的柱状区域为旋转体内部区域，壳体、环形密封装置、上端盖、下端盖及远离下盖板中心处呈环状设置的柱销所围成的区域为旋转体外部区域；

所述折流板与柱销固定相连，相邻折流板之间设置有通道，通道将旋转体内部区域与旋转体外部区域连通；

所述液体分布器包括进液端和液体均布端，进液端通过管路与液体均布端相连，所述液体均布端穿过壳体并由上端盖中心处伸入旋转体内部区域；

所述壳体上设置有气体进口、气体出口及液体出口，气体出口设置在壳体上且位于环形密封装置及旋转体所围成的区域内，所述液体出口设置在壳体底面上；所述气体进口与气体出口、液体均布端与液体出口之间均通过折流板间的通道相连。

所述旋转轴上连接有一驱动装置。

优选地，折流板的厚度为1-20mm，相邻折流板的折流面之间的夹角为10-180度，且两折流板之间的距离为5-100mm。

优选地，折流板的厚度为2-10mm，相邻折流板的折流面之间的夹角为90-150度，且两折流板之间的距离为5-50mm。

优选地，柱销均同心错位设置，柱销的直径为2-50mm，相邻柱销之间的径向距离为5-100mm，周向距离为10-100mm。

优选地，柱销的直径为4-20mm，相邻柱销之间的径向距离为10-30mm，周向距离为15-30mm。

或者优选地，所述密封装置为液体密封或梳齿密封，折流板所在平面与上盖板所在平面平行。

优选地，旋转轴与壳体之间设置有转轴密封，所述转轴密封为机械密封或磁力密封或干气密封或填料密封，

优选地，液体均布端为雾化喷嘴或均匀分布的液体喷嘴。

优选地，旋转体的转速为10-10000rpm，反应腔体内操作温度为0-500度，反应腔体内操作压力为0-50MPa。

优选地，旋转体转速为100-3500rpm，反应腔体内操作温度为20-200度，反应腔体内操作压力为0-10MPa。