CN101247886A - 用于流体-液体反应的方法和设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于包括气－液和液－液反应的流体－液体反应的方法和设备。所述方法和设备适合于混合流体相物质和液相物质以促进在所述相态之间的化学反应。所述设备包括具有多个孔板和流量控制装置的反应器容器，其启动和保持反应器容器内部的流体－液体混合物的均匀混合和有效分散。

Description

用于流体-液体反应的方法和设备
技术领域
本发明涉及一种用于流体-液体反应的方法和设备。
背景技术
流体-液体反应可以包括气-液和液-液反应，例如：氢化、加氢醛化、氧化、还原、氯化、除味、发酵和有氧处理；液-液反应如芳烃硝化作用中酸的使用；利用酸或者碱将腈类水解为氨化物；和利用酸或者碱来水解氨化物；酯交换作用中溶剂的使用；聚氨酯分散中熔化流体的使用；和气体水合物中过饱和流体的使用。
在批量生产中执行气液反应是众所周知的领域。上述过程通常涉及搅拌反应槽的使用，其中通过位于槽的内部具有挡板的固定位置上的一个或多个叶轮对流体进行混合。气体通过喷雾器或多个喷雾器被喷射到反应器中。
在大尺寸搅拌反应槽中叶轮的使用在混合过程引起了梯度，因此气体和液体的混合物的内部存在不均匀性，产生了很差的分散和物质转移特性，导致了质量不一致的产品。
在环境压力和室温中，可以执行某些类型的气体-液体的分批反应过程而无需催化剂。上述过程的实例是将气体输送到有氧污水处理的液体介质中，将气体输送到酵母培养或酵母再悬浮中，并将氧气输送到细菌、生物聚合物和细胞的发酵作用中的细菌和细胞中；或在碳酸饱和反应中的液体介质中消耗CO2。
某些类型的气体-液体间歇反应是在屋子或高压和高温下进行的，例如氢化、加氢醛化、氧化、除味和氯化。为了进行所述某些反应，需要某种催化剂。催化剂可以是固体或液体形式。
欧洲专利EP1076597公开了用于相分离合成(phase separatedsynthesis)的设备和方法，其中通过反应器容器不断给入水介质并且与有机液体相发生反应，为以连续的方式在环境压力和高温下的微粒的相分离合成做准备。
氢化是一种最常用的化工过程。执行该类反应的“正常”方式是通过大规模的分批生产。为了精细和特色化学工业，以及生产药品半成品的公司，这提出了许多问题：
i)机器的造价是昂贵的，并且经常无法证明设置的地点是合适的；
ii)为了“经济地”进行批量生产，生产出大量的产品；
iii)产品的交付时间是很短的；和
iv)灵活性和反应性差，因此不利于售后服务。
直到现在，一直没有可行的过程，以符合未被不足的供应链所扭曲的真实要求的有效控制小批量氢化产品成本。
发明内容
根据本发明的第一方面，提供了一种用于混合流体相物类(species)和液相物类以促进所述相之间的化学反应的设备，所述设备包括：
反应器容器；
第一供应装置，其通过所述反应器容器来供应液相物类(species)；
第二供应装置，其向所述反应器容器供应流体物类；和
多个孔板和流量控制装置，其适合于启动并保持所述反应器容器内部的流体-液体混合物的均匀混合和有效分散。
在本说明的上下文中，孔板可以理解为实质上的平板，其控制或引导包括液体和气体的流体流动。
孔板适合于执行固定挡板或往复运动搅拌器的功能。
固定挡板可以使用相同的材料形成为管式反应器的整体部分，例如在管子的任一长度和形状内部制造的玻璃周期性限制。
本发明的设备和方法涉及在不同压力和温度下可操作的流体-液体反应，按批量、半批量/分批输入或连续过程来操作。所述液体可以是溶液、纯净的液体、乳剂或液体中的微粒悬浮液。
流体相可以是气相，例如氢化作用和加氢醛化中的H2；发酵、氧化和需氧消化中的空气或O2；包括用于产生氢气的蓝菌(cyanobacteria)的水介质中的空气和CO2；以及氯化中的Cl2。
流体相可以是液相，例如芳烃硝化作用中的酸；利用酸或碱将腈类水解为氨化物；和利用酸或碱来水解氨化物；转运酯化作用中溶剂的使用；聚氨酯分散中熔化流体的使用；和气体水合物中过饱和流体的使用。
优选地，孔板是实质上的平板，其包括位于所述板的大约中心处的孔。
所述孔可以适合于赋予流体-液体混合物相当高程度的流动中不稳定性。
当流体流过反应器容器时，孔板在与其接触的流体上产生紊流并从而提供均匀混合。由孔板产生的紊流提供了更有效和更均匀的混合。
孔具有足够的尺寸以赋予流过并接触孔板的流体相当高程度的流动中不稳定性和由此的均匀混合。
优选地，设置至少一个进入端口用于将其它的反应物物类引入到反应器容器中。
孔板可以附着于至少一个支撑杆上或形成容器的一部分。支撑杆可以与反应器容器的至少一部分长度平行地设置。
优选地，在反应容器中提供催化剂。
优选地，反应器容器还包括用于改变反应器容器中的压力的压力改变装置。
优选地，压力改变装置可以在真空和1000巴之间改变压力。
优选地，第二供应装置允许用于气体受控制的添加。
优选地，第二供应装置允许利用微孔喷雾器来用于气体受控制的添加。
这促进具有更少副反应和污染的更完全的反应，因此有助于控制产品的形成。
优选地，沿反应器长度方向上添加流体的位置是可以控制的。
优选地，流量控制装置包括适合于传给反应器容器构件运动的振荡器。
优选地，所述运动是摆动。
优选地，振荡器是压力活塞。
备选地，振荡器装备有压力隔板。
备选地，振荡器装备有压力波纹管。
优选地，振荡器和反应器容器利用旋转密封来密封。
备选地，振荡器和反应器容器利用高压密封来密封。
备选地，通过气体的脉冲供应来控制气体的输入。
优选地，微孔喷雾器用于气体的供应。
优选地，催化剂是溶于液体的均相催化剂。
优选地，催化剂是多相催化剂，所述催化剂或者悬浮在液体中或者作为固体存在。
备选地，催化剂容纳在一个或多个网孔袋中，所述网孔袋附于多个孔板中的至少一个上。
孔板可以被制造成具有容纳催化剂的中空腔室。
备选地，在反应器内部的一个或多个表面上应用多相催化剂。
备选地，催化剂用作一个或多个孔板的涂层。
备选地，孔板可以被制造成已经存有催化剂。
备选地，多相催化可通过反应器容器传送。
备选地，反应器容器中包含多相和均相催化剂。
备选地，在反应器容器的各处多相催化是固定的。
所述固定的催化剂可以包括不同催化剂。
所述不同催化剂可以按选定的反应顺序布置在反应器容器中。例如，固定的催化剂可以包括选定来催化不同反应的若干不同的催化剂。
选定的反应顺序可以是递增或递减的反应次序。
备选地，所述装置还包括至少一个可操作地连接到反应器容器上的歧管。
反应器容器可以包括多个可操作地连接到至少一个歧管上的支管。
备选地，多个支管包括固定的多相催化剂，其中不同支管包括不同的催化剂。
所述设备可以装备有循环或反馈装置以允许反应器容器中的容纳物质(其已经离开了反应器容器)被反馈到反应器容器中。类似地，所述设备可以装备有循环或反馈装置以允许反应物中的容纳物质(其已经离开了供料容器)被送回到供料容器中。
根据本发明的第二方面，提供了一种用于混合流体相物类和液相物类以在所述相态之间促进化学反应的过程，所述过程包括以下步骤：
将液体反应物输入到反应器容器中；
向所述反应器容器供应流体；
向流体-液体混合物传给运动以启动和保持所述容器中混合物的均匀混合和有效分散。
优选地，反应过程是半连续的或分批进料过程。
优选地，所述过程还包括至少一个用于将其它反应物或催化剂引入到反应器容器中的端口。
优选地，所述过程还包括改变反应器容器中的压力。
优选地，所述过程还包括使压力在真空至1000巴之间变化。
优选地，所述过程还包括有选择地控制向反应器中添加流体的速度。
优选地，所述过程还包括有选择地控制沿反应器长度方向上添加流体的位置。
优选地，通过振荡器来传给运动。
备选地，脉冲式地向反应器容器供应气体。
优选地，微孔喷雾器用于气体的供应。
优选地，催化剂是溶于所述液体的均相催化剂。
优选地，催化剂或者是悬浮在液体中或者作为固体存在的多相催化剂。
备选地，所述过程还包括在反应器内部的一个或多个表面上应用所述多相催化剂。
备选地，催化剂用作至少一个孔板的涂层。
备选地，多相催化剂可传送过反应器容器。
备选地，反应器容器中包含多相和均相催化剂。
附图说明
现在将参照附图来举例描述本发明，其中：
图1是本发明反应器容器的透视图；
图2是图1的反应器组件的横剖视图；和
图3是图示用于本发明过程中的图1和图2的反应器的示意图。
图4是根据本发明一个实施例的具有歧管的蛇形流动通道的反应器的平面横剖视图；
具体实施方式
图1图示了包括竖筒3、活塞5的反应器组件1，其在该示例中装备有气锤。
沿竖筒3的长度方向布置有多个入口和出口端口，所述端口设计来允许向反应器中添加反应物和从反应器中取出产品，并且此外提供用于改变反应器的温度和压力的检测装置和方法。在图1中，图示了氢气入口7和入口/出口9以及反应物入口15、加热或冷却剂入口11和加热或冷却剂出口13、产品回流端口19、产品出口17、高和低水平传感器23和25、热偶27和pH传感器21。
图2是图1的反应器组件的横剖视图，除图1的特征之外，其还图示了沿反应器长度方向间隔的固定挡板29。此外，图示了气锤5。气锤5使用压缩空气来移动活塞，所述活塞提供了反应器竖筒中容纳物质的最初摆动。在本发明的上述示例中，活塞孔大约为50毫米，并且最大移动量大约为30毫米。流向气锤的空气决定了活塞的摆动速度。提供控制装置以控制活塞的行程长度和振动频率。
孔板可以附着到支撑杆上，所述支撑杆可以与反应器容器的至少一部分长度平行定位。反应器设计来在除大气压力以外的状况下运行，需要确保反应器组件可以在活塞反作用期间保持被加压。因此，为了稳定和保持反应器内部的压力，可以设置旋转密封或压力隔板。
图3图示了用于运行本发明气-液反应的系统。系统31可以想象地被分成三个部分，用方框32、42和54来表示。方框32示意性地图示了为准备用于本发明的液体反应物所需的材料和过程。方框42图示了具有本发明气液反应所需的其它不同仪器的反应器，且方框54图示了在发生反应后处理反应所得的产品的方式。
原料进料器连接到进料槽35上，所述进料槽装备有搅拌器41。在使用之前，提供氮气进料39以清洗进料槽。设置进料泵47用于泵送液体反应物，所述液体反应物可能或不会包含进入到反应器竖筒3中的催化剂。进料泵47可以被加压并与主反应器1的运行平衡。此外，设置排放管45用于过剩反应物的收集。
如方框42所示，反应器组件1基本上与图1和2所示的反应器组件一致。为了控制竖筒3的温度，设置加热器/冷却器28并且将其附着到热偶27(此处未图示)上。氢气源43附着到图1和2的氢气入口7和9上，并且反应物入口15附着到阀49上，所述阀允许反应物被可控制地添加到竖筒3中。还图示了孔板(孔口隔板)29，以及附着到气锤5上的活塞28，其还具有附着到其上面的压缩空气源53。产品回流入口17附着到产品泵20和产品出口19上。控制阀22也附着到产品出口上，并且该阀门允许产品从出口17中排放。控制阀22还可以被用来给反应器系统降压。
方框54图示了产品罐，所述产品罐还具有附着到其上面的空气源37和氮气源39、以及适合于搅拌所述产品罐55中的产品的搅拌器41。包括了用于使用压力过滤器等提纯装置来将任何催化剂或其它物质从产品中除去的分离装置57。
图4图示了反应器组件1的横剖视图，所述反应器组件包括具有歧管8的蛇形流动通道的反应器3。沿反应器3的长度方向上布置有固定挡板29。此外，图示了气锤5。反应物可以通过入口端15被添加到反应器3中。沿反应器3来定位歧管8。沿着歧管8，反应器3被分成具有完全不同流体通道的两个支管10和12。所述两个不同的支管包括不同的固定多相催化剂。每一种催化剂选择性地(或适合)用于特定反应。因此，进行不同的催化反应的同时，并行地在出口17a和17b处生产出不同的产品。
现在将参照使用多相固体催化剂的生物柴油的生产来描述图3的系统的使用。在反应器3中的共同溶剂中存在固体催化剂(摩尔比为1％到20％)的条件下将油脂(植物油、玉米油、向日葵油、菜籽油、棕榈油、豆油、麻疯树油(jatropha)、动物脂肪等)与甲醇混合(比例为1∶3到1∶10)。振动所述混合物并从室温加热到200℃经过1到4个小时。在此时之后，与来自油脂进料槽41和甲醇进料槽(未图示)相同比例的油脂和甲醇按任何期望的速度连续输入到反应器3中。产品是按相同速度连续从反应器3中排出到产品槽55中的生物柴油和甘油的混合物。一小部分混合物可以被再循环回到反应器3中。固体催化剂保持悬浮在反应器3中。然后产品流被转入到产品槽55中，在所述产品槽中更重的甘油层从混合物中分离出来。在从所述混合物的上层蒸馏出过剩的甲醇和共同溶剂之后就得到生物柴油。另外，应用分离塔以便连续地进行将生物柴油从甘油中的分离操作。
另外，可以在高压下进行反应，在所述条件下，可以缩短反应时间。可以在没有共同溶剂下进行反应。
现在将参照用于照片显影剂主要成分的连续制造的氢化反应的产品来描述图3的系统的使用。
首先利用氮气清洗反应器3、进料槽41和产品槽55。然后打开进料槽并在环境压力下装入多相催化剂、半成品和溶剂。然后使用搅拌器41搅拌进料槽一定数量的时间并打开阀门49以允许向反应器3中添加进料到一预定水平。
此后，开始使用气动活塞5振动反应器中容纳的物质，并且使用氮气将反应器、进料槽和产品槽加压到3巴。使用热水将反应器的温度提高到38℃和42℃之间以为了将反应器的温度稳定在40℃左右。
下一步是按预定流速接通气态氢的进料，其允许气体渗出以将系统的压力稳定在3巴，以便利用氢气来替换反应器3中的氮气。在一个反应时间内(在该情况下，是在3巴压力和48℃到52℃的温度下一到两个小时)在反应器内部发生氢化反应。
可以通过同时打开阀门以按预置速度让进料进入反应器并让产品离开反应器来获得连续的氢化作用。
所述设备可以在半批量或批量过程中连续地运行。在该进料批量生产中，分批添加液体并且通过所述液体输送流体以提供有效率的和生效的混合。在半批量过程中提供产品的再循环和/或未使用的反应物。
所述设备和方法适合于使用在有水和无水反应中和气-液与液-液反应中。
由于均匀混合，本发明能够缩短反应时间、加快化学反应、实现有效分散并提高物质转移速度，并且适合于加氢醛化、氧化、氯化和包括氢化作用的还原反应。在当前过程中，多相催化剂是悬浮在液相中的。此外，设想了本发明的一个或多个实施例，其中在反应器的内部使用了多相催化剂。
设想的所述多相催化剂可以被应用到配置有一个或多个挡板的反应器容器的内表面上。催化剂可以用作挡板的涂层，或催化剂袋可以附着到一个或多个挡板上，或挡板可以被制造成具有包含催化剂的中空腔室。催化剂可以放置在附着到一个或多个挡板上的网孔袋中。
此外(或可选择地)，催化剂可以悬浮在反应器容器中。
在反应器容器的各处多相催化剂是固定的。所述固定的催化剂可以包括按选定的反应顺序布置在反应器容器中的不同催化剂。例如，选定的顺序可以是递增或递减的反应次序。可以策略性地放置催化剂以提供预定的反应程序并促进“有机物”的酶促反应。固定催化剂的使用消除了将催化剂从反应流竖筒反应中分离的需要。
在设备的反应器容器的一个实施例中还包括连接到反应器容器上的歧管。所述歧管将反应器容器分成若干支管。不同的支管包括不同的固定多相催化剂。每一种催化剂可以选择性地(或适合)用于特定反应。这允许同时进行不同的催化反应，并行地生产超过一种类型的产品。
本发明更进一步的改进能够将均相催化剂引入到进料中，所述进料被引入反应器3中以用于在振动挡板反应器中的流体液体反应，如参照图1和2所描述的。本发明同时还允许在反应器内部实现多相和均相催化剂重组的可能性。此外，可以同时使用均相和多相催化剂来控制温度和压力。
如参照图1至3所描述的本发明还可以被用在半批量/分批进料操作中。这样的话，液体进料可以处于相对于所述流体的逆流布置中。这样，振动挡板反应器的使用允许更大程度地控制化学过程，同时无需连续振动的挡板反应器的全长，需要所述反应器输送假设的平推流动。
本发明更进一步的改进是在批量、半连续/分批进料和连续运行中执行不存在催化剂的类似类型反应的灵活性，例如：关于多胺的碳酸饱和过程；使用碱或酸将腈水解为氨化物；使用碱或酸水解氨化物；芳烃硝化作用中的酸。
在该分批进料的连续操作中，产品是固体形式的，因此在回流管道中固体被悬浮并沿反应器传送，固体的含量可以高达50％，所述回流管道被用在分批进料的反应器和连续反应器的产品管中。在该类反应器中获得的均匀的和增强了的混合产生了显著的固体悬浮，并且其可以在有振动或没有振动的挡板管中传送。
在上述所有情况中，所使用的反应器容器确保了反应物有效混合和分散，并且很好地控制反应条件以提供和控制所制造产品的反应的类型、形状、尺寸和均匀性。
通常，良好的混合(其中可以获得平推流动)和很好的物质传递特性的结合产生了非常有效的反应器。这能够使在连续方式中的反应时间显著缩短，其反应时间比传统过程快大约80％。
具有更有效的及均匀的混合和好得多的物质传递速度的反应器避免了放大和允许反应器变得更小(30-40倍)的要求。这降低了投资费用、空间及其它经常开支的要求，并且更小的机器具有更少的生产费用。另外，机器可以是橇装式的和便携式的。
在此可以进行改良和改进而不脱离本发明的范围。

Claims (57)

1.一种用于混合流体相物类和液相物类以促进所述相态之间连续地化学反应或物理接触的设备，所述设备包括：
反应器容器；
第一供应装置，其通过所述反应器容器供应液相物类的进料；
第二供应装置，其向所述反应器容器供应流体物类；和
适合于启动和保持所述反应器容器内部的流体-液体混合物的均匀混合和有效分散的多个孔板和流量控制装置。
2.如权利要求1所述的设备，其中所述孔板适合于执行固定挡板的功能。
3.如权利要求1所述的设备，其中所述孔板适合于执行往复运动搅拌器的功能。
4.如前述任一权利要求所述的设备，其中所述孔板是包括位于所述板的大约中心处的孔的实质上的平板。
5.如权利要求4所述的设备，其中所述孔适合于赋予流体-液体混合物相当高程度的流动中不稳定性。
6.如前述任一权利要求所述的设备，其中设置至少一个为将其它反应物物类引入到所述反应器容器中的进入端口。
7.如前述任一权利要求所述的设备，其中在所述反应器容器中提供催化剂。
8.如前述任一权利要求所述的设备，其中所述反应器容器还包括用于改变所述反应器容器中的压力的压力变换装置。
9.如权利要求8所述的设备，其中所述压力变换装置可以使压力在真空和1000巴之间改变。
10.如前述任一权利要求所述的设备，其中所述第二供应装置用于气体受控制的添加。
11.如前述任一权利要求所述的设备，其中所述第二供应装置允许利用微孔喷雾器进行气体受控制的添加。
12.如前述任一权利要求所述的设备，其中沿所述反应器的长度方向上添加流体的位置是可以控制的。
13.如前述任一权利要求所述的设备，其中所述流量控制装置包括适合于向所述反应器容器构件传给运动的振荡器。
14.如权利要求13所述的设备，其中所述运动是振动。
15.如权利要求14所述的设备，其中所述振荡器是压力活塞。
16.如权利要求13或15所述的设备，其中所述振荡器装备有压力隔板。
17.如权利要求13或15所述的设备，其中所述振荡器装备有一压力波纹管。
18.如权利要求13到17所述的设备，其中利用旋转密封来密封所述振荡器和所述反应器容器。
19.如权利要求13到17所述的设备，其中利用高压密封来密封所述振荡器和所述反应器容器。
20.如前述任一权利要求所述的设备，其中通过气体的脉冲供应来控制气体的输入。
21.如前述任一权利要求所述的设备，其中微孔喷雾器被用于气体的供应。
22.如权利要求7所述的设备，其中所述催化剂是溶于所述液体的均相催化剂。
23.如权利要求7所述的设备，其中所述催化剂是悬浮在所述液体中或以固体存在的多相催化剂。
24.如权利要求7和23所述的设备，其中所述催化剂容纳在一个或多个网孔袋中，所述网孔袋附着到至少一个孔板上。
25.如权利要求7、23和24所述的设备，其中所述催化剂悬浮在所述反应器容器中。
26.如权利要求7和权利要求23到25所述的设备，其中所述孔板被制造成具有包含催化剂的中空腔室。
27.如权利要求7和权利要求23到26所述的设备，其中所述多相催化剂被用于所述反应器内的一个或多个表面。
28.如权利要求7和权利要求23到27所述的设备，其中所述多相催化剂被用作至少一个孔板的涂层。
29.如权利要求28所述的设备，其中所述孔板被制造成已经存有催化剂。
30.如权利要求7和23到29所述的设备，其中所述多相催化剂可传送过所述反应器容器。
31.如权利要求7和22到30所述的设备，其中多相和均相催化剂两者包含在所述反应器容器中。
32.如权利要求7和23到29所述的设备，其中所述多相催化剂在整个所述反应器容器是固定的。
33.如权利要求32所述的设备，其中所述固定催化剂包括不同的催化剂。
34.如权利要求33所述的设备，其中不同的催化剂按所选定的反应顺序布置在所述反应器容器中。
35.如权利要求34所述的设备，其中所选定的反应顺序是反应的升序。
36.如权利要求34所述的设备，其中所选定的反应顺序是反应的降序。
37.如前述任一权利要求所述的设备，还包括至少一个可操作地连接到所述反应器容器上的歧管。
38.如权利要求37所述的设备，其中所述反应器容器包括多个可操作地连接到至少一个歧管上的支管。
39.如权利要求38所述的设备，其中所述多个支管包括固定的多相催化剂，并且其中不同的支管包含不同的催化剂。
40.如前述任一权利要求所述的设备，其中所述设备装备有循环或反馈装置以允许反应器槽中的容纳物质被送回到所述反应器容器内，所述容纳物质已经离开了所述反应器容器。
41.一种用于混合流体相物类和液相物类以促进所述相态之间连续地化学反应或物理接触的过程，所述过程包括以下步骤：
将液体反应物输入到反应器容器内；
向所述反应器容器供应流体；
向流体-液体混合物传给运动以启动和保持所述容器中混合物的均匀混合和有效分散。
42.如权利要求41所述的过程，其中所述反应过程是连续的、半连续的或分批进料的过程。
43.如权利要求41或42中任一项所述的过程，其中所述过程还包括将其它的反应物物类或催化剂引入到所述反应器容器中。
44.如权利要求41到43中任一项所述的过程，其中所述过程还包括改变所述反应器容器中的压力。
45.如权利要求41到44中任一项所述的过程，其中所述过程还包括在真空到1000巴之间改变所述压力。
46.如权利要求41到45中任一项所述的过程，其中所述过程还包括有选择地控制将流体添加到所述反应器中的速度。
47.如权利要求41到46中任一项所述的过程，其中所述过程还包括有选择地控制沿所述反应器的长度方向上添加所述流体的位置。
48.如权利要求41到47中任一项所述的过程，其中通过振荡器来传给所述运动。
49.如权利要求41到48中任一项所述的过程，其中向所述反应器容器脉冲式地供应气体。
50.如权利要求41到49中任一项所述的过程，其中微孔喷雾器用于气体的供应。
51.如权利要求43所述的过程，其中所述催化剂是溶于所述液体的均相催化剂。
52.如权利要求43所述的过程，其中所述催化剂是悬浮在所述液体中或以固体存在的多相催化剂。
53.如权利要求43和权利要求52所述的过程，其中所述多相催化剂用于所述反应器内部的一个或多个表面。
54.如权利要求43、52和53所述的过程，其中所述催化剂用作至少一个孔板的涂层。
55.如权利要求43和52到54所述的过程，其中所述多相催化剂可传送过所述反应器容器。
56.如权利要求43和52到55所述的过程，其中多相和均相催化剂两者被包含在所述反应器容器中。
57.一种如参照附图在上文中所描述的设备。
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Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102172485A (zh) * 2011-03-25 2011-09-07 天津华迈环保设备有限公司 一种喷淋式流体混合装置
CN102818879A (zh) * 2012-07-05 2012-12-12 中国计量科学研究院 湿度发生器的饱和装置及方法
CN106268561A (zh) * 2015-06-12 2017-01-04 中国石油化工股份有限公司 气体水合物生成装置
CN108014733A (zh) * 2018-01-23 2018-05-11 邱洪 超声波催化的连续流板式反应器
CN111057600A (zh) * 2019-12-26 2020-04-24 郑州大学 一种水热炭化一体化工艺设备
WO2021056272A1 (zh) * 2019-09-25 2021-04-01 凯莱英生命科学技术(天津)有限公司 连续化气液反应装置及含有其的连续化气液反应系统
CN114534659A (zh) * 2022-03-17 2022-05-27 樟树市狮王生物科技有限公司 一种聚赖氨酸生产用管式反应装置及其使用方法

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB0523245D0 (en) * 2005-11-15 2005-12-21 Nitech Solutions Ltd Improved apparatus and method for applying oscillatory motion
NO20055456L (no) * 2005-11-17 2007-05-18 Fluens Synthesis As Kontinuerlig stromningsreaktor
GB0614810D0 (en) 2006-07-25 2006-09-06 Nitech Solutions Ltd Improved apparatus and method for maintaining consistently mixed materials
GB0724179D0 (en) * 2007-12-11 2008-01-23 Ct For Process Innovation The Fermentation process
ITPD20120123A1 (it) 2012-04-20 2013-10-21 Serichim S R L Reattore chimico multifunzionale
KR101668548B1 (ko) 2012-05-11 2016-10-21 사우디 아라비안 오일 컴퍼니 에틸렌 올리고머화 방법
US9187388B2 (en) 2012-09-05 2015-11-17 Saudi Arabian Oil Company Olefin hydration process using oscillatory baffled reactor
US10155707B2 (en) 2012-09-05 2018-12-18 Saudi Arabian Oil Company Olefin hydration process using oscillatory baffled reactor
GB2522599B (en) 2014-07-27 2016-01-27 Impact Lab Ltd Process for separating materials
RU2625980C1 (ru) * 2016-09-19 2017-07-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный технологический институт (технический университет)" Способ получения суспензии высокодисперсных частиц неорганических и органических материалов и аппарат для его осуществления
CN114797738B (zh) * 2022-04-30 2024-04-02 兰升生物科技集团股份有限公司 改进的管式反应器、使用该管式反应器的生产设备及使用它们制备磺酰基化合物的方法

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
NL296909A (zh) * 1962-08-22
CH523711A (de) * 1967-06-13 1972-06-15 Ceskoslovenska Akademie Ved Einrichtung für den Kontakt von mindestens zwei flüssigen Phasen
US4100212A (en) * 1969-12-23 1978-07-11 Societa'italiana Resine S.P.A. Process for chlorinating linear paraffins
BE759400A (en) * 1970-11-25 1971-04-30 Gershenovich Abram I Cocurrent gas/liquid reactor
US3808126A (en) * 1971-11-26 1974-04-30 Sterling Drug Inc Wet oxidation
US3855368A (en) * 1972-04-26 1974-12-17 Ceskoslovenska Akademie Ved Apparatus for bringing fluid phases into mutual contact
SU591539A1 (ru) * 1975-10-03 1978-02-05 Всесоюзное научно-производственное объединение целлюлозно-бумажной промышленности Установка дл обработки лигноцеллюлозного материала
EP1076597B1 (en) * 1998-04-28 2002-06-26 Heriot-Watt University Method and apparatus for phase separated synthesis
CN1444504A (zh) * 2000-05-31 2003-09-24 亨茨曼国际有限公司 连续制备含异氰酸酯的聚氨酯预聚物的方法及单元

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102172485A (zh) * 2011-03-25 2011-09-07 天津华迈环保设备有限公司 一种喷淋式流体混合装置
CN102818879A (zh) * 2012-07-05 2012-12-12 中国计量科学研究院 湿度发生器的饱和装置及方法
CN102818879B (zh) * 2012-07-05 2014-12-31 中国计量科学研究院 湿度发生器的饱和装置及方法
CN106268561A (zh) * 2015-06-12 2017-01-04 中国石油化工股份有限公司 气体水合物生成装置
CN108014733A (zh) * 2018-01-23 2018-05-11 邱洪 超声波催化的连续流板式反应器
WO2021056272A1 (zh) * 2019-09-25 2021-04-01 凯莱英生命科学技术(天津)有限公司 连续化气液反应装置及含有其的连续化气液反应系统
CN111057600A (zh) * 2019-12-26 2020-04-24 郑州大学 一种水热炭化一体化工艺设备
CN111057600B (zh) * 2019-12-26 2020-12-11 郑州大学 一种水热炭化一体化工艺设备
CN114534659A (zh) * 2022-03-17 2022-05-27 樟树市狮王生物科技有限公司 一种聚赖氨酸生产用管式反应装置及其使用方法
CN114534659B (zh) * 2022-03-17 2024-03-01 樟树市狮王生物科技有限公司 一种聚赖氨酸生产用管式反应装置及其使用方法

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Publication number Publication date
EP1907113A1 (en) 2008-04-09
US20100216631A1 (en) 2010-08-26
BRPI0611709A2 (pt) 2019-09-10
GB0512794D0 (en) 2005-07-27
CA2613229A1 (en) 2006-12-28
GB0612489D0 (en) 2006-08-02
GB2427372A (en) 2006-12-27
WO2006136850A1 (en) 2006-12-28

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