[发明专利]一种用于快速反应的装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于快速反应的装置。

背景技术

快速反应广泛存在于化学品的制备过程中，反应时的物料混合及热量分布情况是影响原料转化率和产品选择性的关键因素。因此，利用高效反应器进行传递过程强化受到越来越多的关注。

传统的反应器多为釜式反应器或者管式反应器，它们都存在诸多缺点，如釜式反应器占地面积大、反应时间长、传热效果差等，管式反应器虽能够及时转移多余的热量，但由于管长有限，反应更多的时候不能够进行完全。

撞击流是指两相流高速相向流动撞击，在撞击瞬间达到极高的相间相对速度，从而实现撞击区域内极强烈的流体湍动，对传热、传质有较大的强化作用，使体系内的相间混合和传递更加理想，许多化工过程（吸收、燃烧、萃取等）都可以用撞击流来实现，提高反应过程效率，撞击流反应器则是在此基础上产生的。与传统化工反应器相比，撞击流反应器由于能够显著强化气-固、气-液、气-气及液-液等相间传递过程，在许多由传递过程控制的化工过程拥有广阔的应用前景。

撞击流反应器的种类很多，如受限式撞击流反应器、开放式撞击流反应器、浸没式撞击流反应器、毛细撞击流反应器等，虽种类繁多，但均未考虑热量控制的问题。针对快速反应的特点，我们设计出一种新型的撞击流反应器，既可以强化相间传质，又能够及时移除多余的热量（或补充反应所需的热量）、控制并保证反应在一定温度条件下进行，减少副反应的产生。

发明内容

本发明旨在提高化工过程中快速反应的效率，缩短反应时间，控制反应在一定温度条件下进行。为此，本发明的一个目的在于提出一种传质效果好、转化率高、能耗低，能够应用于快速反应的装置。

为达到上述目的，本发明所采取的技术方案为：

一种用于快速反应的装置，包括：至少一个反应器和换热套；

所述反应器包括：反应腔和两个相对设置的喷射管；

所述反应腔包括侧壁和两个相对的端面；所述侧壁上设置有反应液出口；所述的两个喷射管分别穿过所述的两个端面并与所述端面密封连接，所述喷射管的喷头位于所述反应腔内；

所述换热套套设于所述反应器外，并与所述反应器的外壁围成换热腔；所述反应器的反应液出口连通所述换热腔；所述换热套上还设置有换热介质进口和换热介质出口连通所述换热腔。

进一步的，所述反应腔或换热套为回转体结构。

进一步的，所述的装置包括一个反应器，所述的换热套与所述的反应器的反应腔同轴。进一步的，所述反应液出口设置于所述反应腔侧壁的中间位置。

进一步的，所述喷射管为回转体结构；优选的，所述喷射管的回转直径沿着指向所述反应腔内部的方向逐渐减小。

进一步的，所述反应腔的长径比为0.3～3。

进一步的，所述每个反应器的两个喷射管安装在同一水平轴线上，喷射管出口间距为反应腔直径的0.1～3倍。

本发明还提供一种利用上述装置进行快速反应的方法，包括如下步骤：

1. 将液态反应物调整至反应初始温度，然后将反应物以反应所需的速率分别经由两个喷射管进入反应腔内；

2. 根据反应过程对升温或降温的温度控制需求，将高温换热介质或低温换热介质由换热介质进口注入换热套，所述换热介质与由反应液出口流出的液体进行充分混合后，从换热介质出口流出。

本发明的一种用于快速反应的装置和方法具有良好的相间传质、传热效果，解决了普通反应器相间传质效率低、反应效果差的问题，同时换热套可及时带走反应产生的（或补充反应所需的）热量，有效地控制反应温度。

附图说明

图1是根据本发明实施例的一种用于快速反应的装置的结构示意图。

图2是一种用于快速反应的装置的反应腔和换热套结构的侧视图。

图3是实施例2所述一种用于快速反应的装置的结构侧视图。

标记说明：

反应腔1-1；喷射管1-2和1-3；换热套1-4；换热介质进口1-5；换热介质出口1-6；反应液出口1-7；喷射管进液口1-8和1-9。

具体实施方式

下面通过实施例对本发明作进一步的阐述。

实施例1

如图1所示，一种用于快速反应的装置，包括：反应器和换热套（1-4）；

所述反应器包括：反应腔（1-1）和两个相对设置的喷射管（1-2）、（1-3）；