[发明专利]切向环流管式非均相反应器

说明书

技术领域

本发明涉及切向环流管式非均相反应器。

背景技术

随着化学工业的发展，多相混合、反应体系越来越广泛。大量的化学反应过程需要涉及气、液、固三相，尤其是随着催化工业的发展，引入固体催化剂的多相反应体系日益增多。如何实现气液固三相混合均匀成为实现多相流流动、质量传递、反应的关键。流化床、浆态床等是化学工业中应用非常广泛的用于多相流动、反应的设备，在多相流反应过程中起到了很大作用。但对于一些特殊的化学反应过程，这些设备无法达到理想的效果。

己二胺是一种重要的化工原料，常温常压下为无色透明的结晶体，是一种强碱性有机物。己二胺主要用途是用来和己二酸中和反应生产尼龙66产品，和葵二酸中和反应生产尼龙610产品，然后制成各种尼龙树脂、尼龙纤维和工程塑料产品，是合成材料中难得的中间体。

目前，己二胺的生产方法主要是己二腈加氢工艺，该方法生产己二胺有高压法和低压法两种。两种工艺的共同点都是采用加氢反应法，但不同的是采用的催化剂、反应压力和反应温度不同。高压法采用价格低廉的铁系催化剂，反应压力约为30～40MPa，反应温度130-180℃，如USP4064172公开的由己二腈加氢制己二胺的方法采用活性氧化铁催化剂和固定床反应器，反应温度约为80～200℃，压力20～500个大气压；低压法则采用雷尼镍为催化剂，反应压力3～5MPa，反应温度80～100℃。目前生产己二胺的主导工艺路线是低压法，采用雷尼镍为催化剂，在釜式反应器或者流化床反应器中进行。

例如，在USP3758584和3773822中，使用固定床反应器氢化己二腈，在过量的氢

和无水氨的存在下，反应温度为85～185℃和压力为27.5～41.37MPa条件下，通过氢化己二腈制备己二胺；USP4429159和441673提出了在泡罩塔反应器中使用雷尼镍催化剂，所述方法使用低压(1.38～3.45MPa)和低温(小于100℃)；USP5105015中公开己二胺的制备方法，在固定床反应器中，在粒状铬和镍组成的雷尼铬催化剂存在条件下，通过氢化己二腈制备，此反应在至少5%重量的氨(基于己二腈)存在下，反应温度和压力为60～125℃和0.345～3.45MPa下进行；CN1216852提出了己二胺制备的方法，将己二腈与乙醇按照一定的配比配成溶液，再将该溶液在磁稳定床反应器在催化剂存在下与氢气接触，反应温度和压力为室温至180℃和1.0-5.OMPa。CN202506390U公开了己二腈加氢制己二胺的反应器，它包括圆柱筒体，在筒体内装有搅拌器和套筒，包括反应区和液固分离区两部分，反应区为套筒内区域，液固分离区为筒体与套筒之间的区域，将原料己二睛和溶剂乙醇与制备好的雷尼镍催化剂混合均匀从反应器底部进料口送入，同时氢气从进气口送入，两股反应物物流在反应区混合、快速反应。

但是，上述反应过程中采用雷尼镍为催化剂的低压加氢是典型的气液固三相流动和反应体系，系统流动情况复杂，反应压力中等，反应过程放出热量。在釜式反应器或者固定床反应器中，反应系统内气液固三相混合不完全；反应产生的热量不能及时移除，使反应温度不稳定，不利于反应的顺利进行；同时上述釜式反应器或者固定床反应器不能连续完成气液固三相的分离，在反应器后还需配套复杂的相分离设备，釜式反应器还设有转动部件，设备转动易导致气体泄漏和静电，存在较高的安全隐患。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种能使反应系统内气液固三相混合完全，反应充分，同时可实现反应后气液固三相连续分离的切向环流管式非均相反应器。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种切向环流管式非均相反应器，包括若干组用于气体、液体和固体混合反应的反应循环管、气液分离器和液固旋流分离器，所述的反应循环管包括反应升液段、切向入口段、倾斜向下出口段、反应降液段和圆弧连接段，所述的反应升液段的下端与所述的反应降液段的下端通过所述的圆弧连接段相连通，所述的反应升液段的上端通过所述的切向入口段与所述的气液分离器相连通，所述的气液分离器通过所述的倾斜向下出口段与所述的反应降液段相连通，所述的倾斜向下出口段位于所述的切向入口段的下方，所述的气液分离器的下端连接有所述的液固旋流分离器，所述的圆弧连接段的底部设置有液固反应物入口，所述的圆弧连接段的上部靠近反应升液段处设置有气体反应物入口，所述的气液分离器的上端设置有气体产物出口，所述的气液分离器的下部设置有液体产物出口管，所述的液体产物出口管位于所述的倾斜向下出口段的下方，所述的液固旋流分离器的底部设置有固液混合物出口。