[實用新型]一種撞擊流多相反應器

有效

• 申請號: 201520372727.2
• 申請日: 2015-06-02
• 公開（公告）號: CN205042452U
• 公開（公告）日: 2016-02-24
• 發明（設計）人: 張鎖江;周志茂;趙國英;李海方
• 申請（專利權）人: 中國科學院過程工程研究所
• 主分類號: B01J14/00
• 分類號: B01J14/00;B01J19/26;C10G50/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本實用新型涉及液-液混合多相反應，特別涉及流體粘度較大、液-液不互溶的多相反應，尤其是濃硫酸或離子液體催化異丁烷烷基化反應，屬于石油化工、環境工程、制藥工程等領域。

背景技術

隨著我國汽車保有量的快速增長，尾氣排放對大氣污染的影響日益增加，油品質量是影響汽車尾氣排放的重要因素，加快推進油品質量升級，如何生產符合國家日益嚴格的環保標準的清潔汽油調和組分，是國家資源環境/綠色制造的重大戰略需求。烷基化油與其它組分相比，不含烯烴和芳烴，幾乎不含硫,并且具有較高的辛烷值和較低的蒸汽壓，是一種最為理想的清潔汽油，優勢顯而易見。目前我國烷基化油生產面臨著前所未有的發展機遇和空間。

目前工業應用的濃硫酸或離子液體等液體酸催化異丁烷烷基化反應，濃硫酸和碳四的混合效果直接影響烷基化油的質量和收率。反應溫度降低有利于減少副反應，提高辛烷值。但是濃硫酸或離子液體在低溫情況下粘度增大，影響異丁烷向酸相的傳質從而使得反應效率降低，同時會引起聚合、裂解等復雜的副反應。當液相中發生復雜的快速平行競爭反應或者連串競爭反應時，反應產物或者中間產物與原料某組分會進一步反應，以至于反應原料之間的初始混合效果極大地影響最終的產物分布、產品的收率和質量，并同時影響全生產過程的設計和能耗等指標。所以設計高效的液-液混合設備，實現液-液的初始快速混合，對于提高產品的質量、減少副產物的收率、優化整個生產過程具有重要的意義。

液-液混合的機理主要有層流混合和湍流混合。一般流體自然混合的分子擴散系數僅有1.0～10cm/s，而主體對流、渦旋運動的擴散系數則可達到其10萬倍左右。對于高粘度液體之間的混合過程通常為層流混合，其混合主要借助于流體的分子擴散，如能夠在低溫情況下把高粘度液體的粘度降低，則可實現混合過程轉變為湍流混合以強化傳質的效果。工業生產中利用湍流混合機理實現液-液混合的設備主要有攪拌反應釜、射流噴射混合器、撞擊流混合器、靜態混合器、動態混合器等。其中，采用機械攪拌的形式混合流體的過程所對應的宏觀混合時間較長，過程主要受宏觀混合控制，其它幾種形式的混合設備常用于低粘度液體之間的快速混合。

工業生產中最常見的攪拌反應釜主要由筒體、擋板和攪拌系統、傳動及密封裝置構成。對于具有高粘度液體的烷基化反應，目前廣泛采用的有帶攪拌裝置的臥式反應器，專利ZL200520078557.3介紹了一種硫酸法烷基化工藝中的臥式反應器，主體是一個臥式壓力容器，有一個內循環管、一個取走反應熱的管束和一個混合螺旋槳。這種反應器內的返混較大，不利于提高反應的轉化率。美國專利US6194625B1介紹了一種分段進料的烷基化反應器，反應區被分隔成幾個串聯的區段，將新鮮原料分隔成幾股分別引入每個反應區段，而循環使用的高粘度反應物則是串流式的，每個反應區段內采用機械攪拌的方式進行混合。這種結構雖然克服了返混較大的問題，但結構過于復雜。另外，這兩種結構都采用了固定轉速電動機驅動的攪拌槳，很容易因密封不嚴而發生泄漏。靜態混合器是最近20年發展起來的一種沒有機械轉動的混合設備。流體在流經靜態混合器時，被混合元件分割成很薄的薄片，其數量按元件數的某次方增加，最終成為微小的液滴，從而達到充分的混合。靜態混合器具有操作成本低，占地面積小，結構緊湊、不易泄漏、沒有轉動構件和制造安裝方便等優點。但是，對于可能有固體產生的混合過程，容易使靜態混合器堵塞，很難進行清理。此外，靜態混合器還存在壓降過大等致命缺點。