[发明专利]一种多级进料微界面强化传质反应器

说明书

本发明提供了一种多级进料微界面强化传质反应器，包括壳体、壳体上盖、多级连续相进料管、微孔动态膜分布器；微孔动态膜分布器位于壳体内部，包括转动轴和多个圆形膜分布器，转动轴的上端与一固定支架连接，多个圆形膜分布器自上而下间隔设于转动轴上，且与转动轴同轴设置，转动轴为中空结构，圆形膜分布器为中空结构，在圆形膜分布器的表面设有多个与其内部空腔连通的微孔，圆形膜分布器的内部空腔与转动轴的内部空腔连通；多级连续相进料管上的多个进料支管的出料口分别延伸至一个圆形膜分布器的下方；转动轴的下端与分散相进料管连通。本发明的多级进料微界面强化传质反应器，能够用于液‑液与气‑液两相快速均匀的分子尺度混合与反应。

技术领域

本发明属于微界面强化传质技术领域，具体涉及一种多级进料微界面强化传质反应器。

背景技术

化学反应是原子重新排列的过程，即便是单一的反应，由于原子重新排列情况不一样，产物也会呈现多样性，特别在液-液或气-液反应情况更加复杂。

对于连串或平行反应，如何提高其选择性，提高产物的收率是反应工程学研究的核心问题。对于快速的平行和连串反应体系，加料方式、混合时间和反应时间的关系、反应物的摩尔配比等都会对反应的进程有所影响。常规的搅拌釜由于桨叶固定于某点对液体做功，仅在局部实现混合，无法均匀实现快速平行反应和连串反应所需的分子级别的微观混合。尽管在工业操作中，将反应物A滴加到反应物B（假设B大大过量）中，使反应物A尽可能的快速消耗掉。但受搅拌釜自身流体力学的影响，导致其产物的选择性低，副产物较多。在工业规模的应用中，对于放热剧烈的快速平行或连串反应，设计者将搅拌釜设计为多釜串联或阶梯式反应器，将反应物A均匀分散到各个反应器内，力求将反应物A均匀分散在反应器中。但多釜串联或者阶梯式反应器存在体积庞大、流程复杂、耗能巨大等问题。

同时，液-液反应，是指基本不会互溶的两个液相之间的传递和反应过程，很多化学反应（如有机化合物的亲核取代、水解、氧化、还原等）均属于此类反应。由于反应物互溶性差，所以反应速度慢，产率低，即使强烈搅拌，反应也不易进行；气-液反应更是如此，对于大部分气-液传质反应来说，传质过程贯穿整个传质-反应的控制过程，气液传质主要阻力来自于液膜和气泡内压，若气泡直径小，内压高，可以强化气液传质速率，同时直径小的气泡不仅可以增大气液反应的比表面积，还能延长气泡在溶液中的停留时间，延长反应时间；另外，强化两相湍动将有助于减小传质阻力。

因此，为了减小液滴或气泡在溶液中的直径，传统的方法有利用涡轮搅拌叶高速旋转来粉碎液滴或气泡，或用文丘里高速射流产生微液滴或微气泡，或用超声波来产生微液滴或微气泡，或用微通道制备微液滴或微气泡，或利用高压泵来生产微液滴或微气泡，或用流体振荡器耦合微孔膜形成微液滴或微气泡；这些方法制备微液滴或微气泡要么剪切力大，能耗高，要么难于放大，实施困难，所以急需寻找一种既简单，又可放大实施容易的装置来制备微液滴或微气泡方法，强化传质。

发明内容

针对上述问题，本发明提供了一种多级进料微界面强化传质反应器，能够用于液-液与气-液两相快速均匀的分子尺度混合与反应；此种反应装置具有气液混合效果好，结构简单，维修方便，操作灵活等特点。

为实现上述目的，本发明采用如下的技术方案：

一种多级进料微界面强化传质反应器，包括壳体、壳体上盖、多级连续相进料管、微孔动态膜分布器，所述壳体上盖扣设在壳体上端开口上，，在所述壳体上盖的顶端设有上端出口，在壳体的底壁上设有下端出口；所述微孔动态膜分布器位于壳体内部，包括转动轴和多个圆形膜分布器，所述转动轴的上端与一固定支架连接，固定支架的边侧与壳体内壁固定连接，多个所述圆形膜分布器自上而下间隔设于转动轴上，且与转动轴同轴设置，所述转动轴为中空结构，所述圆形膜分布器为中空结构，在圆形膜分布器的表面设有多个与其内部空腔连通的微孔，圆形膜分布器的内部空腔与转动轴的内部空腔连通；所述多级连续相进料管包括进料总管和多个间隔分布在进料总管上的进料支管，在进料支管的上部侧壁上开设有多个出料口，多个进料支管的出料口分别延伸至一个圆形膜分布器的下方；所述转动轴的下端与分散相进料管连通。