[发明专利]用于强放热反应的连续化反应装置和方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种化工反应控制，特别是涉及一种用于强放热反应的反应装置和方法。

背景技术

在化工领域，尤其是在精细化工领域，有许多的强放热反应，如快速液相反应和极快速液相反应。这类反应通常都有一种或者几种反应活性很高的物质参加，在反应过程中短时间内释放出大量的热量。如果反应放出的热量不能及时移除，反应温度将大幅升高，导致所需反应不能继续，副产物增加。许多强放热反应通常需要在较低的温度下进行，例如零下78℃等，反应过程中反应体系温度的升高将可能导致所需反应不能进行。另外，热量的聚集会使反应物料局部过热，不但降低了反应选择性与产率，而且安全隐患也随之增加。

在间歇式反应条件下，强放热反应通常是通过滴加反应物料的方式来进行的。这种方法虽然能够控制反应进程，减少在短时间内放出的热量，但是反应时间较长，反应温度仍然难以准确控制，物料局部过热现象也难以避免。CN2497861揭示了一种间歇式低温反应装置，它包括一个设置在反应罐内的制冷系统，通过流经该制冷系统夹套的液氮控制反应温度。该反应装置利用其制冷系统将反应器的温度降低到了普通间歇反应器难以实现的低温，但仍无法克服间歇反应器的缺点，例如反应周期长，无法连续生产，反应体系内局部温度仍然难以有效控制等，尤其是在处理氯、溴、氯氮化合物、有机锂或者酰基氯这类高反应活性的反应物参加的极快速强放热液相反应时，其仍然无法及时移除大量的反应热，对反应温度的控制依然十分困难。另外，如果不增加新的反应器，间歇式反应工艺也很难扩大产能。

US6207835揭示了一种制备芳香基金属化合物及其与亲电性试剂反应的连续化工艺，该工艺过程采用微混合器混合经预冷处理过的物料，然后经由换热器换热的反应通道进行反应。虽然对于多数反应来说，该连续工艺的反应效果优于间歇反应工艺，但该发明没有揭示如何移除极快速放热反应在短时间内产生的大量反应热，从而也没有解决由于不能及时移除反应热而带来的安全性及反应效率等相关问题。

现有的用于强放热反应的间歇式工艺反应周期长，反应选择性低，产率低，能耗大，并且存在安全隐患等缺点，而目前尚没有有效的连续式工艺。因此，需要提供一种适用于连续化进行强放热反应的反应装置和方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于强放热反应的反应装置。

根据本发明的一个实施例，本发明所提供的用于强放热反应的连续化反应装置包括一个用于所述反应的强放热阶段的第一换热装置和一个用于所述反应的其他反应阶段的第二换热装置。

本发明的另一个目的是提供一种用于强放热反应的反应方法。

根据本发明的另一个实施例，本发明所提供的用于强放热反应的连续化反应方法包括步骤：用一个第一换热装置对所述反应的强放热阶段换热和用一个第二换热装置对所述反应的其他反应阶段换热。

所述换热装置可以是微换热器或常规换热器。

本发明所提供的用于强放热反应的连续化反应装置还可以包括一个混合装置，用于混合反应物料。所述混合装置优选微混合装置，包括阀式、曲径式或层叠式微混合器。所述微换热器可以为在微混和装置和进行反应的微反应通道进行的反应进行换热。

本发明所提供的用于强放热反应的连续化反应方法还包括步骤：混合反应物料。

本发明所述反应装置还可以包括一个预冷装置，用于对反应物料进行预冷。本发明所述反应方法还可以包括一个预冷步骤，用于对反应物料进行预冷。

相比现有技术，本发明所提供的连续化反应装置和方法反应选择性高，产率高，产品质量稳定，能耗低，使用安全，易于扩大产能，尤其适用于具有一定危险性的低温强放热反应。

附图说明

所列附图用于进一步描述本发明公开的具体实施例和方法，该描述是示例性而非限制性的。

图1根据本发明的一个实施例为用于强放热反应的连续化反应工艺过程的流程示意图。

具体实施方式

本发明针对强放热反应的强放热阶段特别设置了一个换热装置，为强放热反应阶段提供高效率的换热，以解决强放热阶段的快速大量放热问题，有效控制反应温度，从而解决了反应选择性和转化率问题。