[发明专利]改进的流动反应器

说明书

本申请公开了一种管形反应器，其设有装置，管可以通过该装置而绕管的纵向轴线旋转通过往复圆弧，以便提供径向混合与塞式流动的组合，以便能够反应，其中，处理材料连续通过管形反应器，该管形反应器以预定反应条件来操作。静态和/或动态混合器或搅拌器可以设置于管形反应器内。

本发明涉及一种用于混合在管中的流体的方法和装置，特别用于需要良好塞式流动或良好混合(尤其是当两者都需要时)的用途。该方法和装置可以用于传送需要恒定混合的非均匀流体混合物(例如泥浆)，但优选是用于良好混合和良好塞式流动都需要的用途。本发明的方法和装置有利于较宽范围的处理，包括物理、生物和/或化学变化。混和、物理反应(例如结晶)、气相、泥浆相、混合相反应和在液体相中的反应。应用的范围包括但不局限于：用于食品的制造处理、制药、生物处理、精细化学药剂、化学、石化和精炼处理的整个范围、聚合和矿物处理。

流动反应器主要是稳定状态系统，其中，处理材料在它连续经过反应器时进行物理、化学或生物变化。对于给定处理循环，在任何时候都只有一部分处理材料保持在反应器中(与分批反应器不同，在该分批反应器中，在一些时间点存在用于处理循环的全部处理材料)。流动反应器优于分批反应器的优点是减小了物理尺寸，这有助于更好地混合处理流体以及改进在处理流体和反应器本体之间的传热(通过减小尺寸)。对于工业处理，流动反应器优于分批反应器的商业优点取决于用途，但是在不同程度上包括降低投资成本、更高产量、提高的产品纯度、减少溶剂的使用、提高安全性和较低能量需求，因此降低成本。这些优点在文献中很好地证明。

在用于使得处理材料运动的传送器和流动反应器之间的区别在于，在传送器中，材料从一点传递至另一点，而在流动反应器中，处理材料的特性在它传送通过反应器时进行物理、生物或化学变化。因此，处理材料的性质在沿反应器进行反应时变化。塞式流动意味着处理材料以与它进入时相同的时间顺序来运行通过和离开反应器。因此，塞式流动对于控制反应时间和优化未反应和反应后材料的分离很重要。不能获得良好的塞式流动可能严重地削弱反应器的性能，因为不这样时，反应时间不能进行控制，处理材料的回混可能导致不希望的反应和降低反应速率(由于在第n次序反应的情况中的稀释效应)。还需要良好的混合(更优选是良好的径向混合)，以便保证高效混和、处理材料在反应器内的均匀性以及良好的传热。

本发明提供了管形反应器，该管形反应器设有这样的装置，管可以通过该装置而绕管的纵向轴线旋转通过往复圆弧。

在还一实施例中，本发明提供了一种反应，其中，处理材料连续通过在预定反应条件下操作的管形反应器，其中，该管形反应器在处理材料通过时绕管的纵向轴线旋转通过往复圆弧。

下面的术语有以下意义。

流动反应器-这是槽道或一系列级，处理材料连续流过该槽道或一系列级，且当处理材料通过它时在该处理材料内发生物理、化学或生物变化。

处理材料是流过反应器的材料。这可以包括反应和不反应材料(例如稀释剂或催化剂)。处理材料的组分将在材料变化或反应时沿反应器变化，以便形成所需的反应产物。处理材料可以是液体、气体、蒸汽、临界流体或任意其它能够流动的材料。它还可以是这些材料的混合物，处理材料还可以包含固体颗粒。

管形流动反应器-一种流动反应器，其中，槽道沿流动方向的总长度比槽道的直径大3倍，更优选是大5倍，还更优选是大10倍。管形流动反应器可以由单个管或多个管来组成。

塞式流动-是公知术语，是通过反应器的有序流动形式，其中，产生最小回混，且基本全部流体元件有在反应器中的基本相同滞留时间。由于扩散和流体混合的影响，实际上不能实现理想(100％)塞式流动。在本文中，塞式流动的意思是滞留时间控制相当于每个反应器管(反应器可以使用多个管)至少5个串联罐，更优选是10个串联管或者更多。在很多情况下，所需的塞式流动质量将响应在第n次反应中产生的反应速度变化而变化。在这样应用中，考虑不同的塞式流动要求而能够使用沿槽道长度的不同直径管。这意味着当需要更高的塞式流动质量时使用小直径的管(这给出更高速度，因此更好的塞式流动)。