CN112237896B - 一种混合强化的离子液体烷基化用新型反应器 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种混合强化的离子液体烷基化用新型反应器，包括旋流筒，其特征在于，所述旋流筒的锥段底部连接有尾管，所述旋流筒的筒段上设有重相切向入口，所述筒段内部设有环形板，所述环形板的内径沿旋流管的轴向向上凸起延伸形成筒体型环形挡板，其所述环形挡板上端与旋流筒上顶面之间留有间隙，所述旋流筒的筒段轴心处设置有向上伸出筒段上顶面的溢流管，所述溢流管和筒段侧壁面之间的环形间隙内，且位于环形板下方设置有导叶；其通过结构设计强化了混合效果，保证反应进行充分的同时保持高效的分离效率，将混合完成的液体及时地分离。

Description

一种混合强化的离子液体烷基化用新型反应器
技术领域
本发明涉及液相与液相非均相混合设备领域，具体涉及一种混合强化的离子液体烷基化用新型反应器。
背景技术
混合作业是现代工业的重要组成部分，特别是石油化工、物质聚合、生物制药等过程中，理想的多尺度混合有利于反应可控地快速进行。当物质在容器中发生流动时，互相接触反应就会发生混合。工业中的混合通常是非均相的，以离子液体烷基化反应为例，轻重两相密度差较大，若不能充分地混合，易发生分层导致反应不彻底；同时整体反应迅速，若不能及时地分离产物，将降低目标产率。
中国专利CN 110314622 A公布了一种混合、反应、分离一体化液-液螺旋管旋流反应器，为了加强反应过程中连续相、分散相之间的混合，引入螺旋管结构，利用剪切流场来实现两相的三级混合。两相通过顶端不同的入口进入，这一过程并不能确保混合均匀，在螺旋管流动过程中两相可能再次分层。螺旋管与分离腔连接处不位于轴心，将导致后续的分离效率降低。
常见的旋流器混合效果不佳，主要侧重于提高分离性能，将非均相液体的混合分离过程集合于一体，将极大地提高装置的生产效能，由此设计了一种旋流反应器，通过增强混合过程来强化反应，同时利用轴流导叶来进行产物的分离。
发明内容
基于上述目的，本发明提供了一种混合强化的离子液体烷基化用新型反应器，其通过结构设计强化了混合效果，保证反应进行充分的同时保持高效的分离效率，将混合完成的液体及时地分离。
本发明采用的技术方案如下：一种混合强化的离子液体烷基化用新型反应器，包括旋流筒，其特征在于，所述旋流筒的锥段底部连接有尾管，所述旋流筒的筒段上设有重相切向入口，所述筒段内部设有环形板，所述环形板的内径沿旋流管的轴向向上凸起延伸形成筒体型环形挡板，其所述环形挡板上端与旋流筒上顶面之间留有间隙，所述旋流筒的筒段侧壁面、环形板、环形挡板、筒段上顶面共同围成混合腔，所述筒段上顶面还设置有伸入混合腔的轻相射流管；
所述旋流筒的筒段轴心处设置有向上伸出筒段上顶面的溢流管，所述溢流管和筒段侧壁面之间的环形间隙内，且位于环形板下方设置有导叶，所述导叶用于对从上向下流动的液体形成旋流。
所述重相切向入口呈圆心对称式分布有两个，所述轻相射流管圆周阵列分布有四个，所述轻相射流管也可以设置为其他数量，如两个或六个。
所述轻相射流管与溢流管平行的均匀分布在混合腔内，每一根轻相射流管的壁面上均匀分布有多个射流孔，用于将轻相物料均匀喷射在混合腔内。
本发明的反应器的工作过程简单介绍如下：
本发明的混合强化的离子液体烷基化用新型反应器，用于酸性离子液体(重相)催化异丁烷/丁烯(轻相)，生成烷基化油，重相通过切向入口流入混合腔内，形成旋流；轻相射流管均布在反应器顶部，每一个轻相射流管轴向布置四排射流孔，周向均布四列；轻相从射流孔进入反应器，与旋转运动的重相混合；
混合后的液相上行漫过环流挡板上端与筒段上顶面之间间隙后，进入环流挡板与溢流管之间的夹套区域并开始下行，进入分离腔；
在分离腔内将下行的混合液引入导叶形成旋流，进入锥段，由于离心力的增大，轻、重两相实现快速分离，轻相从中心向上流动经溢流管流出，重相则从底部尾管排出，由此实现反应器内反应与分离一体化过程。
与现有的旋流器相比，本发明具有以下优点：
混合腔内部重相环流，轻相射流，交错流场强化混合传质过程，增强了接触混合反应效率；环流挡板分隔混合腔与分离腔，保证充分地混合与及时地分离，有效降低副反应的发生，提高目标产品收率；该旋流反应器结构简单内部件少，空间占用小。
附图说明
图1是本发明反应器整体结构示意图；
图2是图1中A-A向视图；
图3是本发明混合腔三维透视图；
图4是本发明轻相射流管结构示意图；
图中：1、环流挡板，2、重相切向入口，3、溢流管，4、尾管，5、轻相射流管，6、导叶，7、锥段。
具体实施方式
以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。
以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方法，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。
参阅附图，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的位置限定用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。
图1是本发明反应器整体结构示意图，如图所示，一种混合强化的例子液体烷基化用新型反应器，包括旋流筒，其特征在于，所述旋流筒的锥段7底部连接有尾管4，所述旋流筒的筒段上设有重相切向入口2，所述筒段内部设有环形板，所述环形板的内径沿旋流管的轴向向上凸起延伸形成筒体型环形挡板1，其所述环形挡板1上端与旋流筒上顶面之间留有间隙，所述旋流筒的筒段侧壁面、环形板、环形挡板1、筒段上顶面共同围成混合腔，所述筒段上顶面还设置有伸入混合腔的轻相射流管5；
所述旋流筒的筒段轴心处设置有向上伸出筒段上顶面的溢流管3，所述溢流管3和筒段侧壁面之间的环形间隙内，且位于环形板下方设置有导叶6，所述导叶6用于对从上向下流动的液体形成旋流。
如图2所示，是图1中A-A向视图，其示出了重相切向入口2和轻相射流管5的安装分布实施例，本实施例中，重相切向入口2呈圆心对称式分布有两个，所述轻相射流管5圆周阵列分布有四个，在其他实施例中，所述轻相射流管5也可以设置为其他数量，如两个或六个。
图3是本发明混合腔三维透视图，图4是本发明轻相射流管结构示意图，如图所示，所述轻相射流管5与溢流管3平行的均匀分布在混合腔内，每一根轻相射流管5的壁面上均匀分布有多个射流孔，用于将轻相物料均匀喷射在混合腔内。
本发明的混合强化的离子液体烷基化用新型反应器，用于酸性离子液体(重相)催化异丁烷/丁烯(轻相)，生成烷基化油，重相通过切向入口流入混合腔内，形成旋流；轻相射流管5均布在反应器顶部，每一个轻相射流管5轴向布置四排射流孔，周向均布四列；轻相从射流孔进入反应器，与旋转运动的重相混合；
混合后的液相上行漫过环流挡板1上端与筒段上顶面之间间隙后，进入环流挡板1与溢流管3之间的夹套区域并开始下行，进入分离腔；
在分离腔内将下行的混合液引入导叶6形成旋流，进入锥段，由于离心力的增大，轻、重两相实现快速分离，轻相从中心向上流动经溢流管3流出，重相则从底部尾管4排出，由此实现反应器内反应与分离一体化过程。
上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可作出的各种等效结构或等效流程的修改或变形，或直接或间接运用到其他相关的技术领域，仍在本发明的保护范围以内。

Claims (5)

1.一种混合强化的离子液体烷基化用新型反应器，包括旋流筒，所述旋流筒从上至下依次由筒段、锥段、尾管连接而成，其特征在于，所述旋流筒的锥段底部的小口径端连接有尾管，所述旋流筒的筒段上设有重相切向入口，所述筒段内部设有环形板，所述环形板的内径沿旋流管的轴向向上凸起延伸形成筒体型环形挡板，所述环形板和环形挡板组合成环流挡板，其中所述环形挡板上端与旋流筒上顶面之间留有间隙，所述旋流筒的筒段侧壁面、环形板、环形挡板、筒段上顶面共同围成混合腔，所述筒段上顶面还设置有伸入混合腔的轻相射流管；
所述旋流筒的筒段轴心处设置有向上伸出筒段上顶面的溢流管，所述溢流管和筒段侧壁面之间的环形间隙内且位于环形板下方设置有导叶，所述导叶用于对从上向下流动的液体形成旋流；
重相物料从重相切向入口呈切向式进入混合腔，轻相物料从轻相射流管进入混合腔，重相物料和轻相物料在混合腔混合后沿着环形挡板旋流式向上流动，然后从环形挡板上端与旋流筒上顶面之间的间隙进入溢流管与环形挡板内壁面之间的间隙，继续向下流动后在导叶作用下旋流式向下流动。
2.根据权利要求1所述的反应器，其特征还在于，所述重相切向入口呈圆心对称式分布有两个，所述轻相射流管圆周阵列分布有四个。
3.根据权利要求1所述的反应器，其特征还在于，所述重相切向入口呈圆心对称式分布有两个，所述轻相射流管圆周阵列分布有两个或六个。
4.根据权利要求1-3任一项所述的反应器，其特征还在于，每一根轻相射流管的壁面上均匀分布有多个射流孔。
5.根据权利要求4所述的反应器，其特征还在于，每一个轻相射流管轴向布置四排射流孔，周向均布四列。
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