[發明專利]一種高流量比快速混合器及利用上述混合器的環形反應系統

有效

• 申請號: 202110588709.8
• 申請日: 2021-05-28
• 公開（公告）號: CN113332947B
• 公開（公告）日: 2022-04-26
• 發明（設計）人: 駱培成;張夢雪;李春慧;武永軍;姚瀚植
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: B01J19/24
• 分類號: B01J19/24;B01J19/00
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 李倩

1.一種高流量比快速混合器，其特征在于：包括反應筒體，所述反應筒體包括同心設置的外筒體和內筒體，內外筒體之間形成環形通道；所述反應筒體上連有大流量流體進液管和大流量流體出液管，大流量流體進液管和大流量流體出液管均與環形通道連通；內筒體沿縱向依次設有第一換熱區、緩沖室和第二換熱區，緩沖室連有小流量流體進液管；緩沖室的側壁上設有多個射流小孔，緩沖室通過射流小孔與環形通道連通；第一換熱區和第二換熱區分別設有與其對應的換熱介質入口和換熱介質出口，換熱區內還設有擋板，換熱介質從擋板一側的換熱介質入口進入換熱區，換熱介質穿過擋板與換熱區之間的縫隙后從擋板另一側的換熱介質出口排出換熱區；所述大流量流體進液管的中心線與外筒體連接處的法線間的夾角β呈大于0°設置，且中心線與外筒體連接處的法線和中心線處于同一橫截面上。

2.根據權利要求1所述的高流量比快速混合器，其特征在于：5?≤β≤45?。

3.根據權利要求1所述的高流量比快速混合器，其特征在于：所述緩沖室的側壁上沿軸向均勻分布有n個射流小孔，射流小孔的個數n由緩沖室側壁的外圓周長C以及射流小孔的直徑d確定，n為整數且滿足0.2C/d≤n≤0.8 C/d。

4.利用權利要求1所述的高流量比快速混合器進行胺基連續硝化反應的環形反應系統，其特征在于：所述環形反應系統包括兩個依次串聯的高流量比快速混合器、緩沖罐和循環泵，兩個依次串聯的高流量比快速混合器分別為高流量比快速混合器I和高流量比快速混合器II；兩個高流量比快速混合器、循環泵和緩沖罐依次串聯形成閉環的循環反應體系。

5.根據權利要求4所述的環形反應系統，其特征在于：環形通道內流體流速u₁、環形通道的水力學直徑d₁、流體的密度ρ₁、流體的黏度μ₁滿足d₁·u₁·ρ₁/μ₁≥2000。

6.根據權利要求4所述的環形反應系統，其特征在于：射流小孔內小流量流體的流速u₂、射流小孔的孔徑d₂、小流量流體的密度ρ₂、小流量流體的黏度μ₂滿足d₂·u₂·ρ₂/μ₂≥2000。

7.根據權利要求6所述的環形反應系統，其特征在于：射流小孔內小流量流體的流速u₂與環形通道內流體流速u₁比為1~6。

8.根據權利要求4所述的環形反應系統，其特征在于：所述緩沖罐內配有攪拌槳，攪拌槳為軸流式的推進式攪拌槳、徑向流動的多葉片渦輪攪拌槳或斜葉片攪拌槳中的一種。

9.根據權利要求4所述的環形反應系統，其特征在于：系統內的反應液循環操作，循環量為FR，流量為F1的硝化劑通過高流量比快速混合器I的小流量流體進液管進入混合器I內，并與循環的反應液快速混合，流量為F2的硝化底物從高流量比快速混合器II的小流量流體進液管進入混合器II內，并與循環的反應液快速混合、反應，所述緩沖罐上部設有溢流口，當緩沖罐內液位達到溢流口位置時，反應液從溢流口連續出料，連續出料量為F1+F2；反應液的循環量FR與兩股小流量進料量F1和F2的流量比為50≤FR/(F1+F2)≤200。