一种撞击流混合反应器的制作方法

本实用新型涉及一种用于液-液非均相反应体系的反应装置，特别是一种撞击流混合反应器，属于石油化工、精细化工领域设备。

背景技术：

反应器是化工生产过程中的核心设备，反应器对各反应物料之间传质的效果影响巨大，是影响产品质量和生产效率的重要因素。当液相中发生化学反应时，常存在平行或连串竞争反应，反应的中间产物或终产物会与原料中的某组份进一步发生反应，使反应原料之间的初始混合效果极大地影响反应的速率、选择性和收率，并同时影响生产过程的设计、能耗和生产成本。所以设计高效的液-液混合设备，实现液-液间的初始快速混合，对于提高反应速率、减少副反应、降低能耗和生产成本具有重要意义。

液-液混合的机理主要有层流混合和湍流混合。工业生产中，为了促进不同反应物及催化剂之间的充分混合，常利用湍流混合原理，采用的设备主要有搅拌反应釜、射流喷射混合器、撞击流混合器、静态混合器等。其中，最常用的反应器是带有搅拌装置的间歇釜式反应器，但这种反应器的缺点是内部返混不均匀，搅拌效率不高，不适合连续操作。

工业上常涉及液-液非均相化学反应，反应的效果取决于非均相液体之间是否能够有效分散和混合。特别是采用浓硫酸、磷酸等无机液体酸或离子液体作为催化剂进行的芳烃烷基化反应，催化剂与反应物料是否能够良好混合对反应的收率和选择性起着决定性作用。为了强化非均相物料间的传质传热效果，撞击流反应器及其扩展装置应运而生。然而，多数撞击流反应器是在导流筒内设置螺旋桨结构，使不同方向的流体加速对向碰撞，但因螺旋桨的电机轴为悬臂结构，导致装置运行中不稳定并易损伤，缩短了反应器的使用寿命；另一解决方式是利用循环泵和一组或多组喷嘴使液体对向喷射撞击，虽然增强了混合效果和反应器稳定性，但现有设计不能实现不同反应原料之间按不同比例混合，即不能调控反应原料之间反应的摩尔比。对于无机液体酸或离子液体催化的烷基化反应，需要在接触区有较大的不同原料间的摩尔比，并且需要较大的催化剂浓度，这样才能更好的提高反应的选择性，减少副反应的发生，现有设计都难以解决这一问题。

技术实现要素：

本实用新型的目的是为了提供一种解决上述问题的撞击流混合反应器，结构设计合理、使用可靠，显著提高反应效率、反应选择性和反应收率，减少副反应的发生。

本实用新型的技术方案是：

一种撞击流混合反应器，包括反应釜，其特征在于：所述反应釜上部为圆柱体状、下部为倒锥体状，所述反应釜内对称设有两个文丘里喷嘴，两个文丘里喷嘴的喷口相对且分别为重组分循环口和轻组分循环口，所述反应釜内另设有横向布置的圆筒状撞击腔，所述重组分循环口和轻组分循环口被圆筒状撞击腔环绕其中，所述反应釜上部设有第一物料入口，设置所述轻组分循环口的文丘里喷嘴的侧壁上开设有第二物料入口，设置所述重组分循环口的文丘里喷嘴的侧壁上开设有催化剂入口，所述反应釜底部由上至下依次设有用于控制重组分物料循环的阀体Ⅰ、用于控制反应后物料排放的阀体Ⅱ，所述阀体Ⅰ的出口和设置所述重组分循环口的文丘里喷嘴之间设有重组分循环泵和循环管线，所述反应釜中部对应物料液面以下的位置与设置所述轻组分循环口的文丘里喷嘴之间设有轻组分循环泵和循环管线。

上述的撞击流混合反应器，所述反应釜顶部中心设有备用口，以方便检修和其他用途。

上述的撞击流混合反应器，所述反应釜顶部另设有安全泄放口，以泄放反应过程中有可能产生的内部压力，保证设备在安全压力范围内运行。

上述的撞击流混合反应器，所述反应釜内下部设有通入冷媒或热媒的换热器管，用于物料的加热或反应热的排除，有效控制反应温度在合理范围，保证产品质量。

上述的撞击流混合反应器，所述换热器管呈螺旋管状。

上述的撞击流混合反应器，所述圆筒状撞击腔的中心线与两个文丘里喷嘴的轴心线重合。

本实用新型的有益效果是：

1、反应器通过两个文丘里喷嘴将反应釜内的轻重组分物料高速喷出对向撞击，增加了液-液接触面积，同时在文丘里喷嘴外周设置撞击腔，使物料通过文丘里喷嘴撞击后再与撞击腔侧壁形成多次撞击，增强了物料之间的碰撞，进一步促进了液液之间混合，增加了液-液接触面积，有效提高了反应效率。

2、反应器通过两个文丘里喷嘴的侧管(第二物料入口和催化剂入口)分别输入烷基化的两种新鲜原料，用于调控原料摩尔比，另通过轻、重组分的循环，增加了液体碰撞区物料之间摩尔比和催化剂浓度，有效提高了反应选择性，其中轻组分主要是芳烃类物料，重组分主要是催化剂，有效提高了撞击区催化剂浓度，提高了反应收率。

3、反应釜底部设计成倒锥体状，有利于轻重组分下降分离，有利于重组分物料的沉降，提高了催化剂在反应器底部的浓度，由于催化剂在反应器底部的浓度大，从而增加了碰撞区的催化剂浓度。

4、适用于液-液多相反应，如浓硫酸或离子液体催化的二甲苯-苯乙烯烷基化反应等，实现了两种或两种以上物料与催化剂之间的碰撞混合和快速反应。

5、结构稳定，使用寿命长。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图。

图中：1.反应釜、2.轻组分循环泵、3.循环管线、4.文丘里喷嘴、5.第二物料入口、6.安全泄放口、7.轻组分循环口、8.备用口、9.撞击腔、10.重组分循环口、11.第一物料入口、12.催化剂入口、13.文丘里喷嘴、14.循环管线、15.换热器管、16.重组分循环泵、17.阀体Ⅰ、18.阀体Ⅱ。

具体实施方式

如图1所示，该撞击流混合反应器，包括反应釜1，所述反应釜1上部为圆柱体状、下部为倒锥体状。所述反应釜1内对称设有两个文丘里喷嘴13、4，两个文丘里喷嘴13、4的喷口相对且分别为重组分循环口10和轻组分循环口7，所述反应釜1内另设有横向布置的圆筒状撞击腔9，所述重组分循环口10和轻组分循环口7被圆筒状撞击腔9环绕其中，所述圆筒状撞击腔9的中心线与两个文丘里喷嘴4、13的轴心线重合。所述反应釜1上部设有第一物料入口11，用于投入所需摩尔数较大的第一物料，设置所述轻组分循环口7的文丘里喷嘴4的侧壁上开设有第二物料入口5，用于加入所需摩尔数较小的第二物料，设置所述重组分循环口10的文丘里喷嘴13的侧壁上开设有催化剂入口12，用于补充新鲜催化剂。所述反应釜1底部由上至下依次设有用于控制重组分物料循环的阀体Ⅰ17、用于控制反应后物料排放的阀体Ⅱ18，所述阀体Ⅰ17的出口和设置所述重组分循环口10的文丘里喷嘴13之间设有重组分循环泵16和循环管线14，所述反应釜1中部对应物料液面以下的位置与设置所述轻组分循环口7的文丘里喷嘴4之间设有轻组分循环泵2和循环管线3，即轻组分循环泵2的入口管线始终处于反应物料液面以下，重组分循环泵16的入口管线位于阀体Ⅰ17和阀体Ⅱ18之间。

为方便检修和其他用途，所述反应釜1顶部中心设有备用口8。为泄放反应过程中有可能产生的内部压力，保证设备在安全压力范围内运行，所述反应釜1顶部另设有安全泄放口6。为加热物料或排除反应热，所述反应釜1内下部设有通入热媒或冷媒的换热器管15，从而有效控制反应温度在合理范围，保证产品质量，本实施例中，所述换热器管15呈螺旋管状。

工作过程：首先，在保持反应釜1底部的阀体Ⅰ17和阀体Ⅱ18关闭状态下，将第一物料通过第一物料入口11加入反应釜1，其中第一物料为反应物料中所需摩尔数较大的物料，加料完毕后，关闭第一物料入口11，打开阀体Ⅰ17，开启重组分循环泵16和轻组分循环泵2，并按比例通过催化剂入口12吸入催化剂、通过第二物料入口5吸入第二物料，物料再经轻组分循环口7和重组分循环口10在撞击腔9内碰撞，这样可以保证撞击腔9内有较大的第一物料与第二物料摩尔比，并和催化剂较好接触；碰撞完毕的液体靠重力沉降，由于催化剂比重大，在反应釜1底部富集，并经由重组分循环泵16再次循环进入撞击腔9；反应需要控温时可通过换热器管15通入冷媒或热媒实现；催化剂和第二物料连续加入反应体系，加完后，再反应一段时间，中控分析合格后可停止反应，关闭重组分循环泵16和轻组分循环泵2，并打开反应釜1底部的阀体Ⅰ17和阀体Ⅱ18，放出物料。