[发明专利]多用途列管式填料反应器

说明书

技术领域

本发明涉及两相物料、多相物料反应技术领域，更具体地说，涉及一种多用途列管式填料反应器。

背景技术

工业生产中，对于液液相反应、气液相反应、气固液相反应，通常使用固定床、流化床、塔式反应器、管道反应器及各种传统反应釜等进行反应。但这些反应装置中由于结构原因会造成传质阻力较大而难以克服，经常需要增加溶剂使用量，造成后处理及环保压力增大；而其中反应热传导困难孕含的安全隐患更为突出。这是一个行业内迫切需要解决的重大难题。

为此，国内外各种科研机构和企业进行了大量的理论探讨和实践研究。近年来，国外公司逐步推出了回路反应器和更为先进的高通量-微通道连续流反应器，对解决反应中的传质阻力和热传导起到了较好的效果：

回路反应器是将液液、气液、气固液反应的液体通过文丘里喷射器将反应气体吸入后充分混合喷射于反应器下部液面中，在液体内形成大量的微小气泡，借助这样大量增加的气液接触面积，大幅降低了反应传质阻力；而由此产生的大量反应热，则随着回路反应器底部安装的循环泵导出的反应液体，进入外置式列管换热器进行交换。理论上这种换热器不受反应器内部结构制约，换热器面积可以做到无限大，较好地解决了反应热的热传导问题。缺陷是传质阻力是减少了很多，但是我们从它的回路结构上可以看出，从外置式换热器出来的反应液，一部分作为产物排出，进入后处理工序；另一部分则通过环路返回到文丘里喷射器的入口端，与初始反应物料液混合进行再次回路返混循环。这种生熟料液混合方式在很多化学反应中，产物与原料之间会产生副反应和各种杂质；这样的反应方式仅适用于硝化等反应较为剧烈、完全地少数化学反应，否则会造成反应不完全。如果进行串联反应，即使不考虑设备投资，其中弊端也将被累积。另外，由于大量的反应热形成并集聚于反应器下部液体内，而要等待被循环泵导入到外置式换热器后，热能才会被交换，弊端显而易见；价格昂贵也是这种设备难以普及致命的缺陷。

高通量-微通道连续流反应器，比之则有显著的优点：同等流量的液态原料进入反应器后，被分流后在大量微型廻转回路中分别进行混合反应。这样，在单位时间、单位体积的反应器中，流体被分散分流后又经历了比之正常通道漫长的多又反复混合的流程，且没有任何返混现象发生。反应迅速、彻底，还可以减少甚至不使用溶剂，产品纯度、收率反而提高。由于其“三明治”夹层形态的扁平矩形特殊结构，反应微循环通道两面整体贴合于热载体交换器，反应热会被迅速移除。所以，该反应器是迄今为止结构、效能最为先进的化学反应器。当然，它的材质(特种玻璃、特种陶瓷)也是最好的，因此它的价格也是最为昂贵，制约了它在大型工业合成工艺中的普及应用。

综上所述，在大型工业化生产中，如何减小化学反应时的传质阻力，较快速及时速传导反应产生的热能或者反应所需的热能，是目前本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种多用途列管式填料反应器，既可减小反应物料的传质阻力，又能较快速及时传导反应产生的热能或者反应所需的热能。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种多用途列管式填料反应器，包括：具有载热体进口和载热体出口的壳体，与所述壳体两端相连的封头，设置于所述壳体内且供反应物料反应的若干根反应管；其中，所述反应管内填充有填料。

优选的，所述反应物料为液相反应物料，位于所述壳体顶端的所述封头设置有反应物料进口，或者所述壳体的三分之一处设置有反应物料进口且所述反应物料进口靠近所述壳体的顶端；位于所述壳体底端的所述封头设置有产物出口。

优选的，所述多用途列管式填料反应器的反应物料进口处设置有将所述液相反应物料雾化至所述反应管内的雾化喷射器。

优选的，所述雾化喷射器包括：导向管，多个与所述导向管连通的布液管，所述布液管设置有覆盖每一根所述反应管的管口的喷嘴。

优选的，所述反应物料包括液相反应物料、气相反应物料，或者所述反应物料包括液相反应物料、气相反应物料和固相反应物料；位于所述壳体底端的所述封头设置有气相反应物料进口，位于所述壳体顶端的所述封头设置有液相反应物料进口，或者所述壳体的三分之一处设置有液相反应物料进口且所述液相反应物料进口靠近所述壳体的顶端；所述封头设置有产物出口。

优选的，所述反应物料包括液相反应物料、气相反应物料，或者所述反应物料包括液相反应物料、气相反应物料和固相反应物料；位于所述壳体顶端的所述封头设置有气相反应物料进口和液相反应物料进口，位于所述壳体底端的所述封头设置有产物出口。