专利名称：带旋流分离结构的强化反应装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及的是一种化工生产的反应装置，特征是兼有反应、分离功能的反
应装置。
背景技术：
亚磷酸二甲酯在精细化工中具有十分重要的地位。它既是生产草甘膦、敌百虫、稻瘟净、氧化乐果等农药的中间体，又是有机磷缓蚀剂、染料添加剂、塑料助剂及阻燃剂的原
料，可用于合成水处理剂，也用做甲基化试剂合成季胺盐类的杀菌剂、抗静电剂、柔软剂等等。 亚磷酸二甲酯一般是由三氯化磷与甲醇反应制得[0004]PC13+3CH30H— (CH30) 2P0H+2HC1个+CH3C1个 该反应过程是一个强放热反应。工业上，由釜式反应器流程到冷凝反应器流程的演变，解决了将反应热及时移走，提高真空效率保证了较高的真空度，使亚磷酸二甲酯收得率有较大的提高。但其流程仍较长，使用的设备也较繁多，包括预反应器、酯化冷凝器和脱酸釜等，物料加入由高位计量罐的位差自然流入预反应器，再进入酯化冷凝器，冷凝后的料液流入脱酸釜的甩盘，抛向加热的釜壁汽化分离HC1。设备的资金投入量较大，而设备的效率低。冷凝反应器的缺陷是把反应料液冷却之后，又需加热汽化再脱除HC1，不合理地反复能源消耗，并且因HC1不能在短时间内迅速脱除，还会引起亚磷酸二甲酯的分解，生成亚磷酸一 甲酯及亚磷酸，降低了亚磷酸二甲酯的收得率。
实用新型内容针对上述情况，本实用新型将提供一种新型反应装置，即兼有反应、分离功能的带旋流分离结构的强化反应装置，以解决上述问题。 本实用新型带旋流分离结构的强化反应装置的结构中，包括有喷射流碰撞反应单
元和离心旋流式分离单元两部分。在喷射流碰撞反应单元中至少设置有两个分别与各反应
物料泵送结构连接且互成40-120°夹角、特别是互成45-120° 、优选为90°设置的喷射结
构，使由喷射结构喷射出的反应物料以所说角度相互碰撞，达到强化和提高其混合效果而
加快反应的完成。离心旋流式分离单元中有一立式圆筒状分离腔，其上部以同心方式设有
一排气管，反应中生成的气体由该排气管抽出。离心旋流式分离单元的下方分别设置有阻
气导流结构和被分离物料的收集结构。喷射流碰撞反应单元经其出口侧的反应延伸结构沿
离心旋流式分离单元中圆筒状分离腔的径向渐开线方向与该分离内腔连接。 —般情况下，上述结构中所说的反应延伸结构可以采用管道式的结构，使反应物
料在向离心旋流式分离单元的运行过程中同时完成转化反应，并可由管道的长度控制反应时间。 在上述结构中，所说的该喷射流碰撞反应单元出口侧的反应延伸结构在离心旋流式分离单元中圆筒状分离腔壁部的进口位置，以高于排气管下方的进口平面为宜。例如，该反应延伸结构的出口位置高于排气管下方进口平面的位差，通常可控制为排气管下方进口
平面与阻气导流结构间距的l/4 l/5(—般在100-300mm范围内)都是允许的。其中，排
气管的直径一般可以为离心旋流式分离单元圆筒状分离腔直径的1/4至1/3。 上述结构中所说的反应物料泵送结构，以采用带有计量功能的常用的计量泵等设
置为佳，可有利于保证反应的顺利进行。 在上述结构中，所说的阻气导流结构可以是以与离心旋流式分离单元的内壁面保持有配合间隙的方式设置于被分离物料收集结构上方、且分布有通孔的平面形式或呈锥形上凸形式的隔板，用于阻止被分离的气相继续下行并同时使被分离出的液/固相物料沿离心旋流式分离单元的内壁面下行导入收集结构。 为适应如放热、吸热和/或保温等不同反应类型的需要，在上述结构基础上，所说的喷射流碰撞反应单元和离心旋流式分离单元及连接于其间的反应延伸结构外，还可以分别设置有与热交换介质连通的热交换/保温结构，如常用形式的夹套式换热/保温结构，根据反应需要该夹套结构中可以通入用于移走反应热的冰盐水，或是提供反应能量的加热蒸汽等适当介质。例如在用于亚磷酸二甲酯生产时，该夹套等热交换/保温结构中通入的即可为冰盐水等冷冻介质。 本实用新型上述强化反应装置的工作过程是各反应物料由泵送结构喷射至喷射流碰撞反应单元被强制混合反应，反应时间可由改变其出口侧的反应延伸结构的长度来控制。反应生成物可在真空的作用下沿离心旋流式分离内壁渐开线方向喷射进入离心旋流式分离单元，并使生成物中的气体在该分离单元内形成旋流最终由排气管排出，与气体成分相分离的液/固态成分则可同时被收集。 以上述的亚磷酸二甲酯生产为例，本实用新型带旋流分离结构的强化反应装置的工作过程是经计量的各反应物分别由泵送结构(如计量泵)经常用喷嘴、喷射器等喷射结构由反应结构单元入口以物料射流互成90。夹角，高速喷出而相互碰撞进行强制混合和反应，并在沿反应延伸结构向旋流分离单元的运行过程中继续完成反应，达到理想的反应转化效果。完成反应后的反应物料仍具有较高的流速，并且因是放热反应而具有了气化所需的温度，进入带有真空度(表压可为-0.075 -0.095MPa)的旋流分离单元后，体积急聚澎涨汽化，随着快速气化分离出的氯甲烷和HC1的气化吸热过程和旋流离心作用，可以使亚磷酸二甲酯快速冷却并沿分离腔内壁下行后进入被分离物料收集结构而被收集，气态的氯甲烷和HC1则可经由上部的排气管抽出排走。整个反应/分离过程可在较短时间内迅速完成，克服了目前传统反应器不合理的反复冷却_加热_冷却的能源消耗大和脱气效率低的缺陷。还可以理解，本实用新型上述反应装置除可用于上述的亚磷酸二甲酯生产外，同样也可适用于其它的反应速度较快可由管道化方式完成且生成气体和液/固态物质的化学反应的高效强化和生成物的快速分离的生产需要。
以下结合附图所示实施例的具体实施方式
，对本实用新型的上述内容再作进一步的详细说明。但不应将此理解为本实用新型上述主题的范围仅限于以下的实例。在不脱离本实用新型上述技术思想情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段做出的各种替换或变更，均应包括在本实用新型的范围内。
图1是本实用新型带旋流分离结构的强化反应装置的一种结构示意图。[0017] 图2是图1的A-A剖面结构的示意图。
具体实施方式如图1和图2所示，本实用新型该带旋流分离结构的强化反应装置中包括有喷射流碰撞反应单元3和离心旋流式分离单元7两部分。喷射流碰撞反应单元3中设置有两个分别与各自计量泵等的反应物料泵送结构l连接且呈交叉90。角设置的喷射器形式的喷射结构2，以使其喷射出的物料射流能以90。相互交叉碰撞。离心旋流式分离单元7为一立式圆筒状分离腔，其顶部以同心方式经定位结构9固定有一排气管8 ;该圆筒状分离腔的下方以同心方式分别设置有阻气导板等形式的阻气导流结构11和收集斗等形式的被分离的液/固物料收集结构12，该阻气导流结构11是与分离器同心且与离心旋流式分离单元7的内壁面保持有配合间隙(直径一般可小于分离器内径20-50mm)的方式设置于被分离物料收集结构12上方30-100mm、表面分布有通孔的平面形式(或呈锥形上凸)的隔板，用于阻止气相继续下行和使分离出的液/固相物料成分沿分离单元7的内壁面强制导入下方的收集斗中。喷射流碰撞反应单元3经其出口侧的管道式反应延伸结构4沿离心旋流式分离单元7圆筒状分离内腔的径向渐开线方向与该分离内腔连接，其在离心旋流式分离单元7圆筒状分离腔壁部的进口位置高于排气管8下方的进口平面，高出的位差为该排气管8下方进口平面与阻气导流板11间距的1/4即120mm。排气管8的直径可为该离心旋流式分离单元7圆筒状分离腔直径的1/3。位于离心旋流式分离单元7圆筒状分离腔的下部的阻气导流结构11的直径略小于分离器内腔内径(为20mm)，并略高于被分离的液/固物料收集结构12 (为40mm)。在喷射流碰撞反应单元3和离心旋流式分离单元7及连接于其间的反应延伸结构4夕卜，分别设置有与热交换介质(图中示出的是冷冻介质)连通的夹套式热交换/保温结构5，6，10。
权利要求带旋流分离结构的强化反应装置，其特征是包括有喷射流碰撞反应单元(3)和离心旋流式分离单元(7)，喷射流碰撞反应单元(3)中至少设置有两个分别与各反应物料泵送结构(1)连接且互成40-120°夹角设置的喷射结构(2)，离心旋流式分离单元(7)中有一立式圆筒状分离腔，其顶部以同心方式设有一排气管(8)，离心旋流式分离单元(7)的下方设置有阻气导流结构(11)和被分离物料收集结构(12)，喷射流碰撞反应单元(3)经其出口侧的反应延伸结构(4)沿离心旋流式分离单元(7)中圆筒状分离腔的径向渐开线方向与该分离内腔连接。
2. 如权利要求1所述的带旋流分离结构的强化反应装置，其特征是所说喷射流碰撞反 应单元的喷射结构(2)为成45-120°夹角设置的喷嘴结构。
3. 如权利要求2所述的带旋流分离结构的强化反应装置，其特征是所说喷射流碰撞反 应单元的喷射结构(2)为成90°夹角设置的喷嘴结构。
4. 如权利要求1所述的带旋流分离结构的强化反应装置，其特征是所说的反应延伸结 构(4)为管道式结构。
5. 如权利要求1所述的带旋流分离结构的强化反应装置，其特征是所说的喷射流碰撞 反应单元(3)出口侧的反应延伸结构(4)在离心旋流式分离单元(7)中圆筒状分离腔壁部 的进口位置高于排气管(8)下方的进口平面。
6. 如权利要求5所述的带旋流分离结构的强化反应装置，其特征是所说的喷射流碰撞 反应单元(3)出口侧的反应延伸结构(4)在离心旋流式分离单元(7)中圆筒状分离腔壁部 的进口位置高于排气管(8)下方的进口平面的位差，为排气管(8)下方进口平面与阻气导 流结构(11)间距的1/4 1/5。
7. 如权利要求1所述的带旋流分离结构的强化反应装置，其特征是所说的反应物料泵 送结构(1)为计量泵。
8. 如权利要求1所述的带旋流分离结构的强化反应装置，其特征是在所说的喷射流碰 撞反应单元(3)和离心旋流式分离单元(7)及连接于其间的反应延伸结构(4)外分别设置 有与热交换介质相连通的热交换/保温结构(5， 6， 10)。
9. 如权利要求l所述的带旋流分离结构的强化反应装置，其特征是排气管(8)的直径 为离心旋流式分离单元(7)圆筒状分离腔直径的1/4至1/3。
10. 如权利要求l所述的带旋流分离结构的强化反应装置，其特征是阻气导流结构 (11)是以与离心旋流式分离单元(7)的内壁面保持有配合间隙的方式设置于被分离物料 收集结构(12)上方且分布有通孔的隔板。
专利摘要带旋流分离结构的强化反应装置。包括有喷射流碰撞反应单元和离心旋流式分离单元，喷射流碰撞反应单元中至少设置有两个分别与各反应物料泵送结构连接且互成40-120°夹角设置的喷射结构。离心旋流式分离单元中有一立式圆筒状分离腔，其顶部以同心方式设有一排气管；下方分别设置有阻气导流结构和物料收集结构。喷射流碰撞反应单元经其出口侧的反应延伸结构沿离心旋流式分离单元中圆筒状分离腔的径向渐开线方向与该分离内腔连接。该装置适用于反应速度较快可由管道化方式完成且生成气体和液/固态物质的化学反应的高效强化和生成物的快速分离，可提高反应转化效果和使反应产物的分离收集效率，简化了反应装置，降低了能源耗用。
文档编号C07F9/142GK201454535SQ20092008013
公开日2010年5月12日 申请日期2009年4月10日 优先权日2009年4月10日
发明者刘军, 吴世见, 姜永红, 张平俊, 李晶晶, 杨国华, 杨琴, 罗芩, 蒋文伟 申请人:四川省乐山市福华通达农药科技有限责任公司;四川大学