[发明专利]在物质的化学和物理转化中减少或避免泡沫产生的方法及实现该方法的装置

说明书

本发明涉及在液体介质里进行的物质的化学和物理转化过程中减少或避免泡沫产生的方法，其中物质的转化是在斗形反应器中通过反应器中内含物的充分混合而进行的。本发明亦涉及实现此方法的装置。

在许多物质的化学和物理转化过程中会产生或强或弱的泡沫，这使得过程的控制困难或甚至不可能。因此需要特殊的措施以破坏泡沫和/或避免泡沫的产生或至少将其减少至可接受的程度。尽管有时通过控制反应器中的流动条件可避免或减少泡沫的产生，如避免流体的急弯和在液面下设置液体入口，但在许多情况下这类办法是不够的。所以，只得采用破坏泡沫的过程，包括热、化学和机械过程。Pahl等在Chem.-Ing.-Tech.，67(1995)，300-312中提供了此专题的综述。当使用已知的方法以破坏泡沫时使所涉及的工艺过程变得更为复杂，而且/或由于使用化学消泡剂而使被生产的产品纯度降低。并且，生产成本增加了。

已经公开了各种各样的进行间歇和连续结晶过程的反应器，其中由于含有生长着的晶体的液体反应介质的强烈的内部或外部循环而常常产生泡沫问题。Ullmann的化学工业百科全书，第五版(1988)B2卷3-22至3-25页提供了此专题的综述。例如，具有强迫外循环的结晶器包括蒸发罐、带泵的循环系统和热交换器以及补给溶液的加料管和晶体悬浮液的出口。除了伴随产生泡沫的问题，由于机械循环系统而产生了二次晶种，这导致产生细微分化的产品，同时在热交换器中存在积垢的危险。

具有晶体悬浮液内循环的真空结晶器，如斯温森或标准-Messo结晶器，配有设置在罐中的导管或各种形状的导引金属薄片和搅拌器。据悉即使在这类结晶器中，也常产生泡沫，然后需要使用消泡剂或特殊装置以破坏泡沫。这里又是由于搅拌器引入的机械能及遇到折流板而产生折流的结果使颗粒粉碎。尽管通过降低搅拌器的转速可以减少细粉颗粒的比例，但随后产生积垢和未充分混合带来的问题。这类问题已在按照CAV 1973，45-50页描述的过程制备过硼酸钠时的实践中观察到。

按照经典的结晶理论，尽管通过化学作用影响晶种的产生，或通过晶种的溶解，或通过晶种产生和颗粒生长区的结构分离，可以改善对上述种类结晶器中不良颗粒数目的控制，但这类措施会增加额外的费用。尽管根据EP-B 0 452 164在制备过硼酸钠的过程中使用了这类方法，但发泡问题没有得到解决，而且基于该过程选用的表面活性物质甚至可能加剧发泡问题。

因此本发明的目的在于通过溶解于液相和/或悬浮在其中的物质，及反应器中内含物的充分混合，来实现物质的化学和物理转化过程，用这种方法通过使用简单的机械方法(engineering means)和避免加入消泡剂或将其减至最小量就可能实现该过程而不产生任何明显的发泡问题。例如，按照本发明将被改善的物质的物理转化过程可以是结晶过程，其中溶解的物质将结晶出来。物质的化学转化过程可以是任何化学反应，特别是进行那些在液体介质中存在悬浮固体(如固体催化剂)的过程，或者是如通过反应并随后结晶或通过聚合而有固体形成的过程。

在下部逐渐变细至一点的反应器(例如下部为圆锥形的圆柱形容器，通过在点源或尖端线上设置喷嘴的方法以喷射气体进行搅拌)中的悬浮液的流体动力学行为已被多次研究；参见R.H.Kleijntjens等在Canadian J.of Chem.Engineering，72(1994)，392-404和Y.T.Shah等在Chem.Eng.Comm.，110(1991)，53-70中的研究内容。在这类反应器中，在气泡流区有向上的液流，与之平行，在器壁附近有向下的回流。在容器圆锥形部分的下部区域固体浓度最大。提及的资料没有建议使用这类向上喷气式反应器使物质转化过程中泡沫的产生减至最小或作为连续结晶的结晶反应器。同样，这类应用在Verfahrenstechnische Berechnungsmethoden的第四部分(1988)，第六章，特别是158-159，167-169和206-209页的详述中也不明显，因为在该资料中(208页)提及了泡沫问题并推荐使用化学消泡剂以控制泡沫。

本目的是通过在液体介质里物质的化学和物理转化过程中减少或避免泡沫产生的方法而得以实现的，其中物质转化是在斗形反应器中通过反应器里内含物的充分混合进行的，其特征在于使用向上喷气式反应器且通过气体喷射以实现反应器中内含物的充分混合，该反应器实际上没有折流板，下部逐渐变细并在能使上升气流循环的位置设置用于气体喷射的装置。

从属权利要求涉及该方法的优选实施方案。