一種撞擊流混合反應器的制作方法

本實用新型涉及一種用于液-液非均相反應體系的反應裝置，特別是一種撞擊流混合反應器，屬于石油化工、精細化工領域設備，適用于兩種或兩種以上物料與催化劑之間的碰撞混合和快速反應。

背景技術：

反應器是化工生產過程中的核心設備，反應器對各反應物料之間傳質的效果影響巨大，是影響產品質量和生產效率的重要因素。當液相中發生化學反應時，常存在平行或連串競爭反應，反應的中間產物或終產物會與原料中的某組份進一步發生反應，使反應原料之間的初始混合效果極大地影響反應的速率、選擇性和收率，并同時影響生產過程的設計、能耗和生產成本。所以設計高效的液-液混合設備，實現液-液間的初始快速混合，對于提高反應速率、減少副反應、降低能耗和生產成本具有重要意義。

液-液混合的機理主要有層流混合和湍流混合。工業生產中，為了促進不同反應物及催化劑之間的充分混合，常利用湍流混合原理，采用的設備主要有攪拌反應釜、射流噴射混合器、撞擊流混合器、靜態混合器等。其中，最常用的反應器是帶有攪拌裝置的間歇釜式反應器，但這種反應器的缺點是內部返混不均勻，攪拌效率不高，不適合連續操作。

工業上常涉及液-液非均相化學反應，反應的效果取決于非均相液體之間是否能夠有效分散和混合。特別是采用濃硫酸、磷酸等無機液體酸或離子液體作為催化劑進行的芳烴烷基化反應，催化劑與反應物料是否能夠良好混合對反應的收率和選擇性起著決定性作用。為了強化非均相物料間的傳質傳熱效果，撞擊流反應器及其擴展裝置應運而生。然而，多數撞擊流反應器是在導流筒內設置螺旋槳結構，使不同方向的流體加速對向碰撞，但因螺旋槳的電機軸為懸臂結構，導致裝置運行中不穩定并易損傷，縮短了反應器的使用壽命；另一解決方式是利用循環泵和一組或多組噴嘴使液體對向噴射撞擊，雖然增強了混合效果和反應器穩定性，但現有設計不能實現不同反應原料之間按不同比例混合，即不能調控反應原料之間反應的摩爾比。對于無機液體酸或離子液體催化的烷基化反應，需要在接觸區有較大的不同原料間的摩爾比，并且需要較大的催化劑濃度，這樣才能更好的提高反應的選擇性，減少副反應的發生，現有設計都難以解決這一問題。

技術實現要素：

本實用新型的目的是為了提供一種解決上述問題的撞擊流混合反應器，結構設計合理、使用可靠，能夠使非均相液液物料充分接觸，提高反應效率，并且可調整反應物料的配比，有效提高反應的收率和選擇性，減少副反應的發生。

本實用新型的技術方案是：

一種撞擊流混合反應器，包括反應釜，其特征在于：所述反應釜為圓柱罐體結構，所述反應釜內上部對稱設有兩個噴嘴，兩個噴嘴的噴口相對且分別為重組分循環口和輕組分循環口，所述反應釜內另設有橫向布置的圓筒狀撞擊腔，所述重組分循環口和輕組分循環口被圓筒狀撞擊腔環繞其中，所述反應釜頂部設有用于加入第一物料和催化劑的加料口和第二物料入口，所述第二物料入口另連接有用于存儲和滴加第二物料的第二物料罐，所述第二物料罐頂部設有泵入計量的第二物料的控制閥Ⅰ，所述第二物料罐的底部設有控制滴加速度的控制閥Ⅱ，所述反應釜底部由上至下依次設有用于控制重組分物料循環的閥體Ⅰ、用于控制反應后物料排放的閥體Ⅱ，所述閥體Ⅰ的出口和設置所述重組分循環口的噴嘴之間設有重組分循環泵和循環管線，所述反應釜中部對應有機相液面以下和催化劑液面以上位置與設置所述輕組分循環口的噴嘴之間設有輕組分循環泵和循環管線。

上述的撞擊流混合反應器，所述反應釜頂部另設有備用口，以方便檢修和其他用途。

上述的撞擊流混合反應器，所述第二物料罐頂部另設有備用口，以方便檢修和其他用途。

上述的撞擊流混合反應器，所述第二物料罐頂部另設有安全泄放口，以泄放反應過程中有可能產生的內部壓力，保證設備在安全壓力范圍內運行。

上述的撞擊流混合反應器，所述反應釜的外側另設有通入冷媒或熱媒的夾套，以有效控制反應溫度在合理范圍，保證產品質量。

上述的撞擊流混合反應器，所述圓筒狀撞擊腔的中心線與兩個噴嘴的軸心線重合。

本實用新型的有益效果是：

1、反應器通過兩個噴嘴將反應釜內的輕組分物料與催化劑和無機液體酸等重組分物料高速噴出對向撞擊，增加了液-液接觸面積，同時物料通過噴嘴撞擊后再與撞擊腔側壁形成多次撞擊，增強了物料之間的碰撞，進一步促進了液液之間混合，進一步增加了液-液接觸面積，有效提高了反應效率。

2、第一物料及催化劑先加入反應器，第二物料采用滴加方式，通過對滴加速度的調節，調整反應物料的配比，較好的保證了反應器內有較大的第一物料及催化劑和第二物料的摩爾比，減少副產物的產生，有效提高了反應選擇性和反應收率。

3、適用于液-液多相反應，如濃硫酸或離子液體催化的二甲苯-苯乙烯烷基化反應。

4、結構穩定，使用壽命長。

附圖說明

圖1是本實用新型的一種具體結構示意圖。

圖中：1.反應釜、2.輕組分循環泵、3.循環管線、4.夾套、5.噴嘴、6.輕組分循環口、7.撞擊腔、8.加料口、9.備用口、10.第二物料入口、11.控制閥Ⅱ、12.第二物料罐、13.安全泄放口、14.備用口、15.控制閥Ⅰ、16.重組分循環口、17.噴嘴、18.循環管線、19.重組分循環泵、20.閥體Ⅰ、21.閥體Ⅱ。

具體實施方式

如圖1所示，該撞擊流混合反應器，包括反應釜1，所述反應釜1為圓柱罐體結構。所述反應釜1內上部對稱設有兩個噴嘴17、5，兩個噴嘴17、5的噴口相對且分別為重組分循環口16和輕組分循環口6，所述反應釜1內另設有橫向布置的圓筒狀撞擊腔7，所述重組分循環口16和輕組分循環口6被圓筒狀撞擊腔7環繞其中，所述圓筒狀撞擊腔7的中心線與兩個噴嘴17、5的軸心線重合。所述反應釜1頂部設有用于加入第一物料和催化劑的加料口8和第二物料入口10，所述第二物料入口10另連接有用于存儲和滴加第二物料的第二物料罐12，所述第二物料罐12頂部設有泵入計量的第二物料的控制閥Ⅰ15，所述第二物料罐12的底部設有控制滴加速度的控制閥Ⅱ11。所述反應釜1底部由上至下依次設有用于控制重組分物料循環的閥體Ⅰ20、用于控制反應后物料排放的閥體Ⅱ21，所述閥體Ⅰ20的出口和設置所述重組分循環口16的噴嘴17之間設有重組分循環泵19和循環管線18，所述反應釜1中部對應有機相液面以下和催化劑液面以上位置與設置所述輕組分循環口6的噴嘴5之間設有輕組分循環泵2和循環管線3。

為方便檢修和其他用途，所述反應釜1頂部和第二物料罐12頂部分別設有備用口9、14。為泄放反應過程中有可能產生的內部壓力，所述第二物料罐12頂部另設有安全泄放口13，保證設備在安全壓力范圍內運行。為有效控制反應溫度在合理范圍，所述反應釜1的外側另設有通入冷媒或熱媒的夾套4，保證產品質量。

本實施例中反應物料包括原料配比中摩爾數較大的第一物料、摩爾數較小的第二物料，以及與有機物料不互溶的無機酸或離子液體催化劑。輕、重組分循環泵2、19為物料的循環提供動力，其中重組分循環泵19用于反應釜1底部比重較大的無機液體酸或離子液體催化劑的循環，輕組分循環泵2用于比重較小的有機相溶液的循環。

工作過程：

保持反應釜1底部的閥體Ⅰ20和閥體Ⅱ21處于關閉狀態，通過加料口8加入第一物料和催化劑；在控制閥Ⅱ11關閉的狀態下，打開安全泄放口13，打開控制閥Ⅰ15，泵入計量的第二物料，加完后關閉控制閥Ⅰ15；開啟閥體Ⅰ20，打開輕、重組分循環泵2、19，使物料循環并在撞擊腔7內混合，向反應釜1外側的夾套4內通入冷卻或加熱介質，達到反應所需溫度；打開控制閥Ⅱ11向反應釜1中滴加第二物料，控制滴加速度，使第二物料在規定時間內滴加完畢，隨第二物料的滴加，第一物料和第二物料在催化劑存在下于撞擊腔7內反應，并返回反應釜1內料液中，由于催化劑比重較大，沉降并富集于反應釜1底部，并通過重組分循環泵19和噴嘴17再次噴射到撞擊腔7內，上層有機相通過輕組分循環泵2和噴嘴5噴射到撞擊腔7內與來自噴嘴17的催化劑碰撞混合，催化劑與有機相的比例可通過循環泵的流量控制調節；第二物料滴加完畢后再按規定時間反應一段時間，停止反應；打開閥體Ⅰ20和閥體Ⅱ21排出物料。

整個過程中，保證了物料的充分撞擊混合，溫度可控，第一物料和第二物料的摩爾比以及催化劑的循環比可通過流量控制調節，保證了反應具有較高的收率和選擇性。