[发明专利]一种内装立交盘和其它静态混合元件组合的管道反应器

说明书

技术领域：

本发明属化工设备领域。

技术背景：

管道反应器无转动部件，比传热面积大，应用前景广阔。为减少流经反应管内物料状态差异并强化传热，人们常在反应管内装各种静态混合元件，如螺旋片型(美国Chemineer公司称Kenics，我国市场称SK、交叉条带型(瑞士Sulzer公司称SMX，我国市场称SX型)以及本发明人发明的立交盘(中国专利号ZL 03156621.9)等。

立交盘混合元件因能实现管周边区流体和中央区流体交叉换位且强制、彻底、深度剥离边界层，具有管内流体停留时间分布窄、径向温差小、传热能力强、流动阻力低等特点，比其它类型静态混合元件有明显优势；但其优势主要体现在径向匀化及强化传热方面，周向匀化能力稍嫌不足。

发明人通过实验和CFD计算发现，与单独采用立交盘静态混合元件相比，采用立交盘与周向混合能力较强的其他形式的静态混合元件交替排布可进一步改善管道反应器性能。

发明内容：

本发明的内装立交盘和其它形式静态混合元件组合的管道反应器，如图1所示包括反应管1、立交盘2，周向混合能力较强的其它形式的静态混合元件3、夹套4、热媒进口5、热媒出口6和连接法兰7以及必要的仪表接管。周向混合能力较强的静态混合元件首选螺旋片及交叉条带。立交盘和其它形式的静态混合元件的组合有多种方式，可用单个立交盘或多个立交盘组合和单个螺旋片(或交叉条带)或多个螺旋片(或交叉条带)组合交替排列；对物料粘度较高的聚合反应管，优选单个立交盘和螺旋片首尾相连、交替排列，并且立交盘优选中国专利号ZL 03156621.9(PCT/CN2004/001002)之说明书第3页第15行所述、说明书附图3所示及权利要求书第7条要求所述的立交盘形式。

静态混合元件和管道可采用热装、缩管、焊接或钎焊等方式固定，亦可使混合元件外缘略小于管内径，使之方便拆卸以利抽出清洗。所述诸手段皆为该技术领域的普通技术人员所熟知。

与内装其它形式静态混合元件的管道反应器比较，本发明优势为：

1、图7、9所示的立交盘与螺旋片组合排列的管道反应器，立交盘能使中央区和周边区流体交叉换位，强制、彻底、深度剥离边界层，且有极强的径向混合和强化传热能力，螺旋片引导流体沿周向旋转，保证任意截面流体状态的均匀性。

2、图8所示的立交盘与交叉条带之组合交替排列的管道反应器，交叉条带混合元件能将混合物料分割成若干细流，混合效果好，但阻力较大，二者结合既实现均匀混合，又大幅降低流动阻力。

3、图7所示的立交盘与螺旋片相互首尾相顶排列，安装定位方便。

附图说明：

图1是内装立交盘和其它形式静态混合元件组合的管道反应器。

图2是中国专利号ZL 03156621.9(PCT/CN2004/001002)权利要求1所述的立交盘，图中立交盘为4通道；箭头表示物料流向，其中双箭头表示物料由中央区流向周边区，单箭头表示物料由周边区流向中央区。

图3是中国专利号ZL 03156621.9(PCT/CN2004/001002)权利要求2所述的立交盘，图中立交盘为12通道；箭头表示物料流向，其中双箭头表示物料由中央区流向周边区，单箭头表示物料由周边区流向中央区。

图4是中国专利号ZL 03156621.9(PCT/CN2004/001002)之说明书第3页第15行所述、说明书附图3所示及权利要求书第7条要求所述的立交盘，图中立交盘为4通道，并且盘中央两端进出口为圆管形；箭头表示物料流向，其中双箭头表示物料由中央区流向周边区，单箭头表示物料由周边区流向中央区。

图5是螺旋片式静态混合元件。

图6是交叉条带式静态混合元件。

图7是管内单个立交盘与单个螺旋片交替排列的内装组合式静态混合元件的管道反应器；图中立交盘是图4所示的四通道立交盘。

图8是管内单个立交盘与单个交叉条带型静态混合元件交替排列的管道反应器。

图9是单个立交盘与一对螺旋片式静态混合元件交替排列的管道反应器。

实施例：

以下为本发明的实施例，但本发明的保护范围并不限于下列具体实施例：

直径50mm长6米的管道，内装交替排列的螺旋片和立交盘，用于聚酯多元醇和MDI反应生成聚氨酯，反应温度210℃，反应时间300秒，因保证充分混合且避免过度剪切，产品质量均匀性和稳定性较双螺杆反应器有明显改善。