一种液-液分形混合装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及一种液-液分形混合装置，尤其是一种用于一种液相的粘度较大 或者与另外一种液相的密度相差较大的液-液分形混合装置。
【背景技术】
[0002] 当液-液两相或多相同时存在于反应系统时，其混合效果对反应的转化率和选择 性具有重要影响，尤其是当一种液相的粘度较大或者与其他相密度相差较大时，液-液两 相或多相很难直接通过简单的混合器而达到均匀混合的目的。
[0003] 硫酸催化的烷基化反应就是这种常见的混合物系，粘度和密度相对较大的浓硫酸 与烃原料的混合效果是制约烷基化反应的关键因素之一，对产物的辛烷值、酸的损耗量、烷 烯比等均有重要影响。目前用于烷基化反应系统的混合装置主要有喷射混合器、搅拌器和 静态混合器，用于工业化生产的主要是搅拌器和静态混合器。
[0004] 专利US543799公开了一种烷基化反应原料的混合方法，在预混合区内，异丁烷由 喷射器喷出与硫酸混合形成乳化液，烯烃在反应区与来自预混合区的乳化液进行逆向接 触，实现最终混合。但该方法在远离喷射器的区域易形成死区，同时异丁烷在喷入硫酸溶液 时，会由于液体撞击导致液相温度升高，不利于烷基化反应进行，且该方法仅适用于小型反 应器。
[0005] 专利CN2790575Y公开了一种卧式搅拌反应器，用于硫酸催化的烷基化反应，与专 利US3759318类似，通过在反应器内部引入机械转动设备，采用电力驱动搅拌器，实现酸烃 的充分混合。但该方法对于搅拌器与反应器连接处的机械密封效果要求较高，生产负荷处 于固定状态，且反应器结构复杂，成本造价较高，能源消耗费用大。
[0006] 专利CN101104570A说明书中提到了一种用于烷基化反应器内的由一个分散混合 器组成的静态混合体系，该分散混合器包含金属丝网和含有空隙空间大于50%体积的接触 性结构的填料，在专利CN100337721C中公开了一种用于静态混合系统的接触构造，包括与 多丝组分编织在一起的金属丝网或与多丝组分缠绕的金属丝网。
[0007] 上述静态混合器是一种没有机械转动的填料式结构，流体在经过静态混合器时， 被分割成很多的细微流股，最终甚至会被分割成为微小的液滴，通过两相流体的微观接触， 从而实现液相物料的高效混合。但也存在以下不足：1、当酸烃物料在进入静态混合器前，若 物料初始分布不均，静态混合器内容易发生严重的偏流或两相物料再进入静态混合器进行 微观接触前已经形成分离，实际微观情况为单相物料切割的现象，都无法达到预期的混合 效果；2、构成静态混合体系的填料由于是采用特殊设计的多丝组分与金属丝的混编结构， 成本造价较高。 【实用新型内容】
[0008] 本实用新型的目的在于克服上述现有技术的不足之处而提供一种混合分布效果 较好、结构简单、拆装方便、空间利用率高、成本造价较低的液-液两相分形混合装置。
[0009] 为实现上述目的，本实用新型采取的技术方案为：一种液-液分形混合装置，包括 反应器、分形分布器A、分形分布器B、分配盘和填料，所述分形分布器A、分形分布器B、分配 盘和填料按照从上到下的顺序依次设于所述反应器中；
[0010] 所述分形分布器A包括进料管A、环管、分布管和软管，所述进料管A的上端与所述 反应器的上端连通并设有开口，所述进料管A的下端与所述环管垂直连通，所述环管的下 端设有多个分布管，所述分布管的下端通过软管与分配盘上的A进料口连通；
[0011] 所述分形分布器B包括进料管B、一级分布管和二级分布管，所述进料管B穿过所 述分形分布器A的环管中空部分与所述反应器的上端连通并设有开口；所述一级分布管包 括一级水平管、与所述一级水平管垂直连接的一级竖直管，所述一级水平管与所述进料管B 垂直连通；所述二级分布管包括二级水平管和二级竖直管，所述二级水平管通过弯头和短 接与所述二级竖直管连接，所述二级水平管与所述一级分布管中的一级竖直管垂直连通； 所述二级分布管的二级竖直管下端与分配盘上的B进料口连通；
[0012] 所述分配盘从上至下依次包括进料盘、上层流道盘和下层流道盘，所述进料盘上 设有多个A进料口和B进料口；所述上层流道盘和下层流道盘上均设有呈多级H型分布的 凹槽式流道，所述上层流道盘上的流道与所述进料盘上的B进料口连通，所述下层流道盘 上的流道与所述进料盘上的A进料口连通；所述上层流道盘上的流道出口与所述下层流道 盘上的流道出口对应相通。
[0013] 上述所述液-液分形混合装置，主要由反应器、分形分布器A、分形分布器B、分配 盘和填料构成，分形分布器A、分形分布器B、分配盘和填料按照从上到下的顺序依次设于 所述反应器中。使用时，两种粘度或密度相差较大的液体分别从分形分布器A的进料管A、 分形分布器B的进料管B分别进入到分形分布器A和分形分布器B中。进入到分形分布器 A中的液体，经由进料管A流入与所述进料管垂直连通的环管中，并进一步流入到环管下端 设置的多个分布管中，然后通过与所述分布管下端连接的软管流入到分配盘的A进料口。 进入到分形分布器B中的液体，经由进料管B流入与所述进料管B连接的一级分布管中，并 进一步流入到与所述一级分布管连接的二级分布管中，然后经由二级分布管流入到分配盘 的B进料口。因为所述分配盘包括上层流道盘和下层流道盘，且上层流道盘和下层流道盘 上均设有呈多级H型分布的凹槽式流道，因此流入到分配盘B进料口的液体流入到与所述 B进料口连通的上层流道盘上，并经过上层流道盘上的流道得以分形分布，最后流入所述上 层流道盘的流道出口；流入到分配盘A进料口的液体流入到与所述A进料口连通的下层流 道盘上，并经过下层流道盘上的流道得以分形分布，最后流入所述下层流道盘的流道出口。 由于所述上层流道盘上的流道出口与所述下层流道盘上的流道出口对应相通，因此，分别 流入到上层流道盘流道出口的液体和下层流道盘流道出口的液体在流道出口处初步混合， 然后进入到设于所述分配盘下方的填料中，两种液体在通过填料时完成最终混合并伴随反 应发生。
[0014] 上述所述液-液分形混合装置，通过分形分布器A、分形分布器B和分配盘实现两 种流体在反应器内的独立分布，且分布效果好，有效避免了在下方填料内发生严重的偏流 现象，同时防止两种液体在不适宜地条件下过早接触而诱导反应发生。
[0015] 本实用新型所述液-液分形混合装置，专用于高粘度或密度相差较大的液液两相 混合系统，尤其专用于硫酸催化的低温烷基化反应系统。
[0016] 作为上述技术方案的改进，所述分形分布器A包括两个进料管A，所述多个分布管 均匀分布在所述环管的下端。所述分形分布器A包括两个进料管A时，两个进料管A均可 用于液体的进料，这种情况下可将物料通过两个进料管A同时向分形分布器A中进料，可使 物料分布的更加均匀，提高混合效率。所述多个分布管均匀分布在所述环管的下端时，可使 得进入环管的液体能够均匀的通过其下端设置的多个分布管，液体得以更加有效地分散， 液体分形分布更加均匀。
[0017] 作为上述技术方案的改进，所述环管由多段相通的圆弧管道连接而成。所述环管 采用多段相同的圆弧管道连接构成，使得所述环管便于安装、拆卸，使用起来更加灵活方 便。
[0018] 作为上述技术方案的改进，所述环管的环形外径与所述反应器的内直径比为 0. 5~0. 8 ;所述分布管的长度为0. 04~0. 08m，所述多个分布管的流通截面积之和与所述 环管的流通截面积比为0. 6~1. 2。将所述环管的环形外径与所述反应器的内直径的比设 计为0. 5~0. 8,可使得环管下端的分布管在反应器直径上均匀对称分布，通过软管与分配 管上的进料口连接，确保分布管到A进料口的距离近似相等，从而保证进入分形分布器A中 的液体到达分配盘的A进料口的时间近似相同，达到液体均匀分布的效果。将所述分布管 的长度设计为〇. 04~0. 08m，可方便软管的连接固定。将所述多个分布管的流通截面积之 和与所述环管的流通截面积比设计为〇. 6~1. 2,可使得进入分形分布器A的液体在平衡阻 力损失后仍保持均匀流速，同时可避免液相在二级分布管中发生偏流，达到均匀分布的效 果。
[0019] 作为上述技术方案的改进，所述圆弧管道的管径与所述反应器的内半径比为 0· 07 ~0· 1〇
[0020] 作为上述技术方案的改进，所述分形分布器B的一级分布管均勾分布在所述进料 管B的四周，所述二级分布管均勾分布在所述一级分布管的四周。所述一级分布管和二级 分布管分别均勾的分布在所述进料管B和所述一级分布管的四周，使得进入到分形分布器 B中的液体能够均匀分形分流，避免了偏流等现象的发生。
[0021] 作为上述技术方案的改进，所述分形分布器B中的一级水平管和一级竖直管的管 径相同；所述二级水平管和二级竖直管的管径相同。所述一级分布管中的一级水平管和一 级竖直管的管径设计的相同，可使得流入到分形分布器B中的液体能够均匀的流过一级分 布管，进而流入到二级分布管中。所述二级分布管的二级水平管和二级竖直管的管径也设 计的相同，更有利于流入到分形分布器B中的液体在其中得以均匀分形分流。
[0022] 作为上述技术方案的改进，所述分形分布器B中一级分布管的一级水平管长度