CN113398847B - 一种强化混合的离子液烷基化用旋流反应器 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种强化混合的离子液烷基化用旋流反应器，包括混合区及造旋区、锥段，混合区由两个缓冲腔和一个混合腔组成，所述混合腔位于两个缓冲腔中间，混合腔设有重相入口，上下两缓冲腔设有轻相入口，中间设有环形下流空间，所述下流空间在混合腔位置处侧壁开有切向开缝，使得混合腔可通过切向开缝与环形下流空间连通，上部缓冲腔与混合腔之间以及混合腔与下部缓冲腔之间均设置有轻相分布盘；其通过结构设计实现了单一旋流器结构内实现反应与分离同时进行，保证离子液(重相)与C4烃(轻相)充分接触混合，且及时分离反应产物，分离效率高，同时反应物转化率较现有旋流反应器大幅度提高。

Description

一种强化混合的离子液烷基化用旋流反应器
技术领域
本发明涉及液-液非均相混合及分离设备领域，具体涉及一种强化混合的离子液烷基化用旋流反应器。
背景技术
离子液体由于其高选择、无污染等优势，被成功应用在生产烷基化汽油中。目前烷基化反应器仍沿用以往酸式反应器，主要为搅拌釜反应器，配以沉降器进行产物分离，往往会导致停留时间增多，副反应增多等问题。
中国专利CN 112657439 A公布了一种基于多维剪切作用的液-液非均相旋流反应器和反应方法，该专利使用切向入口和导叶等构件实现重相和轻相的快速混合，增加两相接触面积，但是这一过程时间极短，两相接触不足就进入锥段开始分离，反应物转化率不高，且分离出的产物中夹杂大量的反应物，增大了处理成本。
常见的搅拌釜式反应器无法准确控制反应时间且分离困难，不利于离子液体烷基化反应的进行，且需要外加沉降器等设备，占地面积大；旋流器应用于烷基化反应中，混合程度不足，由此设计了一种强化混合的离子液烷基化用旋流反应器，在实现两相接触混合反应的同时，能将反应生成的产物及时进行分离。
发明内容
基于上述目的，本发明提供了一种强化混合的离子液烷基化用旋流反应器，其通过结构设计实现了单一旋流器结构内实现反应与分离同时进行，保证离子液(重相)与C4烃(轻相)充分接触混合，且及时分离反应产物，分离效率高，同时反应物转化率较现有旋流反应器大幅度提高。
本发明采用的技术方案如下：一种强化混合的离子液烷基化用旋流反应器，包括混合区及造旋区、锥段，其特征在于，混合区由两个缓冲腔和一个混合腔组成，所述混合腔位于两个缓冲腔中间，混合腔设有重相入口，上下两缓冲腔设有轻相入口，中间设有环形下流空间，所述下流空间在混合腔位置处侧壁开有切向开缝，使得混合腔可通过切向开缝与环形下流空间连通，上部缓冲腔与混合腔之间以及混合腔与下部缓冲腔之间均设置有轻相分布盘，所述轻相分布盘上均布多个供轻相流入混合腔的小孔，具体可设置为呈辐射式均匀分布在轻相分布盘上的轻相变径射孔，供轻相以射流方式进入混合腔。
所述环形下流空间通过位于中心的溢流管和套设在溢流管外侧的内部引流管构成，环形下流空间的上端由轻相分布盘封闭，具体的，内部引流管上端与溢流管之间的环形开口由与轻相分布盘一体式设置的挡板封堵，内部引流管下端连接在所述隔板上或者穿过所述隔板，使得环形下流空间与锥段内部空间连通。
在混合区和锥段之间设置为造旋区，具体的，造旋区内设置有位于溢流管8外侧的导叶，以对流入的混合液起旋。
所述重相入口有两个，呈圆心对称的切向式分布，使得重相切向流入混合腔。轻相分布盘有两个，位于两缓冲腔与混合腔之间。
所述轻相分布盘在整个盘上均匀分布轻相变径射孔，轻相分布盘上下两盘射孔变径方向相反，均朝向混合腔，且孔径在朝向混合腔的方向上由大变小。
所述切向开缝共四个，上下各两个，且均呈圆心对称分布。切向开缝的切向方向和重相流入旋向及轴流导叶旋向相同。
本发明的旋流反应器的工作过程简单介绍如下：
本发明的旋流反应器，用于离子液烷基化反应，生产高辛烷值的烷基化油，重相通过重相入口进入混合腔，轻相通过轻相入口进入上下缓冲腔，缓冲腔和混合腔之间设置有轻相分布盘，在压力作用下，轻相通过轻相分布盘上的轻相变径射孔射入混合腔内与重相混合反应。
反应后的产物和催化剂通过混合腔内的切向开缝形成旋流，初步分离混合液，而后顺环形下流空间向下流动，经导叶加强旋流，后在锥段实现产物和催化剂的分离，密度较轻的产物和密度较大的催化剂分别由溢流管及锥段下方的底流管排出，由此实现反应和分离一体化过程。
与现有的反应器相比，本发明具有以下优点：
1、设置单独的混合腔进行混合反应，保留了旋流反应器反应分离的总工艺流程短的优势，又相对延长了接触混合时间，反应更加充分，有效提高了反应物转化率；
2、轻相由轻相变径射孔射入混合腔内，轻相射流与重相入口进入的重相旋流高湍流度接触，加强混合程度，重相入口设在混合腔中部，而下流管开缝设置在混合腔上下，避免重相流入混合腔后直接流出，影响原料反应；反应后的产物及催化剂经切向开缝和导叶二次起旋，提高整体分离效率，高效实现反应分离一体化。
附图说明
图1为本发明旋流反应器的整体结构示意图；
图2为图1中A-A截面示意图；
图3为本发明旋流反应器的立体剖面图；
图中，1、第一轻相入口；2、第一轻相分布盘；3-重相入口；4-混合腔；5、第二轻相分布盘；6、第二轻相入口；7-导叶；8-溢流管；9-锥段；10-内部引流管；11、第二缓冲腔；12、轻相变径射孔；13-切向开缝；14、挡板；15、第一缓冲腔。
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为本发明旋流反应器的整体结构示意图，如图所示，一种强化混合的离子液烷基化用旋流反应器，包括由柱段壳体和锥段壳体连接在一起构成的外壳体，所述柱段壳体内部通过隔板分隔为上部反应区和下部分离区，还包括溢流管8，所述溢流管8位于外壳体内部且向上依次穿过隔板和柱段壳体的上顶板，所述溢流管8与柱段壳体之间的环形空间内设置有导叶7，所述导叶7位于隔板下方，用于在下部分离区内部形成旋流；所述上部反应区设置有第一轻相分布盘2、第二轻相分布盘5和内部引流管10，所述第一轻相分布盘2和第二轻相分布盘5将上部反应区分隔为上部的第一缓冲腔15、中部的混合腔4和下部的第二缓冲腔11，所述内部引流管10套设在溢流管8外部且两者之间形成环形下流空间，所述环形下流空间的上端由第一轻相分布盘2封闭、所述环形下流空间的下端连通隔板下部的下部分离区；所述内部引流管10位于混合腔4部分的侧壁上开设有多个切向开缝13，混合腔4通过切向开缝13与所述环形下流空间连通；所述第一轻相分布盘2和第二轻相分布盘5上均开设有多个供轻相进入混合腔4的轻相变径射孔12。
图2为图1中A-A截面示意图，图3为本发明旋流反应器的立体剖面图，结合图1-图3，所述轻相变径射孔12呈辐射式均匀分布在所述第一轻相分布盘2和第二轻相分布盘5的位于外壳体与内部引流管10之间的环形部分上。所述第一轻相分布盘2包括挡板14，所述内部引流管10与溢流管8之间的环形下流空间的上端由所述挡板14封闭。
参考图1和图3，所述第一缓冲腔15的侧壁上设置有第一轻相入口1，所述第二缓冲腔11的侧壁上设置有第二轻相入口6；所述混合腔4的侧壁上设置有重相入口3，所述重相入口3包括两个切向式入口，两个切向式入口呈圆心对称分布，切向式的设计使得重相组分在进入混合腔4后能够形成湍流度高的旋流，以与从轻相变径射孔12进入的轻相组分充分混合接触。
如图3所示，所述切向开缝13共四个，上下各两个呈圆心对称分布，在其他实例中切向开缝13也可以设置为其余数量，如三个、四个，其开缝方向和重相入口3及轴流导叶7旋向相同。
本发明的强化混合的离子液体烷基化旋流反应器，用于实现离子液体(重相)和C4烃(轻相)的烷基化反应，对反应产物和催化剂进行分离。重相通过重相入口3注入混合腔4，在切向入流的作用下形成旋流，轻相从第一轻相入口1和第二轻相入口6注入第一缓冲腔15和第二缓冲腔11，并通过第一轻相分布盘2和第二轻相分布盘5上的轻相变径射孔12射入混合腔4，这一过程中，两相深度混合，轻相被重相冲击形成大量微小液滴，增加两相接触面积，保持了旋流反应器接触时间短暂的优点，但反应更加充分，有效提高了反应物转化率。
由于持续进料，反应生成的产物及催化剂充满混合腔4，后通过切向开缝13以切向流的方式进入环形下流空间内，进入在切向开缝13的作用下，混合液形成旋流，对产物和催化剂初步分离。初步分离的混合液继续向下流动，通过轴流导叶7再次造旋作用形成强旋流，在锥段9的共同作用下，密度大的催化剂向下旋流排出，循环利用；密度小的烷基化油向轴心运动，由溢流管8引出，进入后续的生产工艺。
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)

1.一种强化混合的离子液烷基化用旋流反应器，包括由柱段壳体和锥段壳体连接在一起构成的外壳体，所述柱段壳体内部通过隔板分隔为上部反应区和下部分离区；
还包括溢流管，所述溢流管位于外壳体内部且向上依次穿过隔板和柱段壳体的上顶板后伸出外壳体，所述溢流管与柱段壳体之间的环形空间内设置有导叶，所述导叶位于隔板下方，用于在下部分离区内部形成旋流；
所述上部反应区设置有第一轻相分布盘、第二轻相分布盘和内部引流管，所述第一轻相分布盘和第二轻相分布盘将上部反应区分隔为上部的第一缓冲腔、中部的混合腔和下部的第二缓冲腔，所述内部引流管套设在溢流管外部且两者之间形成环形下流空间，所述环形下流空间的上端由第一轻相分布盘封闭、所述环形下流空间的下端连通隔板下部的下部分离区；所述内部引流管位于混合腔部分的侧壁上开设有多个切向开缝，混合腔通过切向开缝与所述环形下流空间连通；所述第一轻相分布盘和第二轻相分布盘上均开设有多个供轻相进入混合腔的轻相变径射孔；
所述第一缓冲腔的侧壁上设置有第一轻相入口，所述第二缓冲腔的侧壁上设置有第二轻相入口；所述混合腔的侧壁上设置有重相入口；
所述切向开缝共四个，上下各两个呈圆心对称分布；所述重相入口位于上下的切向开缝的中间位置。
2.根据权利要求1所述的旋流反应器，其特征还在于，所述轻相变径射孔呈辐射式均匀分布在所述第一轻相分布盘和第二轻相分布盘的位于外壳体与内部引流管之间的环形部分上。
3.根据权利要求1所述的旋流反应器，其特征还在于，所述重相入口包括两个切向式入口，两个切向式入口呈圆心对称分布。
4.根据权利要求2所述的旋流反应器，其特征还在于，所述第一轻相分布盘包括挡板，所述内部引流管与溢流管之间的环形下流空间的上端由所述挡板封闭。
5.根据权利要求3所述的旋流反应器，其特征还在于，所述切向开缝的切向入流方向与重相入口及导叶旋向相同。
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116020357A (zh) * 2021-10-25 2023-04-28 中国石油化工股份有限公司 旋流反应器和低碳烯烃的生产方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101468845A (zh) * 2007-12-28 2009-07-01 北京锦奥华荣科技有限公司 光催化氧化水净化罐
CN102533311A (zh) * 2010-12-30 2012-07-04 中国石油天然气集团公司 一种轴流式超短接触旋流反应器
CN210058279U (zh) * 2019-01-18 2020-02-14 山东诺为制药流体系统有限公司 一种反应器用连接弯头
CN112657439A (zh) * 2020-12-21 2021-04-16 山东建筑大学 基于多维剪切作用的液-液非均相旋流反应器和反应方法

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9126210B1 (en) * 2008-08-12 2015-09-08 Board Of Supervisors Of Louisiana State University And Agricultural And Mechanical College Efficient premixing fuel-air nozzle system
CN101940900B (zh) * 2009-07-09 2012-05-30 中国石油化工股份有限公司 一种冲击式气液分布器
CN104971673B (zh) * 2014-04-08 2017-03-08 中国石油大学(华东) 一种液液非均相混合反应分离一体化的短接触旋流反应器
CN204665811U (zh) * 2015-04-10 2015-09-23 天津华亨科技有限公司 一种设置对向进气机构的硫化床
CN106621433B (zh) * 2016-12-09 2018-11-02 中国石油大学(华东) 一种带有穿流塔板除沫的双向喷淋取热的减压塔内件
CN107199128A (zh) * 2017-05-09 2017-09-26 李尽善 一种侧向进料型旋流器
CN112237896B (zh) * 2020-09-21 2022-04-12 中国石油大学(华东) 一种混合强化的离子液体烷基化用新型反应器

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101468845A (zh) * 2007-12-28 2009-07-01 北京锦奥华荣科技有限公司 光催化氧化水净化罐
CN102533311A (zh) * 2010-12-30 2012-07-04 中国石油天然气集团公司 一种轴流式超短接触旋流反应器
CN210058279U (zh) * 2019-01-18 2020-02-14 山东诺为制药流体系统有限公司 一种反应器用连接弯头
CN112657439A (zh) * 2020-12-21 2021-04-16 山东建筑大学 基于多维剪切作用的液-液非均相旋流反应器和反应方法

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