多用途列管式填料反应器的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及两相物料、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】
[0002]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。
[0003]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:
[0004]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栗导出的反应液体，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，而要等待被循环栗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。
[0005]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。
[0006]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。【实用新型内容】
[0007]本实用新型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。
[0008]为了实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案:
[0009]—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；所述反应管的外壁具有螺纹、环形纹或者滚花处理面。
[0010]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。
[0011]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。
[0012]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。
[0013]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。
[0014]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。
[0015]优选的，所述多用途列管式填料反应器设置有将所述反应物料混合并喷射至所述反应管内的文丘里喷射器。
[0016]优选的，所述壳体为一级壳体，所述载热体进口位于所述壳体的底端，所述载热体出口位于所述壳体的顶端。
[0017]优选的，所述壳体包括至少两级相连的分壳体，相邻两段所述分壳体通过法兰和密封垫相连，相邻两段所述分壳体内的所述反应管的管口相对应；所述载热体进口和所述载热体出口均设置于每个所述分壳体上。
[0018]本实用新型提供的多用途列管式填料反应器的使用方法为:反应物料进入反应管，反应物料无论流量大小，在反应管内均被分解为流经曲折的填料表面一层薄薄的液膜，在此，液液反应的液相反应物料在喷雾和液膜状态下相互反复混合；气液反应的液相反向物料和气固液反应中的液体(包括混合有粉末催化剂和液相反应物料的液体)在以液膜形态反复混合流动的同时，与填料中通透的气相反应物料形成反复的气液交换。由于上述反应中的液膜横截面极薄，流动形态转换很快，因此传质阻力极低；同时，反应会产生热能，甚至是剧烈地放热，热能通过填料、反应管壁可即时、迅速地传导至壳体内的热载体并被吸收交换。液相反应物料以液膜形态经过漫长的填料表面自上而下(一般为反应管高度的数倍)从反应管下口滴落，汇集到反应器下部封头处流出，不会出现任何反应物料再接触初始原料的返混现象。
[0019]本实用新型提供的多用途列管式填料反应器，通过在反应管内填充填料，由于填料阻力小，传质效率高，则有效减小了反应物料的传质阻力，缩短了反应时间，减少了副反应；同时，通过在反应管内填充填料，使得液相反应物料在反应管内形成液膜，有利于反应物料充分混合以及充分反应；反应过程中产生的热量，通过填料进行散热并将热量传递给反应管，壳体内的载热体与反应管进行热交换，有效提高了传热效率。
[0020]同时，本实用新型提供的多用途列管式填料反应器可作为蒸发器、精馏器使用，或合二为一使用:液相反应物料或者混合有粉末催化剂和液相反应物料的液体从多用途列管式填料反应器上部1/3处水平进入，通过布液器、垂直安装的喷嘴将其均匀混合地分布于各个反应管的入口，经填料以降膜形态向下流动，比相同体积的普通列管式薄膜蒸发器的蒸发面积增加10倍以上，蒸发效率大幅增加。随着壳体内热载体设定并传导至填料表面的相应液体沸点温度的加热，流下的特定组分液膜也会在反应器内部真空条件下不断沸腾而向上蒸发形成蒸气，通过上层反应管内的填料表面时经过精确地温度设定，进行进一步气体交换和升膜蒸发，交换后的较纯特定组分蒸汽通过壳体顶部封头的产物出口流出；而沸点较高，较重的液体因为达不到沸点，则顺着填料逐渐流到反应器下部，自壳体底部封头的出口流出。
[0021]本实用新型提供的多用途列管式填料反应器作为气体吸收交换器使用时，气体由壳体下部封头的反应物料进口或由侧面口引入，通过压力使气体由反应管内填料空隙向上流动。在此过程中会不断与经填料流下的吸收液膜进行气液交换。经填料内部充分的错流交换吸收后的较纯净气体通过壳体顶部封头的产物出口排出，而与气体吸收充分交换后的液体自下口流出。
【附图说明】
[0022]为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图引伸获得其他的附图。
[0023]图1为本实用新型实施例提供的多用途列管式填料反应器的一种结构示意图；
[0024]图2为图1中列管式填料反应器的雾化喷射器的结构示意图；
[0025]图3为本实用新型实施例提供的多用途列管式填料反应器的另一种结构示意图；
[0026]图4为本实用新型实施例提