可連續(xù)進料的低返混的中速反應(yīng)器及其操作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種可連續(xù)進料的低返混的中速反應(yīng)器，本發(fā)明還涉及一種中速反應(yīng)器的操作方法，屬于化工設(shè)備領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]工業(yè)反應(yīng)器中有一類含液相的非均相反應(yīng)器，包括氣-液、液-液、液-固、氣-液-固相反應(yīng)器。其共同特點是必須提供足夠的相與相之間的接觸面積，實現(xiàn)相間質(zhì)量傳遞，才能發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。實際的反應(yīng)速度不僅與反應(yīng)本身的速度有關(guān)，還與傳質(zhì)速度有關(guān)。而傳質(zhì)速度又與相間接觸面積有關(guān)。在非均相的快速反應(yīng)中，相間接觸和傳質(zhì)的效果甚至可能是決定實際反應(yīng)速度(宏觀反應(yīng)速度)的關(guān)鍵因素。
[0003]包含液相的非均相反應(yīng)器，具有一些共同的特性，其機理的說明可以用氣液相反應(yīng)為例。
[0004]常用的氣液相工業(yè)反應(yīng)器有填料塔、鼓泡塔、鼓泡攪拌釜等型式，分別主要適用于快速、慢速和中速反應(yīng)?？焖俜磻?yīng)可以在幾秒鐘或幾分鐘內(nèi)完成，實際反應(yīng)速度主要取決于氣液兩相的接觸面積；慢速反應(yīng)通常需要幾小時以上才可完成，實際反應(yīng)速度主要取決于液相的體積；中速反應(yīng)介于兩者之間，需要兼顧氣液兩相的接觸面積和液相體積。所以適用于中速反應(yīng)的氣液相反應(yīng)器通常需要在液相主體中將氣泡打碎，以增大單位體積氣泡所具有的表面積。
[0005]許多有機非均相反應(yīng)是連串反應(yīng)，即反應(yīng)的生成物可以進一步反應(yīng)生成別的產(chǎn)物。當(dāng)中間產(chǎn)物是所需要的目的產(chǎn)物時，就存在一個“最佳反應(yīng)時間”，其時目的產(chǎn)物的收率最高。氣液相反應(yīng)物料由無數(shù)微團組成，各微團經(jīng)歷的反應(yīng)時間(在反應(yīng)器內(nèi)停留的時間)不同，達到的轉(zhuǎn)化率也不同。而反應(yīng)器總體的反應(yīng)效果是這些微團不同反應(yīng)效果的綜合。理論上各微團都經(jīng)歷“最佳反應(yīng)時間”效果最好。在連續(xù)流動的反應(yīng)體系中，不同停留時間的流體微團之間的混合稱為“返混”，返混程度的大小通常用停留時間分布的“無因次方差”來表征。平推流的返混最小，其無因次方差為O ;連續(xù)流動攪拌釜的“全混流”的返混最大，其無因次方差為I;多級串聯(lián)全混釜的返混程度接近平推流，其無因次方差較小，設(shè)計合理的可以小于0.2甚至0.1o 一般小于0.2時，即可稱之為低返混。一般而言，低返混有利于提高連串反應(yīng)的反應(yīng)轉(zhuǎn)化率和選擇性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于提供一種可連續(xù)進料的低返混的中速反應(yīng)器，既能夠提供高效的氣液兩相混合，增大氣液接觸表面積，又能大大降低返混程度，使反應(yīng)器的總體流動狀態(tài)接近于平推流。同時可以提供長達數(shù)小時的反應(yīng)停留時間，因而能夠達到較高的轉(zhuǎn)化率和選擇性，較好的滿足氣液相中速連串反應(yīng)的需要。
[0007]本發(fā)明采用了如下技術(shù)方案，
[0008]一種可連續(xù)進料的低返混的中速反應(yīng)器，其特征在于，包括:直立圓柱形的反應(yīng)器外殼；中央攪拌軸，設(shè)置于中速反應(yīng)器的中央；電機及變速箱，帶動中央攪拌軸轉(zhuǎn)動；至少一個A型圓盤，其中央與中央攪拌軸之間留有中央環(huán)隙，供液體流過；至少一個B型圓盤，其中央與中央攪拌軸固定連接，外周與中速反應(yīng)器的內(nèi)壁之間留有外周環(huán)隙，供液體流過；以及多個攪拌槳，與中央攪拌軸固定連接，A型圓盤和B型圓盤交替設(shè)置在中央攪拌軸上，將中速反應(yīng)器沿軸向分隔成多個反應(yīng)室，攪拌槳分布于每個反應(yīng)室之中。
[0009]另外，本發(fā)明的可連續(xù)進料的低返混的中速反應(yīng)器，還可以具有這樣的特征:其中，反應(yīng)器外殼的高徑比為2?10。
[0010]另外，本發(fā)明的可連續(xù)進料的低返混的中速反應(yīng)器，還可以具有這樣的特征:其中，中速反應(yīng)器的外側(cè)設(shè)置換熱夾套，供換熱流體流過，與中速反應(yīng)器內(nèi)的反應(yīng)物料換熱。
[0011]另外，本發(fā)明的可連續(xù)進料的低返混的中速反應(yīng)器，還可以具有這樣的特征:反應(yīng)器外殼具有至少一個塔節(jié)，塔節(jié)之間使用法蘭盤相連接。
[0012]另外，本發(fā)明的可連續(xù)進料的低返混的中速反應(yīng)器，還可以具有這樣的特征:其中，A型圓盤的外周與反應(yīng)塔內(nèi)壁之間為動配合，動配合處具有柔性密封材料，在圓盤轉(zhuǎn)動時阻隔液體物料流過。
[0013]另外，本發(fā)明的可連續(xù)進料的低返混的中速反應(yīng)器，還可以具有這樣的特征:其中，反應(yīng)器外殼的底部和頂部的側(cè)面具有進出料口。
[0014]本發(fā)明還提供一種中速反應(yīng)器的操作方法，其特征在于，包括以下步驟:
[0015]步驟一、將預(yù)先混合的反應(yīng)物料注入第一反應(yīng)室，電機及變速箱帶動中央攪拌軸旋轉(zhuǎn)，進而帶動攪拌槳攪拌反應(yīng)物料使之均勻，粉碎反應(yīng)物料中的氣泡；
[0016]步驟二、反應(yīng)物料從第一反應(yīng)室依次流向后續(xù)的反應(yīng)室，反應(yīng)室由相鄰的A型圓盤和B型圓盤分隔中速反應(yīng)器內(nèi)部而形成，
[0017]A型圓盤的中央與中央攪拌軸之間留有中央環(huán)隙，供液體流過；
[0018]B型圓盤其中央與中央攪拌軸固定連接，外周與中速反應(yīng)器的內(nèi)壁之間留有外周環(huán)隙，供液體流過，
[0019]反應(yīng)物料在流經(jīng)各反應(yīng)室時交替通過中央環(huán)隙和外周環(huán)隙；
[0020]步驟三、當(dāng)反應(yīng)物料在中速反應(yīng)器中停留的時間到達該反應(yīng)的最佳反應(yīng)時間時，反應(yīng)產(chǎn)物從出料口排出。
[0021]另外，本發(fā)明的中速反應(yīng)器的操作方法，還可以具有這樣的特征:其中，步驟一和步驟二中，在進行反應(yīng)的同時，反應(yīng)物料與換熱流體之間進行換熱。
[0022]發(fā)明的有益效果
[0023]本發(fā)明的可連續(xù)進料的低返混的中速反應(yīng)器，既能夠提供高效的氣液兩相混合，增大相間接觸表面積，提高非均相反應(yīng)的速度；又能大大降低返混程度，使中速反應(yīng)器的總體流動狀態(tài)接近于平推流，有利于提高連串反應(yīng)的選擇性；而且可以使反應(yīng)物料在反應(yīng)器中的停留反應(yīng)時間長達數(shù)小時，提高中速反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率。因而能夠較好的滿足氣液相中速連串反應(yīng)的需要。
【附圖說明】
[0024]圖1是本發(fā)明的可連續(xù)進料的低返混的中速反應(yīng)器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0025]以下結(jié)合附圖來說明本發(fā)明的【具體實施方式】。
[0026]如圖1所示，本發(fā)明的可連續(xù)進料的低返混的中速反應(yīng)器，包括反應(yīng)器外殼11 ;中央攪拌軸14 ；電機10、變速箱214 ;多個A型圓盤15 ;多個B型圓盤16 ;攪拌槳17 ；以及多個反應(yīng)室。
[0027]反應(yīng)器外殼11，在本實施方式中包括兩節(jié)塔節(jié)，塔節(jié)之間使用中法蘭盤212相連接，便于對塔身進行精密加工。在反應(yīng)器外殼11的頂端還具有上法蘭盤213，上法蘭盤213中心有中央攪拌軸14的機械密封，靠邊緣處有四根支架，用于放置電機10和變速箱214。反應(yīng)器外殼11的下部具有下法蘭盤211。中央攪拌軸14的下端插入定位用的軸套，軸套固定徑向連接在下法蘭盤211的中央。反應(yīng)器外殼的高徑比為2?10。中速反應(yīng)器的內(nèi)壁光潔圓整。中速反應(yīng)器的外側(cè)設(shè)置換熱夾套12，換熱流體流過換熱夾套12，與中速反應(yīng)器內(nèi)的反應(yīng)物料換熱。反應(yīng)器