[發明專利]錐形螺旋管式射流反應器

有效

• 申請號: 201310139784.1
• 申請日: 2013-04-22
• 公開（公告）號: CN103212362A
• 公開（公告）日: 2013-07-24
• 發明（設計）人: 王宗勇;吳劍華;孟輝波;張春梅;田瑞;朱軍
• 申請（專利權）人: 沈陽化工大學
• 主分類號: B01J19/24
• 分類號: B01J19/24;B01F5/04
• 代理公司: 沈陽技聯專利代理有限公司 21205
• 代理人: 張志剛

技術領域

本發明涉及一種化工反應器，特別是涉及一種利用錐形螺旋管實現氣液或液液射流混合的反應器。

背景技術

靜態反應器及射流反應器是化工、石油等領域應用比較廣泛的兩種類型反應器。這兩種反應器具有各自的適用范圍及優缺點，比如靜態反應器屬于平推流反應器，反應過程無返混副產物少，并且通過改變流速或反應管長度可以控制不同的反應停留時間，但靜態反應器長徑比比較大，混合元件在強化反應的同時也使流動阻力顯著增加。而射流反應器主要利用高速流體與低速流體之間的卷吸作用實現流體之間高效、快速混合，流體流動阻力小，但流體之間強烈混合的時間很短，反應停留時間很難人為控制，對于停留時間較長的反應適應性較差。本發明綜合利用了以上兩種反應器的結構及流動特點，同時具備了射流混合、對流混合及分布混合三種強化機理。該反應器既有靜態反應器承壓能力高、容積小、比表面積大、返混少、反應參數易于控制等優點，又具有射流反應器結構緊湊、操作可靠、混合效果好等優點。

發明內容

本發明的目的在于提供一種錐形螺旋管式射流反應器，該反應器比表面積大、壓力波動小、反應參數易于控制，能有效地將傳統釜式滴加反應的間歇生產方式轉換為連續生產方式，特別適合于氣液比較大的反應過程。

本發明的目的是通過以下技術方案實現的：

錐形螺旋管式射流反應器，包括錐形螺旋射流管、反應器管體、反應器夾套、反應器錐殼、反應器出口管、主流入口管、反應器法蘭蓋及射流入口管；錐形螺旋射流管由多個錐段構成，其螺旋管最大直徑與最小之間的過渡段為一個錐段，錐段大端直徑等于或小于反應器管體內直徑，錐段小端直徑根據主流的低速流體及射流的高速流體流動特性確定；錐形螺旋射流管的螺距根據主流流體的流動特性確定，保證主流流體在錐形螺旋射流管的擾流作用下形成徑向流動，在層流狀態下取1/8~1/4反應管內直徑，在湍流狀態下取1/4~1/2反應管內直徑；錐形螺旋射流管的直徑及壁厚取1~3mm。

所述的錐形螺旋管式射流反應器，錐形螺旋射流管內壁及外壁上、沿回轉軸線垂直方向開有通孔，即射流孔，射流孔在螺旋管上，沿圓周方向等角度均布。

所述的錐形螺旋管式射流反應器，在反應器入口端，錐形螺旋射流管與射流入口管焊接連接，射流入口管與反應器法蘭蓋之間采用焊接或活套螺紋連接；在反應器出口端，錐形螺旋射流管的端部焊接封死，射流流體全部由射流孔流出。

所述的錐形螺旋管式射流反應器，主流流體通過主流入口管進入反應器管體內并充滿后，射流流體由射流入口管進入錐形螺旋射流管通過射流孔沿反應器半徑方向噴射到主流流體中，射流流體向外噴射到反應器管體內壁，向內噴射到反應器管體軸線。

進一步說明如下：

錐形螺旋管式射流反應器，包括錐形螺旋管、反應器管體、反應器夾套、反應器錐殼、反應器出口管、主流入口管、反應器法蘭蓋及射流入口管等。

錐形螺旋射流管是該反應器的核心關鍵部件，由直徑較小的金屬管螺旋盤繞而成，在反應管內形成三個或三個以上的錐管段（螺旋管最大回轉直徑與最小回轉直徑之間的過渡段稱為一個錐段）。錐形螺旋管大端回轉直徑等于或略小于反應管內直徑，其主要作用是支撐錐形螺旋管并使其與反應管對中。錐形螺旋管小端回轉直徑為反應管內直徑的1/4左右，其具體值取決于射流流體與主流流體的流速及粘度，要保證最小回轉直徑處的射流流體能夠快速到達反應器軸線。

錐形螺旋射流管的螺距根據主流流體（低速流體）的流動特性確定，螺距大小主要影響反應器內螺旋管錐段數量，進而影響錐形螺旋管對流體的擾流強度。隨著螺距的減小螺旋射流管對主流的擾流作用增強，但當螺距減小到一定程度后，主流流體繞過螺管徑向流動阻力顯著增大，反而降低了流體的湍動程度及混合效果。

錐形螺旋管沿回轉軸線垂直方向在管內外兩側開有射流孔，射流孔在螺旋管上沿圓周方向等角度排列。射流孔數量及射流孔直徑確定的原則是每個射流孔內噴射出來的流體在主流中的徑向影響范圍要達到反應管內壁及反應管軸線，軸向影響范圍要連接到相鄰軸向射流孔射流影響范圍。