[發明專利]一種高剪切折流反應器

在審

• 申請號: 201710076610.3
• 申請日: 2017-02-13
• 公開（公告）號: CN106732210A
• 公開（公告）日: 2017-05-31
• 發明（設計）人: 樊諭;王志富;陳鐸
• 申請（專利權）人: 西安強華環保科技有限公司
• 主分類號: B01J10/00
• 分類號: B01J10/00
• 代理公司: 西安億諾專利代理有限公司61220
• 代理人: 康凱

技術領域

本發明涉及化工領域，具體涉及一種高剪切折流反應器，該反應器能夠用于液液、氣液、氣液固、液固、氣固等多相體系的反應、分離或混合。

背景技術

在反應、分離或混合過程中，經常需要將兩種或多種物料充分混合，以使不同物料充分接觸，從而使過程得到強化。如氣液、氣液固等吸收或吸收反應過程中，常采用傳統塔器，多相物料在塔內接觸面積、流體的湍動程度較低，無法實現快速的傳質，從而使達到吸收目標需要較大的設備和較高的操作成本；在液液、氣液固、氣液、液固等混合或反應體系中，不同物料的充分混合、接觸，可以使物料易于達到均勻混合，從而提升混合效果、產物產率和反應選擇性。例如，對于簡單的快速反應（如中和、燃燒等反應），強化混合可以有效提高表觀反應速率，提高反應物的利用率，降低所需反應時間和反應器體積；對于快速復合反應，如硝化、溴化、烷基化、碘化、偶合、聚合、對稱二胺酰化、自催化反應等反應，物料的混合效果將影響產物產率和反應選擇性，從而影響產品的純化、分離和生產成本。如果混合不足將導致產品產率顯著下降。

強化傳質與混合的設備有微通道反應器、旋轉填料床（RPB）等。RPB是一種典型的強化相間傳質和多相混合的設備。在RPB內由于轉子的高速旋轉所產生的巨大剪切力的作用，使流經轉子填料的流體受到遠大于地球重力的離心力的作用（通常為幾十到幾百個重力加速度）。由于填料對流體的持續破碎和切割作用，流體被剪切成非常微小的微元，流體的湍動效果、表面更新速度都得到了提升，從而大幅度提高了RPB中的微觀混合和傳質效果。但是，傳統RPB存在流體在填料內沿軸向和周向分布不均、停留時間短、物料易于堵塞等問題。

發明內容

為了解決上述問題，本發明提供一種結構簡單，可以實現對氣相、液相等流體的高速剪切和擾動以及流體在旋轉體內的均勻分布，從而使多相體系快速達到分子尺度的均勻混合以及快速傳質，提高反應速率、傳質速率和產品收率的一種高剪切折流反應器。

本發明一種高剪切折流反應器，包括旋轉體和殼體及液體分布器，所述旋轉體包括旋轉軸、上端蓋、下端蓋及設置在上端蓋和下端蓋之間的多層折流板，所述旋轉軸伸入殼體與下端蓋相連，下端蓋通過呈環狀設置在下端蓋上的若干柱銷與上端蓋相連，上端蓋為圓環狀，所述上端蓋通過環形密封裝置與殼體相連；

上端蓋、下端蓋及靠近下蓋板中心處呈環狀設置的柱銷圍成的柱狀區域為旋轉體內部區域，殼體、環形密封裝置、上端蓋、下端蓋及遠離下蓋板中心處呈環狀設置的柱銷所圍成的區域為旋轉體外部區域；

所述折流板與柱銷固定相連，相鄰折流板之間設置有通道，通道將旋轉體內部區域與旋轉體外部區域連通；

所述液體分布器包括進液端和液體均布端，進液端通過管路與液體均布端相連，所述液體均布端穿過殼體并由上端蓋中心處伸入旋轉體內部區域；

所述殼體上設置有氣體進口、氣體出口及液體出口，氣體出口設置在殼體上且位于環形密封裝置及旋轉體所圍成的區域內，所述液體出口設置在殼體底面上；所述氣體進口與氣體出口、液體均布端與液體出口之間均通過折流板間的通道相連。

所述旋轉軸上連接有一驅動裝置。

優選地，折流板的厚度為1-20mm，相鄰折流板的折流面之間的夾角為10-180度，且兩折流板之間的距離為5-100mm。

優選地，折流板的厚度為2-10mm，相鄰折流板的折流面之間的夾角為90-150度，且兩折流板之間的距離為5-50mm。

優選地，柱銷均同心錯位設置，柱銷的直徑為2-50mm，相鄰柱銷之間的徑向距離為5-100mm，周向距離為10-100mm。

優選地，柱銷的直徑為4-20mm，相鄰柱銷之間的徑向距離為10-30mm，周向距離為15-30mm。

或者優選地，所述密封裝置為液體密封或梳齒密封，折流板所在平面與上蓋板所在平面平行。

優選地，旋轉軸與殼體之間設置有轉軸密封，所述轉軸密封為機械密封或磁力密封或干氣密封或填料密封，

優選地，液體均布端為霧化噴嘴或均勻分布的液體噴嘴。

優選地，旋轉體的轉速為10-10000rpm，反應腔體內操作溫度為0-500度，反應腔體內操作壓力為0-50MPa。

優選地，旋轉體轉速為100-3500rpm，反應腔體內操作溫度為20-200度，反應腔體內操作壓力為0-10MPa。