CN1048413C - 包括液体蒸发过程的化学反应方法 - Google Patents

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Abstract

进行气相化学反应之前，在升高压力下借助第二种化合物蒸发易于降解的液相有机化合物。本发明一实施方案中，通过在蒸发器(30)(图2)中共蒸发两种化合物的混合物来实现蒸发。另一实施方案(图5-7)，将第一种化合物(146、148)喷入热气流并雾化成液滴，然后在热气流内蒸发。利用第二种化合物(160、162)帮助雾化过程和/或吹除热表面上第一种化合的的雾化液滴，否则，如使第一种化合物的液滴与该热表面接触，则其易于降解。

Description

包括液体蒸发过程的化学反应方法
本发明是关于包括一种液相有机化合物蒸发过程的化学工艺方法，所述液相有机化合物在该方法中将进行化学反应。本发明特别适用于常压下充分蒸发，但在高压下蒸发时，随着化合物沸点(或始沸点)升高而易于降解的那些有机化合物。
例如，在升高的压力下蒸发三氯乙烯时，当其沸点高于150℃时，形成降解产物。该降解产物堵塞热交换表面，损害操作性能(蒸发效率)。此外，三氯乙烯降解导致生成不需要的化学物种，这些物种气化后进入反应，耗损蒸发的三氯乙烯。
在氟化反应催化剂存在下，使三氯乙烯与超过化学计量用量的HF反应，可以制备如1，1，1-2-四氟乙烷等化合物。当上述反应在升高压力下进行时(这样做是十分有利的，因为可使工艺设备排紧凑)，在使三氯乙烯充分蒸发方面出现了问题。
本发明的第一个方面是提供一种进行包括第一种有机化合物的化学反应的工艺方法，所述第一种有机化合物已从液相中，在使该纯化合物的液相形式易于降解的条件下蒸发出来，其特征在于所述第一种化合物从液相中的蒸发过程是借助第二种化合物，以抑制该第一种化合物降解的方式进行的。
化学反应可以是其中两种化合物都是反应物的化学反应，如三氯乙烯与氟化氢的氟化反应。但也不排除不用第二种化合物作反应物主要或次要的)的化学反应，如涉及在异构化催化剂存在下，蒸发的含氯烃异构化的化学反应，如HCFC 123a异构化成HCFC 123的反应。
本发明限定的各个方面都特别适用于卤代烃(所用该术语包括含氢的卤代化合物)的蒸发过程，且更具体地，适用于含氯烃如氯乙烯类如三氯乙烯和全氟乙烯和氯乙烷类如1，1，1，2-四氯乙烷和1，1，2，2-四氯乙烷的蒸发过程。
术语“降解产物”包括在特定化学反应中不希望存在的所述有机化合物的衍生物。例如，就1，1，2，2-四氟乙烷而言，化学反应可能是将其转变成1，1，2-三氯-2-氟乙烷的反应，但在液相中高温下(如接触到热的金属表面)，其可能易于转变成三氯乙烯。此时，就本发明目的而言，可将三氯乙烯视作1，1，2，2-四氟乙烷的降解产物。
第二种化合物在用于抑制第一种化合物的降解过程时，可以是液相或气相的。在液相情况下，可通过共同蒸发与第二种化合物混合的第一种化合物达到抑制降解的作用。
本发明的第二个方面是提供一种在升高压力下进行化学反应的工艺方法，包括在升高的压力条件下，使作为反应物之一且在上述条件下蒸发时易于降解的一种液相有机化合物蒸发，使该蒸发的化合物与至少另一种反应物在气相中及能使反应进行的条件下反应，其特征是通过改变该有机化合物的沸腾特性，使蒸发过程可以在降低的温度下进行，以避免或大大减少降解产物的生成。
优选的，通过共蒸发该有机化合物与可能作为一种反应物的另一化合物的混合物来改变该化合物的沸腾特性。加入到所述有机化合物中的化合物最好是能够形成沸点最低的共沸混合物的那种化合物。一般地，第二种化合物的沸点低于第一种化合物的沸点。
本发明的另一个方面是提供一种在升高压力下，进行含氯烃化合物氟化反应的工艺方法，包括使化合物在升高压力条件下蒸发，在该条件下，该化合物本身具有的沸点使得如果在该沸点下蒸发该化合物，则蒸发过程将伴随有该化合物的降解，以及使该蒸发的化合物与一种氟化剂在气相中及可使反应进行的条件下反应，其特征是通过选择氟化氢作氟化剂并通过共蒸发含氯烃化合物与氟化氢的混合物进行含氯烃的蒸发过程，使得含氯烃化合物/HF混合物的沸点温度保持在蒸发过程中含氯烃化合物降解大大减少。
优选的含氯烃化合物是氯乙烯如三氯乙烯或全氯乙烯，或氯乙烷如1，1，1，2-四氟乙烷或1，1，2，2，-四氯乙烷。
本发明的另一个方面是提供一种进行包括蒸气相中化学反应的工艺方法，其中在反应前使含卤烃在升高压力条件下蒸发，在该条件下该化合物本身的沸点使得如果在该沸点下蒸发该化合物，则蒸发过程将伴随有该化合物的降解，其特征是使该含卤烃与氟化氢的混合物共蒸发，由此使含卤烃化合物/HF混合物的沸点温度保持在蒸发过程中明显减少含卤烃化合物降解的水平上。
一般，降解至少减少50wt％，即生成的降解产物的量比该纯的含卤烃在所述升高压力条件下的沸点蒸发将生成的降解产物的量至少少5.0wt％。
化学反应的一种实施方案可能包括含卤烃化合物的异构化，如1，2-二氯-1，2，2-三氟乙烷(HCFC 123a)气相异构化成更稳定的1，1-二氯-2，2，2-三氟乙烷(HCFC 123)。
本发明的另一实施方案中，化学反应可能包括含卤烃如氯乙烷或氯乙烯的氟化反应，其中含氯烃与HF一起共蒸发，且HF也可作为氟化剂。举例而言，氯乙烯可包括三氯乙烯，反应是包括三氯乙烯氟化过程的反应。业已发现，虽然三氯乙烯在升高压力下蒸发，一般将生成降解产物，但三氯乙烯与HF混合共蒸发则明显地改变了沸点，使得即使添加少量HF，就可在升高压力条件下有效蒸发三氯乙烯，而无任何明显的三氯乙烯降解产物产生。
如果氯乙烯包括三氯乙烯，进行氟化反应的升高压力一般高于三氯乙烯沸点为150℃，优选180℃时的压力。通常三氯乙烯的蒸发温度稍低于其加入的工艺物流的温度，这样做的好处是，如此添加的三氯乙烯对该工艺物流产生冷却作用。
本发明的上述各个方面主要涉及进行液相有机化合物的蒸发过程，使得生成的蒸气直接加入以利用该化合物的蒸气态。本发明的下述各方面涉及将液态的有机化合物加入利用该化合物的工艺方法，其中该化合物通过与一在热表面附近的热气流接触而蒸发，但如使该化合物的液滴与该热表面接触停留，则该化合物易于降解。
特别地，本发明的下述方面涉及包括一热气流与一有机化合物接触的化学方法，该有机化合物，当处于液相时，如果与一热表面接触停留则易于降解，所述方法包括将所述液相有机化合物送入流经热气流的管道以使该液体雾化，并通过与热气流接触使雾化的液滴蒸发。
可利用气流和/或气流中的气态化合物阻止有机化合物的降解作用，这种降解是因所述液相有机化合物与被所述气流加热的表面接触而产生的。
可以采取不同的形式利用气流和/或气态化合物。
根据本发明的一个特征，将液相有机化合物物流与气相物流的第二种化合物一起喷入热气流流经的管道，使第一种有机化合物由于喷入的两种物料流之间的相互作用而至少部分雾化，雾化的液滴与热气流接触而气化。
由于喷入的两种物料流之间的相互作用，使液相有机化合物至少部分雾化。热气流与喷入的液相物流之间的相互作用也有助于该雾化过程的进行。
该特征适用于如热气流流量在满负荷与调节条件之间变化的情况，所述调节条件下，流量可比满负荷条件下大大减少，如流量为75％或更少，常常是50％或更少。在这种情况下，调节情况下的流量可能不足以保证热气流有效雾化喷入的液相物流。所以注入的物流之间的相互作用可补偿在可调节情况下雾化效率的损失。
以气相流通入的第二种化合物最好是生成工艺气流的成份之一。例如，在氟化过程中，通入的气流可包括氟化氢。
本发明另一特征中，可按下述方式控制热气流和/或气相化合物，即使加热表面与液滴之间基本上不接触，或者，至少将加热表面与液滴之间接触的停留时间减少到液体在可能出现任何明显的降解作用之前已经蒸发的程度。
实现上述方式的方法是，将所述液相有机化合物液流注入热气流流经的管道，该第一种有机化合物因与热气流相互作用而至少部分雾化，雾化的液滴与热气流接触而气化；将第二种化合物的气相物流注入第一种化合物入口的下游管道，以补偿通入第一种化合物物流后出现的压力降，并以此阻止液滴在紧靠第一种化合物入口处下游管壁上沉积。
在进一步的改进方案中，可以通过控制气流和/或所述气态化合物，使其“吹扫”加热表面来减少停留时间，并由此清除加热表面上沉积的任何液滴，使其重新悬浮于气流中。
因此，根据本发明上述改进方案，提供了一种包括热气流与一有机化合物接触的化学工艺方法，所述有机化合物为液相时，如果在一预定温度下或高于该温度的温度下与一热表面接触停留易于降解，所述工艺方法包括：
将有机化合物通入热气流流经的管道，使其雾化，至少部分所述管壁被热气流加热到至少为所述预定温度；
随着液滴被注入口下游的热气流输送，雾化的液滴与热气流接触而气化；在有机化合物入口下游处将一气相成份通入管道，使在管壁形成一边界层，以减少或阻止液滴沉积在管壁上。
用于构成边界层的气态成份可以是一部分来自主物流的热气流和在所述下游处再通入管道的气流和/或该气态成份可以含辅助气体，该气体本身可加入后面与有机化合物的化学反应；例如，当化学反应是涉及含卤烃氟化的反应时，该辅助气体可包含HF。
本发明的另一个方面是提供了一种液体喷入设备，用于将液相有机化合物加入工艺气流中，该设备包括：与工艺气流管道连接或构成一部分该工艺气流管道的一管道部件；安装在上述管道部件内的一文丘里管，包括一喉道段和位于该喉段下游的扩散器；把工艺气流分配成第一物流和第二物流的装置，所述第一物流流经文丘里管，第二物流至少部分旁路通过文丘里管；将液相化合物注入位于喉道段处或紧靠该处的文丘里管的多个喷咀，液体经此雾化成液滴，再被工艺气流蒸发；将第二物流通入位于喷咀下游处的文丘里管的装置，通入方式要使得气体在文丘里管表面形成移动层，由此阻止移向该表面的未气化液滴与其接触停留。
从下面对本发明具体实施方案的说明和随附的权利要求书，可清楚了解本发明的其它方面和特征。
下面参照附图说明本发明的各个方面，其中：图1示出我们以前的申请EP-A-449617介绍的两段法生产1，1，1，2-四氟乙烷的过程，本文参考了上述申请全文；图2示出三氯乙烯的蒸发设备；图3是三氯乙烯与氟化氢的液/气平衡图；图4是类似于图1的示意图；图5是进行图4两段法的反应器之间延伸的管道部分的纵剖面示意图，示出液体喷雾装置的一种形式，用于将液相三氯乙烯加入流经反应器之间的热气流；图6是图5所示蒸发装置的横截面示意图；图7是喷射器喷咀的放大示意图。
参照图1，在第一反应器10和第二反应器12中，进行生产1，1，1，2-四氟乙烷(134a)的工艺过程，其中第一反应器中，1，1，1-三氟-2-氯乙烷(133a)与氟化氢在氟化催化剂存在下，进行气相氟化反应，生成的产物包括134a，氯化氢和未反应的原料，来自反应器10的气流与经管14引入的气化了的三氯乙烯一起送入反应器12，该反应器内的气相反应在氟化催化剂存在下进行，生成的产物包括133a，134a，氯化氢和三氯乙烯。来自反应器12的产物经处理，将134a和氯化氢与133a，未反应氟化氢和三氯乙烯分离，而含133a、未反应的氟化氢和三氯乙烯的后一组分经管16循环到第一反应器10，其余的氟化氢经管18送入反应器10。反应器12内的反应一般在低于反应器10内排出气流温度的温度下进行，因此必须沿管线14的某一位置将气流冷却，所以管线14可设置一个冷却器。
参照图2，三氯乙烯蒸发用的设备包括热虹吸管蒸发器30和与之联接的分离容器32，用以接收来自蒸发器30的沸腾液体/蒸气。气液相在容器32内分离，液相经管线34返回蒸发器底部，气相经管线36供给反应器系统。液体的再循环过程是利用在落段(fallingleg)中分离的液体与向经蒸发器30上升的沸腾液体/蒸气混合物之间的密度差进行的。循环的液相与由管线38提供的新鲜三氯乙烯汇合，在静态混合器40内混合并通过流经穿过带夹套44的竖管42被进一步加热。一种适宜的加热介质，如在适宜温度下冷凝的蒸汽通过管线46、48循环流过夹套44。
如果在高压下蒸发三氯乙烯，使得沸腾温度高于150℃或甚至更高(如高于180℃)则形成降解产物且该产物阻塞蒸发器30的热交换表面。这些降解产生的生成率随蒸发温度升高而提高。通过使三氯乙烯与无水氟化氢混合蒸发，使得蒸发三氯乙烯而又无大量降解产物生成的问题得以解决。已发现HF的存在可有效降低三氯乙烯的蒸发温度(如在超过6巴的压力下)，这意味着在三氯乙烯不得不在通常需将其加热到其易于降解的温度的压力条件下进行蒸发的，HF的存在可使该蒸发过程在较低温度下进行且无明显的降解产物生成。此外，据推测，仅仅有HF存在也容易抑制三氯乙烯裂解为降解产物。
这样，通过管线50也向蒸发器提供HF，并利用静态混合器52，使其与流入的三氯乙烯紧密预混合。得到的混合物再与由分离容器32返回的液相在混合T-段54汇合，然后进入静态混合器40混合。接着与蒸发器30使用的加热流体进行热交换。典型地，从分离容器32到蒸发器的液体混合物的再循环流速(每单位时间的质量)约是蒸发速率的5-10倍。蒸发器30的底部为圆锥形构造，以便液体顺利进入蒸发器。
应当理解，HF的存在使蒸发器操作温度降低。三氯乙烯与HF成份充分混合这一点很重要，因为在上述混合成份共蒸发期间，与气相组成相比，液体组成中富集了三氯乙烯；因此，各组分混合中的任何不足都可能使原料中的某些部分太缺少HF，而使三氯乙烯在较低温度下的蒸发过程停止进行。
共蒸发过程无水HF的用量可在很大宽范围内变化，因为即使液相三氯乙烯/HF混合物中HF的含量低于1wt％，如低到0.1wt％，也已观察到非常显著的抑制作用。在三氯乙烯中加入HF的效果如图3所示，该图示出在8.6巴压力下，三氯乙烯/HF液体/蒸气的平衡情况。曲线A和B分别代表液相和蒸气相。在完全不加HF时，三氯乙烯的沸点是181.3℃。但即使只加入少量HF(小于1wt％)，也可见到对沸点产生的巨大影响。例如，140℃温度时，气相中存在大量三氯乙烯；该温度下三氯乙烯的蒸发过程明显抑制了降解产物的生成。除基本上排除降解危险外，因加入HF而使蒸发温度降低使进入管线14的蒸气温度较低，这有助于来自反应器10的工艺物流的冷却，并因此而减少了管线14中冷却器需要的冷却负荷。
稳态操作期间，选择经管线38和50加入的三氯乙烯和HF的量，使其相当于蒸气相曲线B上的一点，该点对应于希望进行三氯乙烯和HF液相混合物蒸发的温度。
由分离容器得到的蒸气用于图1所述氟化过程。该蒸气中的HF当然是受欢迎的，因为它是该氟化过程所用反应物之一，而由这种方式提供的HF可成为向该工艺过程补加HF的一种手段，因为即使在HF成为液相混合物的大部分甚或绝大部分的情况下，也可进行共蒸发过程。但通常在图1的工艺过程中，大量HF已存在于从反应器12流入反应器10的工艺物流中，此时不需要补加HF了。因此，与三氯乙烯共蒸发时HF的用量可是最少量的，在液体三氯乙烯/HF混合物中低于1wt％。
图2所示进行共蒸发所用具体的热交换设备只是可用的一系列适宜设计中的一种。其它的设计形式对所属领域技术人员是显而易见的；例如，不采用图2所示的分离容器，而使其成为热虹吸管再沸器的组成部分。或者，不采用热虹吸管再沸器，而在一釜蒸发器内进行共蒸发。无论热交换设备取何种形式，应理解的是，液相沸腾成份的有效混合十分重要，所以该设备需设计得确保充分混合。需要实现这一目的的必要的设计手段对所属领域技术人员是公知的。例如，在釜鼓式设备的情况下，采用管-壳程设计，使用作加热介质的蒸汽在管外流动，我们发现，使液相混合物通过位于沿设备长度的不同位置设置的一组喷咀喷入壳体内，同时利用一个泵送回路将未气化的富集三氯乙烯的液相(与蒸气分离后)加到三氯乙烯/HF原料中，可达到充分混合。一般泵送循环速率(每单位时间的质量)约为蒸发速度的5-10倍。
尽管本发明的上述说明是以三氯乙烯的蒸发过程为例，但上述技术也适用于易于降解的其它化合物与另一个或另一些化合物的共蒸发过程，所述另一个或另一些化合物能够大大提高第一次提到化合物的挥发度；特别适宜于组合的化合物是那些形成最低共沸点混合物且其液体-蒸气平衡图一般类似于三氯乙烯/HF混合物的平衡图(图3)的化合物。其中的一种组合是1，1，2，2-四氟乙烷和HF。
参照图4所示的工艺过程，该过程一般与图1所示过程相同，相同的成份用同样的附图标记标明，但前面加上前缀“1”。反应器110、112由管道114相互联接。反应器112内的反应在低于反应器110内反应温度的温度下进行，因此需要通过冷却器115进行一定的冷却，再将反应物加到反应器112内。此外，通过使相当冷的三氯乙烯蒸气与来自反应器10的热气流(一般在约330℃温度下)混合，可能减少冷却器116所需的冷却容量输入。在本发明的这个方面，在三氯乙烯与来自反应器110的热气态产物混合之前，先不使之气化，而是在约至少100℃，典型地100-150℃温度下，将液相三氯乙烯喷入管道114而将其加到流经管道114的热气流中。以此方式使三氯乙烯先被热气流雾化成液滴，然后气化，而温度相对较低的三氯乙烯液体则帮肋热气流在进入反应器112之前冷却。最好先将三氯乙烯液体预热，再将其加到工艺气流中，以便降低其粘度和表面张力并因此而有助于雾化，而其密度降低又提供了确定流速下喷入物料流的流速。
参照图5，管道114联接一蒸发装置120，三氯乙烯液体在该装置内雾化并蒸发。如果只是简单地将三氯乙烯液体喷入该管道114，由于管道表面温度相当高，所以出现降解的可能性很大，除非三氯乙烯基本上完全气化，否则其液体三氯乙烯沉积在管道表面而发生降解。
蒸发装置120包括设置在环形室124内的文丘里管122和固定在顺序连接的管段114A、B与管段114A内的C段之间的支承法兰126。文丘里管22包括一上流段128，该部件限定了一构成文丘里管喉道132的向外扩展部分130，一中间段134和一下流段136，134和136的横截面沿工艺气流流动方向逐渐增大。上流段128的外径小于上流管道114A的内径，使一部分工艺气流从主流分流经过环形空隙138和上流段128外侧。其余的工艺气流流经文丘里管喉道132，受到压力降作用而出现速度加快。环形室124上有多个孔140(见图6)，工艺气流可经过该孔流并进入134和136段外侧的管道114B。
管段134和136之间由接头142联接使形成两段之间的平滑过渡。段管134紧靠文丘里管喉道132上流处，而正是在这一区域，液相三氯乙烯的液滴如果落在热金属上，容易滞留并降解。为了解决这一问题，在段134表面产生一层工艺气体。作法是在134壁上设置一些轴向并沿圆周分布的孔144(如激光钻的孔)，使分流的气流从这些孔再进入文丘里管。孔144成三角形间距构型，排列且其轴向倾斜延伸，以便气体在134段内表面形成一边界层。这样，易于滞留在134段内表面上的任何液滴都将被吹回主物流。在该举例性实施方案中，孔144是限定在段134上；但应理解，在某些情况下，可能需要使这些孔沿管段114B延伸。来自主流的任何残留的分流气体将经过位于法兰126附近的孔145重新加入主流中。
液相成份在压力作用下经过与室124连接的入口146(见图5和图6)进入管114，入口146对准通向环形通道150(见图7)的径向通道148 。通道150向一组等角间隔设置的喷咀(图7示出每个喷咀的构型)供料。供液料喷咀152的数目取决于具体的工艺条件；一般可能约20个，等间隔设置，使来自通道150的液料在喷咀152之间基本上均匀分配。喷咀152包括一喷咀体154，固定(如利用铜焊)在环形室124内相应的孔中，圆锥形部分154通向一狭窄通道，该通道末端是圆锥部分156，液体从中排放出来。156部分延伸通入通道158且与158之间留有空隙，通道158通入文丘里管喉道132。156部分的未端位于喉道132内圆周径向外处，以使从156部分排放的液体不得不先流过通道158界限内的小空隙，然后再进入文丘里管喉道132。
经喷咀152喷入液体的过程伴随着从每一喷咀处喷入气体(对于涉及三氯乙烯氟化的工艺，很方便的气体是HF)。由下述说明可清楚其中的原因。气体由与室124连接且对准通道162的入口160流入，通道162通向与喉道132同轴的环形通道164。进入通道164的气体基本上均匀地分布在连接喷咀152的通道158之间，经过喷咀体与通道158之间的环形间隙进入喉道。气体和液体就是这样以并流方式进入喉道132。以此方式通入的气体可很方便地经过预热而降低其密度，由此提高了其在给定质量流速下的流出速度，并使喷咀和环形通道的尺寸达到最大，且不易于被有机物残渣堵塞。气体流出速度对提高雾化效率十分重要，因为雾化是由液体和气体之间的“剪切作用”控制的。
除经通道158向喉道部分132排放气体外，亦通过一系列等角间隔设置的出口166向喉道部分132排放气体，出口166直接位于各相应喷咀152的下流处并与其在轴向上成一直线。供给这些喷咀的气体可来自入口160提供的气体，也可单独地提供；例如，在例举的实施方案中，气体是由文丘里管周围经间隙138分出的工艺气体提供的，并由大量主气流与文丘里喉道外存在的较低压力之间产生的压差压过孔166。
根据工艺操作条件，利用两种机理或其中之一实现液体的雾化。在低负荷条件下操作，工艺气体流通量减少时，雾化主要由喷咀152喷出的流体与喷咀周围的间隙排出的气体并流流动产生的剪切作用造成的。随着负荷增加，流经管道114的生产气体流通量增，“交叉流动”剪切作用，即气体通常流向液体喷射方向变成雾化过程的重要机理。因此，液滴大小和液体分散区域最初主要由并流剪切作用控制，而随着负荷增加，又主要由“交叉流动”剪切作用控制。采用产生雾化作用的剪切式机理大大减少了对压力喷入系统物理空间的需求。
实践中，可方便地由通道158连续喷入气体，因为操作人员无需停止操作，即可改变操作条件。这样，如果负荷减少，可由经管道158通入的气体产生的并流雾化作用自动补偿因流经管道114的工艺气流流速降低造成的雾化效率的损失(从而使“交叉流动”雾化效率低)。
喷咀数目，排列和尺寸关系一般视工艺操作条件而定。实践中，通常将喷咀设计成可喷出在操作条件下具有适宜的中等尺寸和适宜尺寸分布的液滴，以保证利用与工艺气体(和由通道158提供的气体)充分混合产生的焓进行蒸发的需要。由于通道158提供的气体对液滴蒸发亦有作用，尤其在流通量减少的操作条件下，所以将该气体先预热到一定温度，以发挥其这种作用。预热的程度可由工艺负荷情况而定。
控制喷咀设计和排列的其它因素包括喷入方式，即喷入方式要能减少液滴向134和136段壁移动的倾向，同时要能避免将液滴喷到喉道132和段134、136中心轴以外的区域，因为这样也可能促使液滴凝聚，增加其移向壁面的可能性。喷咀152，尤其是其径向上内端相对文丘里管喉道132的位置，对于达到较好的雾化，阻止喷入的液相成份重新落到文丘里管内表面十分重要。利用目测流动模型可从经验上确定给定条件下各喷咀的适宜位置。同样，也可从经验上确定在给定条件下位于喷液点下流处的孔144的数目和大小。
举例而言，在一包括管径250mm的管件的典型结构中，文丘里管喉道直径可为70mm，围绕该喉道132，可设置20个等角间隔的喷咀152，每一喷咀配备有距文丘里管喉道外表面径向间隔的内端，间隔距离约0.5mm。喷咀出口横截面积一般约0.65mm2，紧靠喷咀出口的环形通道158的横截面积一般约2.5mm2。在一典型排列中，孔144以若干圆周形的列如12排的方式按三角形间距构型分布，每列包括直径为1.27mm的60个斜孔。
蒸发装置的操作过程中，形成的液滴夹在工艺气体中蒸发，而不与管道或文丘里管的热壁面接触。易于移向壁面的任何液滴(如其尺寸位于粒径分布的两端的液滴)都由孔144送入的工艺气体形成的气体的流动边界层吹走。为此所用工艺气体的量一般取决于具体的工艺条件；典型地，只分流出很少量(如20％)工艺气体用于此目的。出口166提供的气流用于克服液体沉积在紧靠喷咀流壁上的倾向。在这些区域，随着流体的每次喷入，出现局部的压力降，在没有经出口166喷入气体的情况下，可能导致流体沉积在文丘里管喉道132的热壁表面。
在一典型应用中，工艺气流处于升高的压力(通常高于6巴，如13巴)和超过300℃的温度下。由喷咀152喷出的液体一般处于低得多的温度(如100℃)下，经通道158通入的气体与其类似，该气体通常温度高于液体(如150℃)。液体和气体在高于工艺气流压力的压力下，如压差分别为9巴和2巴，通入。
尽管本发明上述对图4-7的说明以生产134a为例，但本发明同样适用于需要将液相成份喷入热气流的其它工艺方法，在这些方法中，液相成份因与热金属表面接触而易于降解。

Claims (31)

1.一种进行包括第一种有机化合物的化学反应的方法，所述化合物在使该纯化合物的液相形式容易降解的条件下从液相中蒸发出来，其特征在于，所述第一种化合物从液相蒸发的过程，是以利用第二种化合物抑制所述第一种化合物降解的方式进行的。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述化学反应包括第一种化合物与另一种化合物的反应。
3.根据权利要求2所述的方法，其中所述另一种化合物包括所述的第二种化合物。
4.根据权利要求3所述的方法，其中所述第二种化合物以其液相形式使用。
5.根据权利要求1所述的方法，其中所述化学反应包括所述第一种化合物的异构化反应。
6.根据权利要求1所述的方法，其中第一种化合物的蒸发是利用其与第二种化合物的共蒸发进行的。
7.根据权利要求1所述的方法，其中所述的蒸发的第一种化合物在允许反应进行的条件下与至少一种其它反应物在气相下反应，所述第一种化合物在升高的压力下蒸发并且使用所述第二种化合物以改进第一种化合物的沸腾特性，使蒸发过程可在降低的温度下进行并由此防止或大大减少降解产物的生成。
8.根据权利要求1-7中任一项所述的方法，其中所述第一种化合物包括含卤烃。
9.根据权利要求8所述的方法，其中所述所述含卤烃包括氯乙烯或氯乙烷。
10.根据权利要求7所述的方法，其中第一种化合物的沸腾特性是利用该化合物与作为反应物之一的另一种化合物的共蒸发加以改进的。
11.根据权利要求1-7中任一项所述的方法，其中所述第二种化合物是能够与第一种化合物形成最低共沸点混合物的化合物。
12.根据权利要求1所述的方法，其中第一种化合物包括一含卤烃，该含卤烃在反应之前在升高压力条件下蒸发，在该压力条件下该化合物本身的沸点使得如果在该沸点下蒸发，该化合物本身的蒸发伴随着其降解，所述含卤烃与氟化氢混合共蒸发，由此含卤烃化合物/HF混合物的沸点温度使得蒸发过程基本上没有含卤烃化合物的降解。
13.根据权利要求1所述的方法，其中第一化合物是含氯烃且所述的反应是在升高的压力下进行所述含氯烃化合物的氟化，在升高压力条件下蒸发所述的含氯烃化合物，在该升高的压力条件下，该化合物本身的沸点使得如果在该沸点下蒸发，该化合物本身的蒸发过程将伴随有其降解；并使蒸发的化合物在使反应进行的条件下与氟化剂进行气相反应，所述氟化剂由氟化氢构成；并利用共蒸发该含氯烃化合物与氟化氢的混合物来蒸发含该氯烃，因此，该含氯烃/HF混合物的沸腾温度使得其蒸发过程基本上没有该含氯烃的降解。
14.根据权利要求12或13所述的方法，其中含氯烃化合物是氯乙烯或氯乙烷。
15.根据权利要求1-7中任一项所述的方法，其中第一种化合物在升高的压力下进行蒸发所使用的设备包括：一种向其供入所述第一种有机化合物和第二种化合物的容器(30)，选择的第二种化合物要使其与所述有机化合物产生的混合物的沸点大大低于该有机化合物的沸点；
使该有机化合物与所述第二种化合物紧密混合的装置(52)；
在容器(30)内加热该混合物以进行化合物共蒸发的装置(42，44)；和
向利用所得蒸发化合物的工艺过程提供该蒸发化合物的装置(36)。
16.根据权利要求15所述的方法，其中所述设备包括：处理在所述容器内产生的沸腾蒸气/液体以形成液相和气相的装置(32)；和将所述液相循环至所述容器(30)，将所述气相供给所述利用该蒸发化合物的工艺过程的装置(34)。
17.根据权利要求16所述的方法，其中使所述再循环液体在静态混合器(40)中先与由所述有机化合物和所述第二种化合物的新鲜混合物混合，然后再引入容器(30)。
18.根据权利要求1所述的方法，其中化学反应包括第一种有机化合物与含第二种化合物的热气流之间的反应，第一种有机化合物处于液相时，与该热气流加热的热表面接触停留易于降解，所述方法还包括：
将所述第一种化合物的液相物流和所述第二种化合物的气相物流喷入热气流流经的管道，使第一种化合物因两种物流之间的相互作用而至少部分雾化，雾化的液滴与热气流接触而蒸发。
19.根据权利要求1所述的方法，其中化学反应包括第一种有机化合物与含第二种化合物的热气流之间的反应，所述第一种化合物处于液相时，与该热气流加热的热表面接触停留易于降解，所述方法还包括：
将所述第一种化合物的液相物流喷入热气流流经的管道，该第一种化合物因其与热气流的相互作用而至少部分雾化，雾化的液滴与热气流接触而蒸发；和
将第二种化合物的气相物流喷入第一种化合物喷入处下游的管道，补偿喷入第一种化合物流产生的压力降，由此阻止所述液滴沉积在紧靠第一种化合物喷入处下游管道壁上。
20.根据权利要求1所述的方法，其中在升高压力下，以可变流速，将第一种有机化合物通入热气流流经的管道，所述第一化合物在与管道的热壁接触停留易于降解，所述方法包括下述步骤：
将第一种化合物以液相喷入管道，与热气流相互作用，由此在较高流速条件下，喷入物流雾化形成液滴，液滴由热气流载带并蒸发；和
至少在相当慢的流速条件下，在该条件下热气流不太有效地雾化喷入的物流，利用向管道喷入第二种化合物的气相物流且喷入方式要使所述第一种化合物因喷入物流之间的相互作用至少部分雾化，来保持有效地雾化。
21.根据权利要求20所述的方法，其中亦将第二种化合物喷入管道，而所述热气流在所述较快流速条件下流经该管道。
22.根据权利要求18-21中任一项所述的方法，其中第二种化合物是与第一种化合物进行化学反应的主要反应物。
23.根据权利要求1所述的方法包括热气流与所述第一种机化合物接触，所述第一种化合物处于液相时，如果在预定温度或高于该温度的温度下与热表面停留接触，它易于降解，所述方法包括下述步骤：
将所述第一种化合物喷入热气流流经的管道而使其雾化，所述管道壁至少有一部分被热气流加热到至少所述预定温度；
利用与热气流接触而蒸发雾化液滴，所述液滴是由喷入口下游的热气流载带的；和
在有机化合物喷入口下游处将一气相成份送入管道，以在管道壁上形成一层边界层，用以减少或防止液滴在管道壁上的沉积。
24.根据权利要求23所述的方法，其中所述气相成份由部分来自主流分流的热气流组成，以便旁路通过喷入的化合物，分流部分重新进入喷入口下游处的管道，以形成所述边界层。
25.根据权利要求18-21中任一项所述的方法，其中所述第一种化合物包括含卤烃。
26.根据权利要求18-21中任一项所述的方法，其中在热气流压力局部降低的区域，将所述第一种化合物加压喷入热气流。
27.根据权利要求26所述的方法，其中热气流流经文丘里管(122)，且在文丘里管喉道(132)附近将所述第一成份喷入热气流。
28.权利要求1、18-21、23、24和27中任一权利要求所述的方法，其中使用一种将液相有机化合物喷入工艺气流的液体喷射设备，该设备包括：
用于与工艺气流管道(114)连接或构成该工艺气流管道一部分的一管道部件(114A，B，C)；
安装在上述管道上的一文丘里管(122)，它包括一喉道(132)和位于该喉道段下游的雾化器(136)；
用于将液相化合物喷入位于喉道段(132)处或紧靠该喉道段处的文丘里管中的多个喷咀(152)，液体由此雾化成液滴，再被工艺气流蒸发；和
用于将气相成份通入文丘里管的装置，该装置位于喷咀下游处(144)，通入方式使得在文丘里管表面形成气体移动层，由此阻止移向该表面的未气化液滴与其接触停留，和/或通入方式使得所述气体在喷咀的下游(166)直接注入由所述喷咀注入的所述液体的尾流中以补偿由所述液体喷射产生的局部压力降；和/或该装置位于来自所述喷咀的液体注入处，通入方式使得该辅助气体对所述液体施加足够大的剪切力以使其雾化。
29.根据权利要求28所述的方法，其中所述设备包括将工艺气流分成第一部分和第二部分的装置，所述第一部分流经文丘里管，第二部分至少部分旁路通过文丘里管，且在喷头下游处(144，166)进入文丘里管，由此使所述第二部分成为用于产生所述气体移动层的气体成份和/或补偿所述的压力降。
30.根据权利要求29所述的方法，其中通入辅助气体的装置包括各与相应喷咀连接且连通管道的多个通道(158)，所述喷咀排布得使间隙伸入通道，以便液相成份和辅助气体并流喷入管道。
31.根据权利要求30所述的方法，其中每一喷咀内端位于管道内圆周壁的径向外侧。
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