CN109225114A - 一种带高效混合器的自循环列管反应装置及采用其的反应方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种带高效混合器的自循环列管反应装置及采用其的反应方法，通过设置高效混合器和循环泵来解决物料混合问题，通过设置列管反应器以及控制循环量及时有效解决传热问题以及反应通量问题。本发明提供的反应装置传热效果好、物料混合均匀、能够实现连续化、自动化反应；本发明提供的采用本发明的反应装置的反应方法操作简单、反应效率高、传热效果好、副反应少、反应通量大。

Description

一种带高效混合器的自循环列管反应装置及采用其的反应 方法

技术领域

本发明涉及一种反应器领域，具体涉及一种带高效混合器的自循环列管反应装置及采用其的反应方法。

背景技术

化工合成生产中经常遇到气-液、液-液和液-固相反应，因此需要反应装置，应用最为广泛的一类反应设备是釜式反应器。

釜式反应器(反应釜)被用于进行许多不同的反应过程，但反应釜存在如下缺点：容积受限，适合间歇反应，往往需要多釜组合；反应釜直径越大，釜内物料搅拌混合不均匀，混合效果差；在反应不同阶段，产生的能量不同，不利于操作控制；反应釜越大，比表面积越小，传热效率低，控温难，特别是反应迅速、放热剧烈等反应由于热量不能及时移除，很容易产生安全问题；物料在釜内时间长，易产生副反应；搅拌动力系统需要维护保养，更换难度大。尤其是传热问题以及混合不均匀的问题是重点难点。

微通道反应器在传热方面能够很好解决热量移除问题，传热效率是釜式反应器5-100倍，但是其加工精度高、造价高、通量小、适用反应类型有限等问题，无法大面积推广。

因此，亟需一种比表面积大、传热效果好、物料混合均匀、反应通量大并能够实现反应物料自循环的通用性强的反应装置。

发明内容

为了克服上述问题，本发明人做了锐意研究，设计出一种带高效混合器的自循环列管反应装置，通过设置高效混合器和循环泵来解决物料混合问题，通过设置列管反应器以及控制循环量及时有效解决传热问题以及反应通量问题。本发明提供的反应装置传热效果好、物料混合均匀、能够实现连续化、自动化反应；本发明提供的采用本发明的反应装置的反应方法操作简单、反应效率高、传热效果好、副反应少、反应通量大，从而完成了本发明。

具体来说，本发明的目的在于提供以下方面：

第一方面，本发明提供一种反应装置，所述反应装置包括列管反应器2，其包括立式的反应器釜体4以及设置在反应器釜体4内的若干个列管6；所述列管反应器2还设置有上封头8和下封头10。

第二方面，本发明还提供采用第一方面所述的反应装置的反应方法，所述反应方法包括如下步骤：

步骤2，初始进料；

步骤3，控制反应温度；

步骤4，进行反应，任选取样检测；

步骤5，连续进料，任选同时连续出料；

步骤6，反应完成后，关闭反应装置。

本发明所提供的一种带高效混合器的自循环列管反应装置及采用其的反应方法，所具有的有益效果包括：

(1)根据本发明提供的带高效混合器的自循环列管反应装置，比表面积大，可以达到反应釜的5～100倍；

(2)根据本发明提供的带高效混合器的自循环列管反应装置，传热快，反应产生的热量能够迅速移除，更安全，副反应少；

(3)根据本发明提供的带高效混合器的自循环列管反应装置，通量大，成本低，通用性强，有利于市场推广；

(4)根据本发明提供的带高效混合器的自循环列管反应装置，物料混合均匀，并能够实现自循环，在列管通道流动平流，有利于反应完全；

(5)根据本发明提供的反应装置的使用方法，操作简单，可连续化、自动化控制，安全高效，节约成本。

附图说明

图1示出本发明一种优选的实施方式的带高效混合器的自循环列管反应装置的示意图；

图2示出本发明另一种实施方式的带高效混合器的自循环列管反应装置的示意图；

图3示出本发明另外一种实施方式的带高效混合器的自循环列管反应装置的示意图；

图4示出本发明一种优选的实施方式中的列管结构示意图；

图5示出本发明另一种优选的实施方式中的列管结构示意图；

图6示出本发明另一种优选的实施方式中的列管结构示意图；

图7示出本发明一种优选的实施方式的物料混合器结构示意图；

图8示出本发明进一步优选的实施方式的物料混合器结构示意图。

附图标号说明：

2-列管反应器

4-反应器釜体

6-列管

61-基管

62-螺旋沟槽

63-传热翅片

64-内凹螺纹

8-上封头

81-进料口

82-视镜

83-防爆片

84-紧急排空管

85-压力表

86-气体通入口

10-下封头

101-出液口

102-温度计

12-上隔板

14-下隔板

16-溢流口

18-热媒

18’-冷媒

181-冷媒或热媒口I

182-冷媒或热媒口II

20-物料混合器

21-喷嘴入口

22-吸气室

23-喉管I

24-扩压管

25-喷管

251-收缩段

252-喉管II

253-扩张段

30-原料进料口

30B-原料进料口II

40-循环泵

50-反应物料排出口

具体实施方式

下面通过附图和实施例对本发明进一步详细说明。通过这些说明，本发明的特点和优点将变得更为清楚明确。

在这里专用的词“示例性”意为“用作例子、实施例或说明性”。这里作为“示例性”所说明的任何实施例不必解释为优于或好于其它实施例。尽管在附图中示出了实施例的各种方面，但是除非特别指出，不必按比例绘制附图。

列管式反应器，一般为管内装催化剂的固定床反应器。列管式反应器指的是在管内进行化学反应的反应器，利用载热体通过管壁移走或供给热量，结构似管壳式交换器，管内均匀装填催化剂，管间通载热体。

专利CN1736574A将每只反应管采用套管结构，在套管间隙中装填催化剂形成催化剂床层，冷却介质同时流过内管管程和反应器壳程，增加列管式固定床反应的换热面积，同时缩短传热路径，使得反应温度轴径向均匀。这种方法通过增加管束来增加传热面积确实能够强化传热效果，但是会带来加工方面的困难，而且物料混合不够均匀，也不能实现物料的自循环。

本发明人基于反应釜、微通道反应器以及列管式固定床反应器的特点，研究并设计了一种带高效混合器的自循环列管反应装置及采用其的反应方法，本发明人试图通过循环泵和高效混合器实现物料系统的自循环以及物料的高效混合；通过列管式反应器和循环量增大反应器的比表面积，使得反应产生或需要的能量及时移除或给予；并通过列管反应器来解决反应通量的问题，从而获得一种比表面积大、传热效果好、物料混合均匀、反应通量大并能够实现反应物料自循环的通用性强的反应装置。

本发明人惊喜地发现，本发明提供的带高效混合器的自循环列管反应装置完全能够达到本发明人最初的设计目标。

本发明提供以下方面：

第一方面，根据本发明提供的一种反应装置，所述反应装置包括列管反应器2，其包括立式的反应器釜体4以及设置在反应器釜体4内的若干个列管6，所述反应器釜体4与列管6沿长度方向平行设置；所述列管反应器2还设置有上封头8和下封头10。

所述列管6的两端分别与上封头8和下封头10相连通，优选地，所述列管6的顶端设置有溢流口16。溢流口是为了保证物料能够均匀地进入每根列管。

所述列管的直径为0.1～100cm，优选为1～3cm。本发明中所用列管的直径为0.1～100cm，不容易堵塞，通量也能大幅度提高。

本发明中所述列管的长度可以根据需要设计。列管的数量也可以根据需要设计。一般列管的长度为0.1-50m，工业化优选为1-10m。列管的数量可设计为5-1000根。

本发明中所述列管的材质可以根据反应物料的特点采用不同的材料加工而成，材质应包括金属、工程塑料、碳化硅、石墨、玻璃等根据物料情况而定。比如普通物料的反应，可以直接采用304号不锈钢；若含有醋酸的反应，可以采用316号不锈钢。

在一种实施方式中，所述上封头8的侧上部设置有进料口81，下封头10的底部设置有出液口101，出液口101处设置有取液口，用于取样检测反应是否正常。

在一种优选的实施方式中，所述上封头8的侧部设置有视镜82，上封头8的顶部设置有防爆片83，优选地，所述上封头8的顶部还设置有紧急排空管84。

在一种优选的实施方式中，上封头8的顶部设置有防爆片83，紧急情况下安全措施。

在进一步优选的实施方式中，上封头8的侧部还设置有气体通入口86，用于向列管反应器中通入惰性保护气体，以及上封头8的侧部还设置有压力表85，用于检测反应装置内的压力情况。

在一种实施方式中，所述上封头8、下封头10分别通过上隔板12、下隔板14与反应器釜体4固定连接，所述列管6穿过上隔板12和下隔板14而被固定，参照图1所示；上隔板12、下隔板14可分别为2个；所述上隔板12和下隔板14之间的反应器釜体4的内部设置有热媒18或冷媒18’，能够用于加热或冷却列管6。

本发明中，所述热媒18或冷媒18’为加热或冷却的介质，冷媒或热媒管的入口和出口设置在反应器釜体的对角线，若是需要热媒，则上进下出，即入口位于反应器釜体的左上侧，出口位于反应器釜体的右下侧；若是需要冷媒，则下进上出，即冷媒入口位于反应器釜体的右下侧，出口位于反应器釜体的左上侧，参照图1所示，冷媒或热媒口I 181，和冷媒或热媒口II 182，若是热媒，则181口则为进口，182口即为出口。必要时可以形成多口进多口出。

在一种优选的实施方式中，所述反应装置还包括物料混合器20，其与进料口81相连通，所述物料混合器20还与原料进料口30相连通。

所述物料混合器20的结构没有特别限制，能满足将物料混合均匀即可。

在一种优选的实施方式中，所述物料混合器20为高效物料混合器，能够将从原料进料口30进来的多种原料进行充分混合，混合均匀率达95％以上，并且用时短，混合效率高。

在一种优选的实施方式中，如图7所示，所述物料混合器20包括喷嘴入口21，吸气室22，喉管I 23，扩压管24，喷管25，其中喷管25又包括收缩段251，喉管II 252，扩张段253。喷管25与扩压管24通过法兰连接。

本发明中，液体由喷嘴21射入，在吸气室22形成负压，气体被吸入与液体一起进入喉管23；在喉管I 23内高速运动的液滴与气体相互碰撞，液体再次被混合，气体被加速、分散；扩压管24段后，流速减慢，压力增大，气液再次被混合得更加均匀，气液两相以含微纳米气泡的流体形式喷出至喷管25，物料再次经过喉管II 252内高速运动混合，最后经扩张段253喷出。

在进一步优选的实施方式中，参照图8所示，所述喷嘴入口21、扩压管24靠近喉管I23处还设置有螺旋盘管。螺旋盘管的长度分别为两者的1/4～1/2，优选为1/3。螺旋盘管可以提供对液体的阻力，使得液体更容易分散混合。

本发明中，液体由喷嘴21射入，经过螺旋盘管的阻力，液体被部分分散混合，在吸气室22形成负压，气体被吸入与液体一起进入喉管I 23；在喉管I 23内高速运动的液滴与气体相互碰撞，液体再次被混合，气体被加速、分散；进入带有螺旋盘管的扩压管24段后，流速减慢，压力增大，气液再次被分散混合得更加均匀，气液两相以含微纳米气泡的流体形式喷出至喷管25，物料再次经过喉管II 252内高速运动混合，最后经扩张段253喷出。

本发明优选的物料混合器20，使得反应物料的最高分散程度≤2u m，不均匀度数为≤5％，使反应物料充分混合。

而且，本发明优选的物料混合器20结构简单，制造成本低，容易推广。

在一种优选的实施方式中，所述反应装置还包括循环泵40，其与出液口101相连通，所述循环泵40还与反应物料排出口50相连通，所述循环泵40还通过物料混合器20与进料口81相连通，能够使得反应物料循环流动。

在进一步优选的实施方式中，本发明中采用循环泵40将物料进行循环，一方面可以通过循环，调整列管内的压力和温度，快速传热，另一方面，可以通过循环，降低副反应的产生，并实现反应的可连续化、自动化控制。

在一种优选的实施方式中，本发明中的列管反应器可以串联或并联使用，更进一步增大反应通量，参照图2和图3所示。

在本发明一种优选的实施方式中，为了提高换热效率，列管6可设置为包括基管61，基管61为截面呈圆形的空心管；基管61内壁设有螺旋沟槽62；基管61外壁设有传热翅片63，参照图4所示。具有传热翅片63的区域长度约占基管61长度的1/4～2/3。

列管的基管61内壁设置有螺旋形沟槽，外壁设置有换热翅片，螺旋沟槽强化管内流体一侧的对流换热，使流体在管内产生螺旋运动并具有一定的径向速度，螺旋沟槽通过提高管内侧对流换热能力，增大该列管的换热能力。列管6的螺旋形沟槽62的螺旋角及节距可以方便地在加工过程中调整、改变并兼顾流动阻力。

在本发明另一种优选的实施方式中，为了提高换热效率，列管6内在所述基管61上设置有外部挤压形成的内凹螺纹64；设置有所述内凹螺纹64区域的长度值小于所述列管基管61的长度值；参照图5所示。

所述外部挤压形成的内凹螺纹是指在光管的基础上，在光管的外部向内挤压，使得光管变形内凹，其内凹部分沿着光管以螺旋线形式前进，进而形成内凹螺纹，本发明中该内凹螺纹的深度值为2～4mm；

设置有所述内凹螺纹64区域的长度值一般为所述基管61的长度值的1/4～3/4。

在进一步优选的实施方式中，如图6中所示，所述内凹螺纹64的螺距是逐渐变化的；

优选地，沿着物料流动方向，逐渐靠近末端处，所述内凹螺纹64的螺距是逐渐变小，即靠近末端处的螺距最小，内凹螺纹最为密集。

本发明中，列管反应器可以解决反应通量的问题，列管的总容积可以由计算公式得出，根据计算出的列管总容积，可以设置单根列管的容积以及设置列管的总根数。计算公式如下：

对于一般的反应，列管总容积＝年总产量/反应物料产品浓度/后处理收率/300(天)/24(小时)/3600(秒)*反应时间(秒)；

对于反应迅速、剧烈，放热量大的反应，列管总容积还要根据实际情况通过实验进行调整。

本发明的反应装置能够通过自循环量及混合器解决物料混合的问题和反应能量快速给以和移除的问题，使化工(学)合成反应能够大通量、连续化进行。

第二方面，本发明还提供采用上述第一方面所述的反应装置的反应方法，所述反应方法包括如下步骤：

步骤1，任选地向反应装置内通入惰性保护气体；

步骤2，初始进料；

步骤3，控制反应温度；

步骤4，进行反应，任选取样检测；

步骤5，连续进料，任选同时连续出料；

步骤6，反应完成后，关闭反应装置。

其中，

步骤2，开启原料进料口30进料，通过物料混合器20混合，将原料喷入列管反应器2，当进入设定量物料后停止进料；

步骤3，打开循环泵40循环，然后打开冷媒或热媒，控制反应温度至设定温度；

步骤4，保持反应至设定时间，从出液口101取样检测；

步骤5，当检测结果达到工艺指标后，开启原料进料口30连续进料，通过物料混合器20混合，将混合好的原料连续喷入列管反应器2进行反应，循环泵40一直开着，同时打开反应物料排出口50连续出料至下一工序；

步骤6，反应完成后，将原料进料口30、物料混合器20、冷媒或热媒、循环泵40、反应物料排出口50逐一关闭。

进一步地，

步骤1中，由气体通入口86通入惰性保护气体；比如氮气，氩气，氦气等，或者也可以由此气体通入口86通入反应性气体，比如二氧化碳气体。

步骤2中，进料之前，先确定反应通量，即每分钟的反应液流量；反应通量＝年总产量÷反应物料产品浓度÷后处理收率÷300(天)÷24(小时)÷60(min)，即反应通量＝列管总容积/反应时间；

需要说明的是，步骤2中泵入的物料量的总体积不超过列管反应器的总容积；在进料之前，还需要计算好列管反应器2的总容积，来确定原料进料量。此处所说“反应时间”需要根据小试的实验情况摸索出来。

还需要说明的是，所述反应通量就是初始的进料通量，但可能会根据实际反应情况调整这个“初始的进料通量”。并且，这个进料通量指的是所有物料进料的通量之和。

步骤2中，从原料进料口30泵入所需要的多种反应原料；原料进料口30设置有进料阀门，进料时，打开进料阀门；进料后，关闭进料阀门；本发明中，还可以根据需要设置原料进料口II30B，如图1所示，即可以根据需要设置多个原料进料口。

步骤3中，还打开循环泵40阀门，启动循环泵，并控制反应所需要的压力、温度范围；

如图1所示，下封头侧部设置有温度计102，用来测量反应液的温度；上封头侧部设置有压力表85，用来测量反应装置内的压力情况。

本发明中，启动循环泵40循环，使得反应物料进行循环，从而可以快速移除反应产生的热量或及时给予反应所需要的热能或冷能，从而更好地控制反应温度，降低副反应；同时通过循环泵40打循环，可以改变列管中的反应压力。本发明中，如果反应需要加压，还可以通过气体通入口86通入惰性气体，从而增大反应压力。

步骤4中，保持反应时间优选为1～30min，按照工艺检测规程取样并检测，当取样检测结果未达到工艺指标，则继续循环反应至检测结果达到工艺指标；才能进行步骤5；

当检测结果达到工艺指标后，开始进行下一步步骤5。

需要说明的是，步骤4之前的操作类似批式反应，目的有以下几点：一是需要考察反应装置是否能正常运行，二是考察反应能否正常反应，三是考察反应通量是否合适。步骤4正常完成后，才能启动步骤5的连续反应。

步骤5中，保持列管反应器2的液位平衡，并通过冷媒或热媒控制反应温度，以及定期取样检测反应。

步骤5中，连续进料并连续出料，进料通量(或者说进料速度)可以根据取样检测结果进行微调，当取样结果未达到工艺目标时，可以降低进料通量。整个连续反应过程中，只要定期取样检测反应即可，比如4小时取样一次进行检测，观察反应是否有异常情况，直至反应目标完成，比如要生产2吨的目标产品，提前计算好需要多少原料，至所有的原料都用完，所有该出的料都出完，则反应完成。

本发明中，反应结束，反应完的物料由反应物料排出口50排出至下一工序；

步骤6中，反应完成后，将原料进料口30、物料混合器20、冷媒或热媒、循环泵40、反应物料排出口50逐一关闭。

本发明中，下封头10的底部设置有出液口101，出液口101处设置有取液口，用于取样检测反应是否正常。

步骤2以及步骤5中，从原料进料口30进入的原料进入物料混合器20进行高效混合，最高分散程度≤2u m，不均匀度数为≤5％，使反应物料充分混合；

在一种优选的实施方式中，所述物料混合器20包括喷嘴入口21，吸气室22，喉管I23，扩压管24，喷管25，其中喷管25又包括收缩段251，喉管II 252，扩张段253。喷管25与扩压管24通过法兰连接，参照图7所示。

在进一步优选的实施方式中，参照图8所示，所述喷嘴入口21、扩压管24靠近喉管I23处还设置有螺旋盘管。螺旋盘管的长度分别为两者的1/4～1/2，优选为1/3。螺旋盘管可以提供对液体的阻力，使得液体更容易分散混合。

本发明中，液体由喷嘴21射入，经过螺旋盘管的阻力，液体被部分分散混合，在吸气室22形成负压，气体被吸入与液体一起进入喉管I 23；在喉管I 23内高速运动的液滴与气体相互碰撞，液体再次被混合，气体被加速、分散；进入带有螺旋盘管的扩压管24段后，流速减慢，压力增大，气液再次被分散混合得更加均匀，气液两相以含微纳米气泡的流体形式喷出至喷管25，物料再次经过喉管II 252内高速运动混合，最后经扩张段253喷出。

采用本发明的反应装置的反应方法能够通过自循环量及混合器解决物料混合的问题和反应能量快速给以和移除的问题，使化工(学)合成反应能够大通量、连续化进行，并且反应方法简单，容易操作。

需要说明的是，采用本发明的反应装置的反应方法也可称其为运行方法或者使用方法或者生产方法。

实施例

需要说明的是：本发明的反应装置的通用性强，对所适用的反应类型不限。

下面仅以1-乙基-7-氯-6-氟-1，4-二氢-4-氧喹啉-3-羧酸乙酯(分子量：297.709) 的合成来举例说明采用本发明提供的装置进行的反应方法(或者运行方法，或者说本发明装置的使用方法)的优越性。

实施例1

一、本发明所述的带高效混合器的自循环列管反应装置中：

列管为25根，每根列管的内径为1.5cm，每根列管的长度50cm(计算出所有列管的内径总体积0.0022m³(约2.2L)，换热面积0.589m²)；

上、下封头：内径19.5cm，高度20cm，(计算出上、下封头的内容体积约0.0059m³)

以上合计体积为0.0081m³(约8.1L)。

二、先在小试摸索反应情况，根据小试结果，物料在反应器反应完全的时间为65秒，即反应液在列管中的停留时间设定为65秒，因此物料的反应通量为列管容积/停留时间，即本实施例中为2.2L/(65s/60)＝2.03L/min，即反应通量为每小时121.8L。

需要说明的是，此计算出的反应通量即为初始的进料通量，当然，这个进料通量可能会根据实际反应情况进行调整。

三、反应所用物料列表

四、具体操作

备料：

将原料7-氯-6-氟-1，4-二氢-4-氧喹啉-3-羧酸乙酯、二甲基甲酰胺和碳酸钠按重量比1:0.29:2.03进行混合好待用(简称A料)；

将二甲基甲酰胺和溴乙烷按1:1.29进行混合好待用(简称B料)；

加料以及反应：

打开装置原料进料口30，加入6.64公斤A料，同时用物料混合器20进行高效混合，混合后喷入列管反应器2，加完6.64kgA料后关闭原料进料口30，然后打开热媒进口181、热媒出口182加热物料，开动循环泵40，将物料加热到100-110℃；

然后打开原料进料口II30B，控制流量0.385kg/min加入1.56公斤B料，关闭原料进料口II30B，控制温度100-110℃，

循环30分钟后取样，当目标产物1-乙基-7-氯-6-氟-1，4-二氢-4-氧喹啉-3-羧酸乙酯选择性达到96％以上时，准备再次进料；(选择性指的是GC归一化含量，此时取样的GC分析结果为96.5％)

打开原料进料口30，控制流量1.64公斤/分钟连续加入A料，同时打开原料进料口II30B控制流量0.385公斤/分钟连续加入B料，同时用物料混合器20进行高效混合，循环泵40也一直开着，控制物料温度100-110℃；同时打开反应物料排出口50，控制流量2.03公斤/分钟连续出料进入下一工序(后处理)；

连续进料，连续出料，至完成反应目标，然后停车。

注意：连续反应阶段，取样间隔时间可以延长，以监控反应是否正常。(本实施例中，5min时取样分析结果为99.1％，10min取样分析结果为99.2％，30min取样分析结果为99.3％，55min取样分析结果为99.4％，2小时取样分析结果为99.5％，3小时取样分析结果为99.5％)

当本次反应结束，关闭原料进料口30、原料进料口II30B，关闭热媒进出口181、182，然后将反应装置物料通过循环泵40、反应物料排出口50全部转至下一工序(后处理)，然后关闭循环泵40、反应物料排出口50。本次反应共消耗原料7-氯-6-氟-1，4-二氢-4-氧喹啉-3-羧酸乙酯100kg，得到目标产物107.3kg，产物纯度99.3％(GC归一化)，收率98.4％，用时4.38h。

实施例2

将实施例1的反应装置并联，按照实施例1的反应方法，消耗原料7-氯-6-氟-1，4-二氢-4-氧喹啉-3-羧酸乙酯(200kg)，反应结果产量和收率为实施例1的2倍，产品纯度为99.1％，用时4.40h。

实施例3

与实施例1的反应方法相同，其区别在于，实施例3所用的列管反应器为带有传热翅片的列管反应器；消耗原料7-氯-6-氟-1，4-二氢-4-氧喹啉-3-羧酸乙酯100kg，最后得到的产物为108.0kg，纯度为99.5％，收率98.8％，用时4.21h。

对比例

对比例1

与实施例1区别在于，本对比例1所用物料混合器为普通的物料混合器(型号为sv静态混合器)。消耗原料7-氯-6-氟-1，4-二氢-4-氧喹啉-3-羧酸乙酯100kg，最后得到的产物为107.7kg，纯度为97.9％，收率97.0％，用时4.72h。

对比例2

将计量好的二甲基甲酰胺1136kg用计量泵加入反应釜内，开动搅拌，打开反应釜人孔盖将碳酸钠160、7-氯-6-氟-1，4-二氢-4-氧喹啉-3-羧酸乙酯400kg加入反应釜，打开热媒加热升温，当反应釜温度升至110℃时活化1小时，活化结束后滴加溴乙浣二甲基甲酰胺混合液(溴乙浣244kg，二甲基甲酰胺188kg)，滴加过程保持110～115℃约5小时，滴加结束后保持110～115℃反应2小时；

取样检测控制1-乙基-7-氯-6-氟-1，4-二氢-4-氧喹啉-3-羧酸乙酯选择性达到96％以上，反应结束，关闭热媒，将反应釜物料转料至下一工序(后处理)。消耗原料7-氯-6-氟-1，4-二氢-4-氧喹啉-3-羧酸乙酯100kg，最后得到的产物为107.2kg，纯度为96.9％，收率95.5％，用时9.2h。

将实施例1～3以及对比例1～2的结果汇总如下表2

表2实施例1～3以及对比例1～2的结果汇总

注：原料7-氯-6-氟-1，4-二氢-4-氧喹啉-3-羧酸乙酯记为原料I(纯度98.4％)。用时，指的是加料、升温到出料完毕的总共所用时间，不包括后处理的时间。

由表2可以看出，与普通釜式反应以及普通混合器的反应相比，本发明的实施例1～3无论从产物纯度、收率以及反应用时来看，都具有明显的优势。由此可知，本发明提供的反应装置以及反应方法，能够通过自循环及高效混合器、列管反应器解决物料混合问题和反应能量给以和移除问题，并提高反应收率、减少副反应、大大缩短反应时间，并使得化工合成反应能够大通量、连续化进行，且通用性强。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”“前”“后”等指示的方位或位置关系为基于本发明工作状态下的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

以上结合了优选的实施方式对本发明进行了说明，不过这些实施方式仅是范例性的，仅起到说明性的作用。在此基础上，可以对本发明进行多种替换和改进，这些均落入本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种反应装置，其特征在于，所述反应装置包括列管反应器(2)，其包括立式的反应器釜体(4)以及设置在反应器釜体(4)内的若干个列管(6)；所述列管反应器(2)还设置有上封头(8)和下封头(10)。

2.根据权利要求1所述的反应装置，其特征在于，所述列管(6)的两端分别与上封头(8)和下封头(10)相连通，优选地，所述列管(6)的顶端设置有溢流口(16)，更优选所述列管的直径为0.1～100cm，优选为1～3cm。

3.根据权利要求1或2所述的反应装置，其特征在于，所述上封头(8)的侧上部设置有进料口(81)，下封头(10)的底部设置有出液口(101)。

4.根据权利要求1至3之一所述的反应装置，其特征在于，所述上封头(8)的侧部设置有视镜(82)，上封头(8)的顶部设置有防爆片(83)，优选地，所述上封头(8)的顶部还设置有紧急排空管(84)。

5.根据权利要求1至3之一所述的反应装置，其特征在于，所述上封头(8)、下封头(10)分别通过上隔板(12)、下隔板(14)与反应器釜体(4)固定连接，所述列管(6)穿过上隔板(12)和下隔板(14)而被固定；

优选地，所述上隔板(12)和下隔板(14)之间的反应器釜体(4)的内部设置有热媒(18)或冷媒(18’)，能够用于加热或冷却列管(6)。

6.根据权利要求1至5之一所述的反应装置，其特征在于，所述反应装置还包括物料混合器(20)，其与进料口(81)相连通，所述物料混合器(20)还与原料进料口(30)相连通。

7.根据权利要求1至6之一所述的反应装置，其特征在于，所述反应装置还包括循环泵(40)，其与出液口(101)相连通，所述循环泵(40)还与反应物料排出口(50)相连通，所述循环泵(40)还通过物料混合器(20)与进料口(81)相连通。

8.一种采用权利要求1～7之一所述的反应装置的反应方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1，任选地向反应装置内通入惰性保护气体；

步骤2，初始进料；

步骤3，控制反应温度；

步骤4，进行反应，任选取样检测；

步骤5，连续进料，任选同时连续出料；

步骤6，反应完成后，关闭反应装置。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，

步骤1，任选地向反应装置内通入惰性保护气体；

步骤2，开启原料进料口(30)进料，通过物料混合器(20)混合，将原料喷入列管反应器(2)，当进入设定量的物料后停止进料；

步骤3，打开循环泵(40)循环，并打开冷媒或热媒，控制反应温度至设定温度；

步骤4，保持反应至设定时间，从出液口(101)取样检测；

步骤5，当检测结果达到工艺指标后，打开原料进料口(30)连续进料，通过物料混合器(20)混合，将原料连续喷入列管反应器(2)，循环泵(40)一直开着，并同时打开反应物料排出口(50)连续出料至下一工序；

步骤6，反应完成后，将原料进料口(30)、物料混合器(20)、冷媒或热媒、循环泵(40)、反应物料排出口(50)逐一关闭。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，

步骤3中，根据反应的吸热或放热类型选择热媒或冷媒；

步骤4中，当取样检测结果未达到工艺指标，则继续循环反应至检测结果达到工艺指标；

步骤5中，保持列管反应器(2)的液位平衡，并通过冷媒或热媒控制反应温度，以及定期取样检测反应。