[發(fā)明專利]混合器和反應(yīng)器以及并有所述混合器和反應(yīng)器的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201380055503.2
• 申請日: 2013-10-14
• 公開（公告）號(hào): CN104902989A
• 公開（公告）日: 2015-09-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: M·M·蒂爾托瓦迪喬喬;H·白;E·M·卡爾弗利
• 申請（專利權(quán)）人: 陶氏環(huán)球技術(shù)有限責(zé)任公司
• 主分類號(hào): B01F5/06
• 分類號(hào): B01F5/06;B01J4/00
• 代理公司: 北京泛華偉業(yè)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11280
• 代理人: 徐舒

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種高效且有效的混合器、一種包括所述混合器和反應(yīng)器的裝置、以及并有所述混合器和反應(yīng)器的方法。

背景技術(shù)

氫氟碳化合物(HFC)產(chǎn)品廣泛用于許多應(yīng)用中，包含制冷、空氣調(diào)節(jié)、發(fā)泡體膨脹，并且用作氣溶膠產(chǎn)品(包含醫(yī)療氣溶膠裝置)的噴射劑。盡管已經(jīng)證明HFC比其所取代的氯氟碳化合物和氫氯氟碳化合物產(chǎn)品更加氣候友好，但現(xiàn)在已經(jīng)發(fā)現(xiàn)所述HFC顯示出相當(dāng)大的全球暖化潛勢(GWP)。

尋求對(duì)當(dāng)前的碳氟化合物產(chǎn)品的更加可接受的替代方案已經(jīng)導(dǎo)致了次氟酸(HFO)產(chǎn)品的出現(xiàn)。相對(duì)于其前身，期望HFO對(duì)大氣施加較小影響，其表現(xiàn)形式為與HFC相比對(duì)臭氧層的有害影響較小或無有害影響以及其GWP低得多。有利地，HFO還顯示出低可燃性和低毒性。

隨著HFO的環(huán)境重要性、以及因此的經(jīng)濟(jì)重要性已經(jīng)產(chǎn)生，同樣產(chǎn)生了對(duì)在其生產(chǎn)中所使用的前體的需求。許多所希望的HFO化合物(例如2，3，3，3-四氟丙-1-烯或1，3，3，3-四氟丙-1-烯)通常可以使用氯碳化合物或氯氟碳化合物的原料以及具體來說氯化丙烯來產(chǎn)生。

遺憾的是，至少部分由于在其制造過程中通常使用的常規(guī)方法引起大量副產(chǎn)物(即，廢物和/或副產(chǎn)物)產(chǎn)生的傾向，許多氯化丙烯可能具有有限的商業(yè)可用性，和/或可能僅在可能過高的成本下可獲得。所產(chǎn)生的任何此類副產(chǎn)物不僅必須與最終產(chǎn)物分離并被處置，而且也可能在進(jìn)行此操作之前導(dǎo)致系統(tǒng)積垢。這兩種結(jié)果均可能引入大量費(fèi)用，從而進(jìn)一步限制其中不會(huì)減少或消除產(chǎn)生此類副產(chǎn)物的方法的商業(yè)潛力。此外，這些問題在工藝放大中變得惡化，使得大規(guī)模工藝可能快速變得成本過高。

在許多用于氯化丙烯的產(chǎn)生的常規(guī)方法中，可能難以避免過多副產(chǎn)物的形成，因?yàn)樵S多此類方法需要限量試劑的僅部分轉(zhuǎn)化。較大轉(zhuǎn)化可能引起大量副產(chǎn)物的產(chǎn)生。過多轉(zhuǎn)化轉(zhuǎn)而可能由反應(yīng)物和/或產(chǎn)物的反向混合導(dǎo)致。

已經(jīng)研發(fā)出各種混合器以盡量使可能在進(jìn)入反應(yīng)器之前發(fā)生的反應(yīng)物的反向混合最小化；然而，這些混合器都是有損害的。例如，混合器已經(jīng)設(shè)置成具有與反應(yīng)器相同的直徑，使得在所述混合器與反應(yīng)器之間的接合點(diǎn)處不產(chǎn)生反向混合區(qū)域。當(dāng)與適當(dāng)?shù)姆磻?yīng)物引入相結(jié)合時(shí)，這些混合器已經(jīng)證明為有效的，但又可能是次優(yōu)的。

首先，構(gòu)建具有與用于產(chǎn)生氯化丙烯的許多反應(yīng)器一樣大的直徑(例如，多達(dá)8英尺)的混合器可能是成本較高的。此外，由于反應(yīng)物在從其對(duì)應(yīng)的進(jìn)料管線進(jìn)入混合器之后壓力和速度降低，因此大直徑混合器的使用可能使得難以獲得在混合器內(nèi)所希望的流動(dòng)分布。

因此，將希望提供用于其中理想地使用限量反應(yīng)物的方法的改進(jìn)的混合器。更具體來說，以下混合器將是所屬領(lǐng)域中受歡迎的：提供兩種或兩種以上反應(yīng)物的快速且徹底的混合，同時(shí)還又使經(jīng)混合進(jìn)料流的反向混合最小化，且因此提供所產(chǎn)生的副產(chǎn)物的量的減少。如果可以成本有效的方式提供此類混合器，即，以比反應(yīng)器(混合器理想地與所述反應(yīng)器一起使用)更小的規(guī)模提供，那么將可見進(jìn)一步的優(yōu)點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容

本文中提供了提供此類優(yōu)點(diǎn)的混合器。更確切地說，混合器并有擴(kuò)張器區(qū)域，其中所述擴(kuò)張器區(qū)域的內(nèi)徑相對(duì)于擴(kuò)張器區(qū)域的縱向軸線以小于90°的角度向外擴(kuò)張。以此方式，混合器可以設(shè)置為具有小于其出口直徑的入口直徑，使得當(dāng)所述混合器耦合到反應(yīng)器時(shí)，可以使可能通過混合器出口與反應(yīng)器入口之間的不同幾何結(jié)構(gòu)以另外的方式提供的任何反向混合區(qū)域最小化或消除所述反向混合區(qū)域。混合器還可以并有一或多個(gè)腔室、流型產(chǎn)生區(qū)域、和/或混合區(qū)域，以上幾者可以單獨(dú)地或在一起作用以改進(jìn)其中的反應(yīng)物的流動(dòng)和/或混合，使得通過所述混合器提供均勻且高效的混合。因此，可以基本上維持所希望的轉(zhuǎn)化率，可以使副產(chǎn)物的形成最小化和/或可以減少或消除積垢。并且因此，除可以通過制造具有比反應(yīng)器入口直徑更小的入口直徑的混合器來提供成本節(jié)約之外，還通過使與副產(chǎn)物的分離和處置和/或用以從系統(tǒng)清除污垢物的過程停工時(shí)間相關(guān)聯(lián)的成本最小化或完全避免所述成本來進(jìn)一步提供節(jié)約。