[发明专利]连续加工反应器及其使用方法无效

专利信息
申请号: 201080027290.9 申请日: 2010-05-17
公开(公告)号: CN102470336A 公开(公告)日: 2012-05-23
发明(设计)人: 罗尚·J·J·扬丘克;苏普里亚·扬丘克 申请(专利权)人: R3融合公司
主分类号: B01J19/00 分类号: B01J19/00
代理公司: 北京集佳知识产权代理有限公司 11227 代理人: 寇英杰;田军锋
地址: 美国*** 国省代码: 美国;US
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摘要:
搜索关键词: 连续 加工 反应器 及其 使用方法
【说明书】:

技术领域

发明涉及加工反应器,特别地涉及能使被加工流体具有高的传热率、传质率、混合率和其它的高输送率的涟续加工反应器。

背景技术

化学反应过程中常见的问题是如何在反应器中实现合适的流体力学,以高效地生产理想的产品。反应物需要被混合,使得反应组分的分子在反应中与包括催化剂在内的其它组分接触。气体反应物的存在可进一步需要增加气体和液体组分之间的交界面的表面区域,以提高反应效率。

为了改善反应组分之间的混合和接触,薄膜反应器已经被设计成除了其它之外还在处理腔的内表面(即,处理表面)上包括催化剂涂层。此外,为了增强催化剂对处理腔的处理表面的粘附,可以对处理表面实施溶胶-凝胶技术或洗覆技术(washcoating)。然而,随着时间的推移,涂层趋向于受到磨耗并且不可避免地失效。

为了解决对于增加在组分之间的表面区域的需要,一些薄膜反应器已经被设计成包括旋转分配器,旋转分配器可用来将诸如流体之类的待处理的材料分配到内璧上。然而,因为这些反应器结合有以下特性,即,高强度的热交换且待处理材料的停留时间短,所以这样的设计会导致当材料进入处理腔时,由于在处理腔和源之间的剧烈温差,材料快速地膨胀,从而引起材料不均匀地扩散在处理腔的内壁上。

其它薄膜反应器已经设置有一个或更多个旋转刮擦器,所述旋转刮擦器可以被应用到处理腔的内璧,以将待处理的材料分布到内璧上(即,处理表面)。然而,刮擦器在处理表面上的直接接触会引起材料的污染以及在刮擦器和反应器内壁上的不良磨损。此外,由于必需定位刮擦器,所以沿着处理腔内壁的基本整个长度获得均匀的薄膜仍然是个问题。在存在粘性流体的情况下,由于非均匀的流动,会导致材料的积聚。当上述情况发生并且积聚的材料接触刮擦器时,旋转系统会失去其机械平衡并且会影响旋转。

薄膜反应器也已经设置有旋转盘,待加工的流体通过该旋转盘分布到处理腔的处理表面上。遗憾的是,这样的反应器未被设计成提供足够长的停留时间且不适合于高的生产量。此外,对于薄膜反应器的当前设计会使这些薄膜反应器缺乏提供高输送率的能力,即,与待加工的流体有关的相对高的传热率、传质率、或混合率,或它们的组合。

因此,存在对具有下述设计的薄膜反应器的需要:其能够在处理表面上提供待处理的流体或材料的基本均匀的薄的分布、其能够提高反应组分之间的混合和/或接触、其能够提供足够长的停留时间、以及其能够提供相对高的输送率,同时提供高的生产量。

发明内容

根据本发明的一个实施方式,提供一种用于加工流体的反应器。反应器包括外容器,所述外容器具有内表面,被加工流体能靠着该内表面被容置。外容器的内表面在一个实施方式中可以被设计成允许被加工流体以基本均匀的薄膜形式下降,以致允许被加工流体具有相对高速率的传热、传质、混合、其它的输送率或它们的组合。外容器的内表面还可以设置有异形图案,以产生被加工流体可以在其上流过的另外的表面区域,以利于处理、加工、分离或增加停留时间中的一个,或者它们的结合。反应器还包括内容器,该内容器位于外容器之内并具有用作用于被加工流体的热交换表面的外表面。在一个实施方式中,内容器包括内表面,热交换流体能够靠着该内表面流动。热交换流体通常具有与被加工流体不同的温度,以使得在内容器的外表面和外容器的内表面之间具有温差。反应器还包括环形空间,该环形空间限定在外容器和内容器之间,用于提供通道,可以沿着该通道实现流体的加工。环形空间在实施方式中可以被设计成保持外容器和内容器之间的温差,以使得被加工流体具有相对高的输送率。另外,环形空间可以容置第二流体,用于与被加工流体相互作用。在一个实施方式中,第二流体可以在环形空间内以相对于被加工流体的流动逆流的方式移动。在环形空间内还可以设置有填充材料的床层,以增加大量被加工流体可以接触的表面区域,以便提高被加工流体的输送率,并且提供在整个环形空间上的基本均匀的温度分布。

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