[發明專利]一種適用于高粘度快速反應體系的反應器

有效

• 申請號: 201710272362.X
• 申請日: 2017-04-24
• 公開（公告）號: CN106943978B
• 公開（公告）日: 2019-08-13
• 發明（設計）人: 初廣文;孫寶昌;姚遠;鄒海魁;張亮亮;羅勇;陳建峰
• 申請（專利權）人: 北京化工大學
• 主分類號: B01J19/18
• 分類號: B01J19/18;B01J19/20;C07C303/06;C07C309/62
• 代理公司: 北京思海天達知識產權代理有限公司 11203
• 代理人: 張立改

一種適用于高粘度快速反應體系的反應器，屬于反應器技術領域。反應器整體由一個超重力反應器，一個螺桿反應器及一個攪拌釜構成。超重力反應器填料中心位置處設有液體分布器，在與填料轉子同軸的下方設有螺旋桿，螺旋桿外部為輸料管，螺旋桿隨填料轉子由同一個電機帶動，同步轉動，輸料管的下方連接攪拌釜。超重力反應器與螺桿反應器組合使用，利用了超重力反應器高效的混合特性，但物料在反應器內停留時間短，物料的轉化率不一定達到生產的要求，螺桿反應器延長了物料在反應器內的停留時間，在現有管式反應器的基礎上，管內設計的螺旋桿可以給輸料管內的物料一個強力輸送及混合，提高輸料管內的傳質效果和物料流動性。

技術領域

本發明涉及一種反應裝置，屬于機械技術領域。更具體涉及一種適用于高粘度快速反應體系的反應器。

背景技術

在三次采油中，石油磺酸鹽被廣泛的應用。石油磺酸鹽是由發煙硫酸、濃硫酸、氯磺酸、三氧化硫等為磺化劑，磺化石油餾分油而得到的表面活性劑。其生產過程的特性為，熱效應強，易碳化或結焦；反應速率快，副反應多發；反應前后體系粘度變化大。目前尚未開發出一種設備可以有效兼顧結焦、副反應多發、粘度高等技術問題。現階段應用于磺化的反應器有釜式磺化反應器、膜式磺化反應器、泵式、噴射式反磺化應器等。釜式磺化反應器經可以單罐間歇操作，也可以多罐組合式連續生產，該類反應器結構簡單，設備投資少，但物料返混嚴重，物料停留時間分布寬，反應效率低，產品質量較差；膜式磺化反應器是一種典型的氣-液磺化設備，其主要優點在于返混的影響很小，停留時間短，不足之處在隨轉化率的升高，有機液相的粘度增大，氣液相間傳質，液相內傳質、傳熱都受到限制；泵式磺化反應器傳質性能較好，轉化率高，停留時間短，設備體積小，限制其應用的問題是使用該反應器的發煙硫酸磺化工藝產生大量的廢酸，產品中硫酸含量較高；噴射式磺化反應器采用強制外循環換熱器，得到了質量較好的產品，但其發展時間較短，基礎研究不足，且無磺化的工業案例。

由于磺化反應放熱量大，反應速率快，伴隨有平行反應、連串反應，選用超重力反應器，利用其高效的微觀混合，過程的微觀混合速率可以匹配快速的反應速率。物料粘度增大導致的反應器內流動性差，可以用螺旋桿強力輸送加以解決。

在地球表面實現超重力環境的簡便方法是通過填料的高速旋轉產生離心力而實現。這種特殊設計的旋轉設備通常就被稱為超重力設備(也稱為旋轉填充床)。利用超重力環境下高度強化的傳質過程和微觀混合過程特性，常規情況下往往需要高達幾十米的巨大的化工塔設備可用高不及兩米的旋轉填充床替代。超重力反應器物料停留時間極短(100ms～1s),對于需要較長反應時間的體系而言，尚有不足之處。同時，在超重力機內，不論是逆流還是并流，整體呈錯流，對于需要嚴格逆流或者并流的反應體系而言，亦有可改進之處。

管式反應器其性能及產品質量均優于罐組式。它的主要優點是：反應時間短，原料配比精確，熱量移除迅速、能耗低和產品質量高等。在管內，物料呈嚴格并流流動。

基于超重力反應器與膜式反應器的自身特征，將二相結合并加以改進發明一種適應范圍更廣，性能更優的反應器。我們取名為超重力-螺桿組合反應器，該反應器超重力反應器的特性，可極大的強化傳質，提高移熱速率。超重力-螺桿組合反應器的特性決定了其除開磺化反應外，還可以被應用于其它高粘度快速反應體系。

發明內容

本發明提供一種反應器，可使氣、液、固各相更加充分的混合、可控的物料在反應器內的停留時間，使反應更加充分。

為解決上述技術問題，本發明提供一種適用于高粘度快速反應體系的反應器，其技術方案如下。

一種適用于高粘度快速反應體系的反應器，由超重力反應器改進而成，包括超重力反應器以及超重力反應器下端連接的一個螺旋管式反應器，螺旋管式反應器下端連接一個攪拌釜反應器；螺旋管式反應器的外殼為輸料管(8)，輸料管內部同軸設有螺紋導料槽(7)；超重力反應器轉子填料同軸連接螺紋導料槽(7)，螺紋導料槽(7)從轉子填料一直延伸到管式反應器的出口處。