CN113996263B - 一种非均相反应器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种非均相反应器，包括壳体、第一管道、第二管道、第三管道、第四管道和第五管道，壳体呈筒形，内部形成有圆柱形的反应腔；第一管道与壳体侧壁固定连接，第一管道的内部与反应腔连通，第一管道的轴线与反应腔的轴线垂直，且不共面；第二管道连接在第一管道上，管道的内部连通；第三管道与底板固定连接，第三管道内部与反应腔连通，第三管道的轴线与反应腔的轴线不共面；第四管道连接在第三管道上，管道的内部连通；第五管道设置于底板中心处，管道内部与反应腔连通，本发明可以使各原料之间快速混合接触反应，可实现连续化生产，结构简单，使用方便。

Description

一种非均相反应器

技术领域

本发明涉及一种非均相反应器，尤其涉及用于将不同原料流化后快速接触、连续化反应的非均相反应器。

背景技术

在化工行业中，在需要将两种或多种原料混合后进行反应的场景下，通常使用溶剂将原料溶解后进行混合反应，常会遇到各原料之间混合接触的效率低、反应时间长、副反应较多等问题。例如，1,3-二亚氨基异吲哚啉是一种重要的有机合成中间体，其通常是利用尿素、氢氧化钠和苯酐为原料，钼酸铵为催化剂进行混合反应，得到目标产物。1,3-二亚氨基异吲哚啉的制备是在液相或固相中进行的，在将各原料混合、搅拌，进行反应过程中，各原料之间的接触面小，接触效率低，导致生产效率较低，无法连续生产。

为了解决原料之间接触效率低的问题，可以利用现有技术中的流化装置将上述各原料在流化状态下反应生产1,3-二亚氨基异吲哚啉。

但是，利用现有流化装置连续生产1,3-二亚氨基异吲哚啉时，为了提高原料的转化率，需要使各原料之间快速充分接触反应，即，需要延长原料在反应腔内的停留时间。若停留时间过长，会导致副反应多发，产物中的杂质增多。为了防止副反应的发生，需要缩短原料在反应腔内的停留时间。若停留时间过短，会导致无法充分接触反应，影响原料的转化率，也会导致产物中的杂质增多。

本发明的目的在于提供一种能够使原料快速接触反应，既能提高原料的转化率，又能减少产物中的杂质含量的非均相反应器。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种非均相反应器，包括壳体6、第一管道1、第二管道2、第三管道3、第四管道4和第五管道5，所述壳体6内部为反应腔7，所述第一管道1用于向反应腔7内输送载气；所述第二管道2用于向反应腔7内输送第一原料；所述第三管道3用于向反应腔7内输送载气；所述第四管道4用于向反应腔7内输送第二原料；所述第五管道5用于将反应腔7内的反应产物排出。

所述壳体6呈筒形，顶部设置有顶盖61，底部设置有底板62，内部形成有圆柱形的反应腔7；所述第一管道1与壳体6侧壁固定连接，所述第一管道1的内部与反应腔7连通，第一管道1的轴线与反应腔7的轴线垂直，且不共面。

所述第二管道2连接在第一管道1上，管道的内部连通，用于通过第一管道1将第一原料输送至反应腔7内；所述第三管道3与底板62固定连接，第三管道3内部与反应腔7连通，第三管道3的轴线与反应腔7的轴线不共面。

所述第四管道4连接在第三管道3上，管道的内部连通，用于通过第三管道3将第二原料输送至反应腔7内；所述第五管道5设置于底板62中心处，管道内部与反应腔7连通。

设置第一管道的轴线与反应腔的轴线垂直且不共面，可以使进入反应腔内的第一原料沿反应腔内壁运动形成涡流，加快第一原料的运动速度及与其他原料的混合速度，从而提高反应速度；设置第三管道与反应腔的轴线及第一管道的轴线均不共面，可以使经第三管道输入进反应腔内的第二原料与第一原料快速混合，提高反应速率。

根据本发明的一种实施方式，所述第一管道1的内壁与反应腔7的侧壁相切；所述第一管道1的出料口位于反应腔7的侧壁的中部。

设置第一管道的内壁与反应腔的侧壁相切，可以减少第一原料进入反应腔时与反应腔内壁碰撞导致的动能损失，加快扩散速度和反应速度；设置第一管道位于反应腔的中部，可以使原料在反应腔内快速均匀扩散，加快反应速度。

根据本发明的一种实施方式，所述第三管道3的出料口与反应腔7的轴线的距离为反应腔7的半径的三分之一；所述第三管道3的轴线沿入射方向和第一管道1的轴线沿入射方向，在与反应腔7的轴线垂直的平面上的投影的夹角β为15°～75°，第三管道3的轴线沿入射方向和第一管道1的轴线沿入射方向，在穿过反应腔7的轴线且与第一管道1的轴线平行的平面上的投影的夹角δ为15°～75°。

设置第三管道的出料口与反应腔的轴线的距离为反应腔半径的三分之一，设置第三管道3的轴线沿入射方向和第一管道1的轴线沿入射方向，在与反应腔7的轴线垂直的平面上的投影的夹角为15°～75°，第三管道3的轴线沿入射方向和第一管道1的轴线沿入射方向，在穿过反应腔7的轴线且与第一管道1的轴线平行的平面上的投影的夹角为15°～75°，可以使进入反应腔内的第二原料与其他原料快速混合接触反应，进一步加快反应速度。

根据本发明的一种实施方式，所述第一管道1的出料口的端面与反应腔7的侧壁共面。

设置第一管道的出料口的端面与反应腔的侧壁共面，可以减少第一原料进入反应腔内时与反应腔内壁的碰撞导致的动能损耗，加快原料运动速度，促进原料的扩散，使原料快速混合，提升反应效率。

根据本发明的一种实施方式，所述第二管道2与第一管道1的上侧壁固定连接；所述第四管道4与第三管道3的上侧壁固定连接。

设置第二管道与第一管道的上侧壁连通，可以使第一原料在第一管道内的流化效果更好，加快原料进入反应器后的反应效率；设置第四管道与第三管道上侧壁连通，可以使第二原料在第三管道3内的流化效果更好，加快原料进入反应器后的反应效率。

根据本发明的一种实施方式，所述第一管道1设置有多个，多个第一管道1以反应腔7的轴线为中心轴对称设置；所述第三管道3设置有多个，多个第三管道3以反应腔7的轴线为中心轴对称设置。

设置多个对称分布的第一管道，可以使第一原料进入反应腔内时更分散、分布更均匀，提高不同原料的混合和反应速度；设置多个第三管道，可以使第三原料加入反应腔内时更分散、分布更均匀，提高不同原料的混合和反应速度。

根据本发明的一种实施方式，所述第一管道1设置有两个，两个第一管道1以反应腔7的轴线为中心轴对称设置；所述第三管道3设置有两个，两个第三管道3以反应腔7的轴线为中心轴对称设置。

根据本发明的一种实施方式，所述壳体6上设置有温度传感器和压力传感器。

在壳体上设置温度传感器和压力传感器，可以实时检测反应腔内的温度和压力，并对反应腔内的温度和压力进行控制，提高反应速率。

根据本发明的一种实施方式，所述壳体6的外侧壁上设置有夹套，用于控制反应腔7内的反应温度。

在壳体外侧壁上设置夹套，可以对反应腔内进行加热或降温，使反应腔内的温度处于原料反应的适宜温度，加快反应速率。

根据本发明的一种实施方式，所述第一管道1上设置有第一控制阀11，用于控制载气的流量；所述第二管道2上设置有第二控制阀21，用于控制第一原料的加入量；所述第三管道3上设置有第三控制阀31，用于控制载气的流量；所述第四管道4上设置有第四控制阀41，用于控制第二原料的加入量；所述第五管道5上设置有第五控制阀51，用于控制第五管道5的通断。

本发明可以使原料进入反应腔内时快速运动、均匀分散，使不同的原料快速混合、接触，反应效率高、反应时间短、副产物少，可以降低生产事故发生的概率，可实现连续化生产。

附图说明

图1.一种非均相反应器整体结构示意图；

图2.非均相反应器仰视结构示意图；

图3.非均相反应器沿穿过反应腔的轴线且与第一管道的轴线平行的平面的剖视结构示意图；

图4.非均相反应器沿穿过第一管道的轴线且与反应腔的轴线垂直的平面的剖视结构示意图。

图中，1.第一管道、11.第一控制阀、12.第一管道的出料口、2.第二管道、21.第二控制阀、3.第三管道、31.第三控制阀、32.第三管道的出料口、4.第四管道、41.第四控制阀、5.第五管道、51.第五控制阀、6.壳体、61.顶盖、62.底板、7.反应腔；

L1.反应腔的轴线、L2.第一管道的轴线、L2a.第一管道的轴线在与反应腔的轴线垂直的平面上的投影、L2b.第一管道的轴线在穿过反应腔轴线且与第一管道的轴线平行的平面上的投影、L3.第三管道的轴线、L3a.第三管道的轴线在与反应腔轴线垂直的平面上的投影、L3b.第三管道的轴线在穿过反应腔的轴线且与第一管道的轴线平行的平面上的投影。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，参考标号是指本发明中的组件、技术，以便本发明的优点和特征在适合的环境下实现能更易于被理解。下面的描述是对本发明权利要求的具体化，并且与权利要求相关的其它没有明确说明的具体实现也属于权利要求的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”、“下”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系是基于附图所示的方位或位置关系，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。

图1示出了一种非均相反应器整体结构示意图。

如图1所示，一种非均相反应器，包括壳体6、第一管道1、第二管道2、第三管道3、第四管道4和第五管道5，所述壳体6内部为反应腔7，所述第一管道1用于向反应腔7内输送载气；所述第二管道2用于向反应腔7内输送第一原料；所述第三管道3用于向反应腔7内输送载气；所述第四管道4用于向反应腔7内输送第二原料；所述第五管道5用于将反应腔7内的反应产物排出；所述壳体6呈筒形，顶部设置有顶盖61，底部设置有底板62，内部形成有圆柱形的反应腔7；所述第一管道1与壳体6的侧壁固定连接，所述第一管道1的内部与反应腔7连通，第一管道1的轴线L2与反应腔7的轴线L1垂直，且不共面；所述第二管道2连接在第一管道1上，管道的内部连通；所述第三管道3与底板62固定连接，第三管道3内部与反应腔7连通，第三管道3的轴线L3与反应腔7的轴线L1不共面；所述第四管道4连接在第三管道3上，管道的内部连通；所述第五管道5设置于底板62中心处，管道内部与反应腔7连通。

所述壳体6呈筒形，顶部设置有顶盖61，底部设置有底板62，内部形成有圆柱形的反应腔7；所述第一管道1与壳体6侧壁固定连接，所述第一管道1的内部与反应腔7连通，第一管道1的轴线L2与反应腔7的轴线L1垂直，且不共面；所述第二管道2连接在第一管道1上，管道的内部连通，用于通过第一管道1将第一原料输送至反应腔7内。

所述第三管道3与底板62固定连接，第三管道3内部与反应腔7连通，第三管道3的轴线L3与反应腔7的轴线L1不共面；所述第四管道4连接在第三管道3上，管道的内部连通，用于通过第三管道3将第二原料输送至反应腔7内；所述第五管道5设置于底板的62中心处，管道内部与反应腔7连通。

壳体6可以为任意能够容纳原料进行流化反应的结构，比如方形、圆形、圆柱形结构等，本发明优选设置壳体6为圆筒结构，不但结构强度高、能够承受较高的压强，而且结构简单，空间利用率高。

所述反应腔7可以为任意能够容纳不同原料进行流化反应的腔体结构，比如方形空腔、圆柱形空腔等，本发明优选设置反应腔7为圆柱形空腔，相对于其他结构，可以减少原料与反应腔7内壁的碰撞，减少原料的动能损耗，可以使空腔内原料沿反应腔7内壁旋转运动形成涡流，加快原料的运动速度，加快原料扩散速度，加快不同原料之间的接触和反应效率，而且结构强度大，能承受较大的压力。

第一管道1用于通过载气将第一原料流化后输送进反应腔7内进行反应，第一管道1的轴线L2与反应腔7的轴线L1垂直且不共面，可以使第一管道1输送进反应腔7内的第一原料沿反应腔7内壁运动形成涡流，加快第一原料的运动及扩散速度，促进不同原料快速接触，提高反应速度。

本发明优选设置第一管道1的位置为，使第一管道1的内壁与反应腔7的侧壁相切；并使第一管道1的出料口12位于反应腔7的侧壁的中部，设置第一管道1的内壁与反应腔7的侧壁相切，可以使第一原料从第一管道1内进入反应腔7后，直接沿反应腔7侧壁运动，减少第一原料与反应腔7内壁碰撞，减少第一原料的动能损失，使第一原料快速进行涡流运动，加快第一原料与其他原料混合，设置第一管道1的出料口12位于反应腔7的侧壁的中部，可以使第一原料进入反应腔7内后均匀向上下扩散，加快第一原料的扩散速度及与其他原料之间的混合接触速度，进一步加快反应速率。

所述第一管道1的内壁与反应腔7的侧壁相切，即第一管道1的内壁远离反应腔7的轴线L1的一侧的侧壁与反应腔7的轴线L1的距离与反应腔7的半径相同，即第一管道1的轴线L2与反应腔7的轴线L1的距离等于反应腔7的半径减去第一管道1的半径。

所述第一管道1的出料口12位于反应腔7的中部，是指第一管道1的出料口12距离壳体6的顶盖61和底板62的距离相同，所述第一管道1的出料口12是第一管道1与反应腔7的连接口。

还可以设置第一管道1的出料口12的端面与反应腔7的侧壁共面，所述第一管道1的出料口12的端面与反应腔7的侧壁共面，是指第一管道1的出料口12的端面与反应腔7的侧壁共曲面，即，第一管道1的出料口12的端面与反应腔7的侧壁重合，也可以说，第一管道1的出料口12的端面与反应腔7的侧壁所在的曲面重合，设置第一管道的出料口的端面与反应腔侧壁共面，可以使第一管道的出料口的端面与反应腔的内壁平滑相交，可以减少第一原料进入反应腔内时与反应腔内壁的碰撞导致的动能损耗，加快原料运动速度，促进原料的扩散，使原料快速混合，提升反应效率。

所述第一管道1上设置有第一控制阀11，可以根据需要控制第一管道1的通断及流量大小，从而控制第一管道1内载气的流量和流速。

所述第二管道2用于向第一管道1内输送第一原料，从而使第一原料进入第一管道1后被第一管道1内的载气流化后进入反应腔7内，本发明优选设置所述第二管道2与第一管道1上侧壁固定连接，可以使第一原料进入第一管道1内时，与第一管道1内的载气运动方向垂直相交，易于使第一原料分散和流化，使第一原料分布更均匀，提升第一原料在进入反应腔7内后的扩散速度及不同原料的接触速度，从而提升反应速度。

所述第一管道1上侧壁是指图1中位于第一管道1的轴线L2上方的侧壁。

第二管道2上设置有第二控制阀21，可以控制第二管道2的通断及流量大小，从而控制第二管道2向第一管道1内的加料速度，从而可以控制向反应腔7内添加不同原料的比例。

所述第一管道1可以跟据需要设置两个或多个，两个或多个第一管道1以反应腔7的轴线L1为中心轴对称设置，设置两个或多个第一管道1向反应腔7内添加第一原料或者添加多种原料，当添加同一种原料时可以促进第一原料在反应腔7内的扩散和分布，加快第一原料与其他原料的混合接触速度，进一步加快反应速度，当添加多种原料时，不但可以使不同原料混合均匀，加快反应速度，还可以使装置应用范围更广。

第二管道2设置的数量与第一管道1的设置数量相同，即第二管道2和第一管道1是一一对应的，每个第二管道2均与其对应的第一管道1连通，用于向第一管道1内输送第一原料。

所述第三管道3用于通过载气将第二原料流化后输送进反应腔7内进行反应，使第三管道3输送进入反应腔7内的第二原料与第一管道1输入进反应腔7内的第二原料交汇混合；所述第三管道3与底板62固定连接，与反应腔7连通，用于输送载气，第三管道3的轴线L3与反应腔的轴线L1不共面，可以促进第二原料在反应腔7内的扩散，加快与第一原料混合速度，提高反应速度。

还可以设置第三管道3的位置为，使第三管道3的出料口32与反应腔7的轴线L1的距离为反应腔7半径的三分之一，使第三管道3的轴线L3沿入射方向和第一管道1的轴线L2沿入射方向，在与反应腔7的轴线L1垂直的平面上的投影的夹角β为15°～75°；使第三管道3的轴线L3沿入射方向和第一管道1的轴线L2沿入射方向，在穿过反应腔7的轴线L1且与第一管道1的轴线L2平行的平面上的投影的夹角δ为15～75°，可以使第三管道3输入进反应腔7内的第二原料快速均匀分散，进一步加快第二原料的扩散速度及与第一原料的混合接触速率，还可以使第二原料和第一原料的朝相同运动方向运动，从而进一步加快混合及反应速率。

所述第三管道3的轴线L3沿入射方向和第一管道1的轴线L2沿入射方向，在与反应腔7的轴线L1垂直的平面上的投影的夹角β，即第一管道1的轴线L2在与反应腔7的轴线L1垂直的平面上的投影L2a与第三管道3的轴线L3在与反应腔7的轴线L1垂直的平面上的投影L3a的夹角。

所述第三管道3的轴线L3沿入射方向和第一管道1的轴线L2沿入射方向，在穿过反应腔7的轴线L1且与第一管道1的轴线L2平行的平面上的投影的夹角δ，即第一管道1的轴线L2穿过反应腔7的轴线L1且与第一管道的轴线平行的平面上的投影L2b与第三管道3的轴线L3穿过反应腔7的轴线L1且与第一管道1的轴线L2平行的平面上的投影L3b的夹角。

所述第三管道3的出料口32与反应腔7的轴线L1的距离为反应腔7的半径的三分之一，是指第三管道3的出料口32的中心距离反应腔7轴线L1的距离。

所述第三管道3上设置有第三控制阀31，可以根据需要控制第三管道3的通断及流量大小，从而控制第三管道3内载气的流量和流速。

所述第四管道4用于向第三管道3内添加第二原料，使第二原料在进入第三管道3后通过第三管道3内的载气流化后进入反应腔7内进行反应；本发明优选设置所述第四管道4与第三管道3上侧壁固定连接，可以使原料竖向进入第三管道3内与第三管道3内的载气交汇，促进原料在第三管道3内的分散和流化，加快第二原料在进入反应腔7内后的扩散速度及与第一原料的混合速度，提升反应速度。

所述第三管道3上侧壁是指图1中位于第三管道3的轴线L3上方的侧壁。

第四管道4上设置有第四控制阀41，可以控制第四管道4的通断及流量大小，控制第四管道4向第二管道2内加入第二原料的速度，从而可以控制向反应腔7内加入不同原料的比例。

所述第三管道3可以跟需要设置两个或多个，两个或多个第三管道3以反应腔7的轴线L1为中心轴对称设置，设置两个或多个第三管道3可以向反应腔7内添加第二原料或者添加多种原料，当添加同一种原料时可以促进第一原料在反应腔7内的扩散和分布，加快第二原料与其他原料的混合接触速度，进一步加快反应速度，当添加多种原料时，不但可以使不同原料混合均匀，加快反应速度，还可以使装置应用范围更广。

第四管道4设置的数量与第三管道3的设置数量相同，即第四管道4和第三管道3是一一对应的，每个第四管道4均与其对应的第三管道3连通，用于向第三管道3内输送第二原料。

第五管道5设置于底板62中心处，用于排出反应生成的产物。

壳体6上还可以设置温度传感器，用于检测反应腔7内的温度，并将温度数据反馈给控制中心，使控制中心对反应腔7内的温度进行控制，从而控制反应速率。

壳体6上还可以设置压力传感器，用于检测反应腔7内的压力，并将压力数据反馈给控制中心，使控制中心对反应腔7内的压力进行控制，从而控制反应速率。

壳体6外侧壁上还可以设置夹套，用于控制反应腔7内的反应温度，当反应腔7内的温度低于需要的反应温度时，通过夹套进行加热，加热方式可以通过电加热、导热油加热、高频加热、熔盐加热和蒸汽等方式；当反应腔7内的温度高于需要的反应温度时，可以通过夹套进行降温，降温可以通过循环水等方式进行。

使用时，将第一管道1与载气管道连接，将第二管道2与第一原料管连通，将第三管道3与载气管道连接，将第四管道4与第二原料管连接，通过第二管道2将第一原料加入第一管道1内，使第一管道1内的载气将进入第一管道1内的第一原料流化并输送进入反应腔7内进行涡流运动；同时，通过第四管道4将第二原料输送到第三管道3内，使第三管道3的载气将进入第三管道3内的第二原料流化并输送进入反应腔7内与第二原料混合并反应，当第一原料和第二原料反应后得到反应产物，反应产物从第五管道5排出。

本发明设置壳体为圆柱形，强度高、能够承受较高的压强；设置反应腔为圆柱形空腔，可以减少原料与内壁碰撞导致动能损耗，加快原料扩散速度；设置第一管道的轴线与反应腔的轴线垂直且不共面，通过与反应腔配合，可以使第一原料沿反应腔内壁运动形成涡流，加快第一原料的扩散速度，加快不同原料之间的混合速率和反应速度；设置第二管道向第一管道内输送第一原料，可以使第一原料流化后直接进入反应腔进行反应，提高反应速率；设置第三管道与底板固定连接，且与反应腔的轴线及第一管道的轴线不共面，可以使第三管道输入进反应腔内的第二原料与第一管道输入进反应腔内的第一原料快速扩散和混合，进一步提高反应速率；设置第四管道与第三管道连接向第三管道内输送第二原料，使第二原料进入第三管道内流化后进入反应腔快速混合反应，提高反应速率，减少产品中杂质含量。

如图1所示，所述第二管道2与第一管道1上侧壁固定连接；所述第四管道4与第三管道3上侧壁固定连接。

本发明设置第二管道与第一管道上侧壁连通，可以使第一原料在第一管道内的流化效果更好，加快原料进入反应器后的反应效率；设置第四管道与第三管道上侧壁连通，可以使第二原料在第三管道内的流化效果更好，加快原料进入反应器后的反应效率。

如图1所示，所述第一管道1上设置有第一控制阀11，用于控制载气的流量；所述第二管道2上设置有第二控制阀21，用于控制第一原料的加入量；所述第三管道3上设置有第三控制阀31，用于控制载气的流量；所述第四管道4上设置有第四控制阀41，用于控制第二原料的加入量；所述第五管道5上设置有第五控制阀51，用于控制第五管道5的通断。

本发明设置第一控制阀可以控制第一管道的通断及载气的流量和流速；设置第二控制阀可以控制第二管道的通断及第一原料的加入速度；设置第三控制阀可以控制第三管道的通断及载气的加入流量和流速，设置第四控制阀可以控制第四管道的通断和第二原料的加入速度；通过第一控制阀、第三控制阀、第二控制阀和第四控制阀的配合，可以控制原料的进料量、载气的速度以及各原料之间的比例，从而控制流化反应达到较佳的效果。

图2示出了非均相反应器仰视结构示意图。

如图2所示，所述第一管道1设置有两个或多个，两个或多个第一管道1以反应腔7的轴线L1为中心轴对称设置；所述第三管道3设置有两个或多个，两个或多个第三管道3以反应腔7的轴线L1为中心轴对称设置。

本发明设置两个或多个对称分布的第一管道，当使用两个或多个第一管道添加第一原料时，可以使第一原料进入反应腔内时更分散、分布更均匀，提高不同原料的混合和反应速度，当两个或多个第一管道添加不同原料时，不但可以加快反应速度，还可以使应用范围更广；设置两个或多个第三管道，当多个第三管道添加第二原料时，可以使第二原料进入反应腔内时更分散、分布更均匀，提高不同原料的混合和反应速度，当两个或多个第三管道添加不同原料时，不但可以加快反应速度，还可以使应用范围更广。

根据本发明的一种实施方式，所述第一管道1设置有两个，两个第一管道1以反应腔7的轴线L1为中心轴对称设置；所述第三管道3设置有两个，两个第三管道3以反应腔7的轴线L1为中心轴对称设置。

图3示出了非均相反应器沿穿过反应腔的轴线且与第一管道的轴线平行的平面的剖视结构示意图。

如图3所示，所述第一管道1的内壁与反应腔7的侧壁相切；所述第一管道1的出料口12位于反应腔7的侧壁的中部。

本发明设置第一管道的内壁与反应腔的侧壁相切，可以减少第一原料进入反应腔时与反应腔内壁碰撞导致的动能损失，加快扩散速度和反应速度；设置第一管道位于壳体侧壁高度的中部，可以使原料在反应腔内快速均匀扩散，加快反应速度。

如图2和图3所示，所述第三管道3的出料口32与反应腔7的轴线L1的距离为反应腔7的半径的三分之一；所述第三管道3的轴线L3沿入射方向和第一管道的轴线L2沿入射方向，在与反应腔7的轴线L1垂直的平面上的投影的夹角β为15°～75°，第三管道3的轴线L3沿入射方向和第一管道1的轴线L2沿入射方向，在穿过反应腔7的轴线L1且与第一管道1的轴线L2平行的平面上的投影的夹角δ为15°～75°。

本发明设置第三管道的出料口与反应腔的轴线的距离为反应腔半径的三分之一，设置第三管道的轴线沿入射方向和第一管道的轴线沿入射方向，在与反应腔的轴线垂直的平面上的投影的夹角为15°～75°；使第三管道的轴线沿入射方向和第一管道的轴线沿入射方向，在穿过反应腔的轴线且与第一管道的轴线平行的平面上的投影的夹角为15～75°，可以使第三管道输入进反应腔内的第二原料快速均匀分散，进一步加快第二原料的扩散速度及与第一原料的混合接触速率，还可以使第二原料和第一原料的朝相同运动方向运动，从而进一步加快混合及反应速率。

图4示出了非均相反应器沿穿过第一管道的轴线且与反应腔的轴线垂直的平面的剖视结构示意图。

如图3和图4所示，所述第一管道1的出料口12的端面与反应腔7的侧壁共面。

本发明设置第一管道的出料口的端面与反应腔侧壁共面，可以减少第一原料进入反应腔内时与反应腔内壁的碰撞导致的动能损耗，加快原料运动速度，促进原料的扩散，使原料快速混合，提升反应效率。

根据本发明的一种实施方式，所述壳体6的外侧壁上设置有夹套，用于控制反应腔7内的反应温度。

本发明在壳体外侧壁上设置夹套，可以对反应腔的空间进行加热或降温，使反应腔7内的温度处于原料反应的最佳温度，加快反应速率。

根据本发明的一种实施方式，所述壳体6上设置有温度传感器和压力传感器。

本发明设置温度传感器，可以检测反应腔内的温度，可以对反应腔内的温度进行控制，从而控制反应速率；设置压力传感器，可以检测反应腔内的压力，从而反应腔内的压力进行控制，从而控制反应速率。

实施例1.

非均相反应器设置为，壳体的高度为100cm，反应腔直径为60cm；第一管道直径为3cm，第一管道的内壁与反应腔内壁相切；设置第二管道直径1cm；第三管道直径为3cm，第三管道的出料口与反应腔的轴线的距离为10cm，第四管道直径2cm；设置两个第一管道，两个第一管道以反应腔的转轴为中心轴对称设置；设置两个第三管道，两个第三管道以反应腔的转轴为中心轴对称设置；设置第三管道的轴线沿入射方向和第一管道的轴线沿入射方向，在与反应腔的轴线垂直的平面上的投影的夹角为30°，第三管道的轴线沿入射方向和第一管道的轴线沿入射方向，在穿过反应腔的轴线且与第一管道的轴线平行的平面上的投影的夹角为60°。

通过上述反应器制备1,3-二亚氨基异吲哚啉：将苯酐在第二管道进料，通过第一管道中的载气输送至反应腔内，将尿素、氢氧化钠和硝酸铵在第四管道进料，通过第三管道中的载气输送至反应腔内，苯酐、尿素、氢氧化钠和硝酸铵在反应腔内高速旋转、混合、接触反应，得到反应产物从第五管道排出。

经检测，产物中1,3-二亚氨基异吲哚啉比例为99.12％(摩尔比)。

实施例2.

非均相反应器设置其他参数与实施例1相同，区别仅在于：设置第三管道的轴线沿入射方向和第一管道的轴线沿入射方向，在与反应腔的轴线垂直的平面上的投影的夹角为45°，第三管道的轴线沿入射方向和第一管道的轴线沿入射方向，在穿过反应腔的轴线且与第一管道的轴线平行的平面上的投影的夹角为45°。

通过上述反应器制备1,3-二亚氨基异吲哚啉，经检测，产物中1,3-二亚氨基异吲哚啉比例为98.94％(摩尔比)。

实施例3.

非均相反应器设置其他参数与实施例1相同，区别仅在于：设置第三管道的轴线沿入射方向和第一管道的轴线沿入射方向，在与反应腔的轴线垂直的平面上的投影的夹角为60°，第三管道的轴线沿入射方向和第一管道的轴线沿入射方向，在穿过反应腔的轴线且与第一管道的轴线平行的平面上的投影的夹角为30°。

通过上述反应器制备1,3-二亚氨基异吲哚啉，经检测，产物中1,3-二亚氨基异吲哚啉比例为98.86％(摩尔比)。

实施例4.

非均相反应器设置其他参数与实施例1相同，区别仅在于：设置第三管道的轴线沿入射方向和第一管道的轴线沿入射方向，在与反应腔的轴线垂直的平面上的投影的夹角为15°，第三管道的轴线沿入射方向和第一管道的轴线沿入射方向，在穿过反应腔的轴线且与第一管道的轴线平行的平面上的投影的夹角为75°。

通过上述反应器制备1,3-二亚氨基异吲哚啉，经检测，产物中1,3-二亚氨基异吲哚啉比例为99.13％(摩尔比)。

实施例5.

非均相反应器设置其他参数与实施例1相同，区别仅在于：设置第三管道的轴线沿入射方向和第一管道的轴线沿入射方向，在与反应腔的轴线垂直的平面上的投影的夹角为75°，第三管道的轴线沿入射方向和第一管道的轴线沿入射方向，在穿过反应腔的轴线且与第一管道的轴线平行的平面上的投影的夹角为15°。

通过上述反应器制备1,3-二亚氨基异吲哚啉，经检测，产物中1,3-二亚氨基异吲哚啉比例为98.71％(摩尔比)。

可以看出，第三管道的轴线沿入射方向和第一管道的轴线沿入射方向，在与反应腔的轴线垂直的平面上的投影的夹角为15°～75°，以及在穿过反应腔的轴线且与第一管道的轴线平行的平面上的投影的夹角为15°～75°时，可以得到纯度较高的产品；且第三管道的轴线沿入射方向和第一管道的轴线沿入射方向，在与反应腔的轴线垂直的平面上的投影的夹角越小，以及在穿过反应腔的轴线且与第一管道的轴线平行的平面上的投影的夹角越大，产品摩尔收率越高；当第三管道的轴线沿入射方向和第一管道的轴线沿入射方向，在与反应腔的轴线垂直的平面上的投影的夹角小于30°，以及在穿过反应腔的轴线且与第一管道的轴线平行的平面上的投影的夹角大于60°，产品摩尔收率变化较小。

本发明设置反应腔为圆柱形空腔，并设置第一管道的轴线与反应腔的轴线垂直且不共面，可以使进入反应腔内的第一原料沿反应腔内壁运动形成涡流，加快第一原料的运动速度及与其他原料的混合速度，从而提高反应速度；设置第三管道与底板固定连接，且与反应腔的轴线及第一管道的轴线均不共面，可以使经第三管道输入进反应腔内的第二原料与第一原料快速混合，提高反应速率；设置第一管道的内壁与反应腔的侧壁相切，可以减少第一原料进入反应腔时与反应腔内壁碰撞导致的动能损失，加快扩散速度和反应速度；设置第一管道位于壳体侧壁高度的中间点，可以使原料在反应腔内快速均匀扩散，加快反应速度；设置第三管道的出料口与反应腔的轴线的距离为反应腔半径的三分之一，设置第三管道的轴线沿入射方向和第一管道的轴线沿入射方向，在与反应腔的轴线垂直的平面上的投影的夹角为15°～75°，及与在穿过反应腔的轴线且与第一管道的轴线平行的平面上的投影的夹角为15°～75°，可以使进入反应腔内的第二原料与其他原料快速混合接触，进一步加快反应速度；设置第一管道的出料口的端面与反应腔侧壁共面，可以减少第一原料进入反应腔内时与反应腔内壁的碰撞导致的动能损耗，加快原料运动速度，促进原料的扩散，使原料快速混合，提升反应效率；设置第二管道与第一管道上侧壁连通，可以使第一原料在第一管道内的流化效果更好，加快原料进入反应器后的反应效率；设置第四管道与第三管道上侧壁连通，可以使第二原料在第三管道内的流化效果更好，加快原料进入反应器后的反应效率；设置多个对称分布的第一管道，可以使第一原料进入反应腔内时更分散、分布更均匀，提高不同原料的混合和反应速度，也可以添加多种原料；设置多个第三管道，可以使第三原料加入反应腔内时更分散、分布更均匀，提高不同原料的混合和反应速度，也可以添加多种原料，本发明原料接触速度快、分散均匀、反应效率高、反应时间短、副产物少，降低了生产事故发生的概率，可实现连续化生产。

应该注意的是，上述实施例对本发明进行说明而不是对本发明进行限制，并且本领域技术人员在不脱离所附权利要求的范围的情况下可设计出替换实施例。在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。

Claims (8)

1.一种非均相反应器，其特征在于，包括壳体（6）、第一管道（1）、第二管道（2）、第三管道（3）、第四管道（4）和第五管道（5），

所述壳体（6）内部为反应腔（7），所述第一管道（1）用于向反应腔（7）内输送载气；所述第二管道（2）用于向反应腔（7）内输送第一原料；所述第三管道（3）用于向反应腔（7）内输送载气；所述第四管道（4）用于向反应腔（7）内输送第二原料；所述第五管道（5）用于将反应腔（7）内的反应产物排出；

所述壳体（6）呈筒形，顶部设置有顶盖（61），底部设置有底板（62），内部形成有圆柱形的反应腔（7）；

所述第一管道（1）与壳体（6）的侧壁固定连接，所述第一管道（1）的内部与反应腔（7）连通，第一管道（1）的轴线与反应腔（7）的轴线垂直，且不共面；所述第一管道（1）的内壁与反应腔（7）的侧壁相切；所述第一管道（1）的出料口位于反应腔（7）的侧壁的中部；

所述第二管道（2）与第一管道（1）的上侧壁固定连接，管道的内部连通；

所述第三管道（3）与底板（62）固定连接，第三管道（3）内部与反应腔（7）连通，第三管道（3）的轴线与反应腔（7）的轴线不共面；

所述第三管道（3）的轴线沿入射方向和第一管道（1）的轴线沿入射方向，在与反应腔（7）的轴线垂直的平面上的投影的夹角为15°~75°，第三管道（3）的轴线沿入射方向和第一管道（1）的轴线沿入射方向，在穿过反应腔（7）的轴线且与第一管道（1）的轴线平行的平面上的投影的夹角为15°~75°；

所述第四管道（4）与第三管道（3）的上侧壁固定连接，管道的内部连通；

所述第五管道（5）设置于底板（62）中心处，管道内部与反应腔（7）连通。

2.根据权利要求1所述的非均相反应器，其特征在于，所述第三管道（3）的出料口与反应腔（7）的轴线的距离为反应腔（7）半径的三分之一。

3.根据权利要求1所述的非均相反应器，其特征在于，所述第一管道（1）的出料口的端面与反应腔（7）的侧壁共面。

4.根据权利要求1所述的非均相反应器，其特征在于，所述第一管道（1）设置有多个，多个第一管道（1）以反应腔（7）的轴线为中心轴对称设置；

所述第三管道（3）设置有多个，多个第三管道（3）以反应腔（7）的轴线为中心轴对称设置。

5.根据权利要求4所述的非均相反应器，其特征在于，所述第一管道（1）设置有两个，两个第一管道（1）以反应腔（7）的轴线为中心轴对称设置；

所述第三管道（3）设置有两个，两个第三管道（3）以反应腔（7）的轴线为中心轴对称设置。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的非均相反应器，其特征在于，所述壳体（6）的外侧壁上设置有夹套，用于控制反应腔（7）内的反应温度。

7.根据权利要求1至5中任一项所述的非均相反应器，其特征在于，所述壳体（6）上设置有温度传感器和压力传感器。

8.根据权利要求1至5中任一项所述的非均相反应器，其特征在于，所述第一管道（1）上设置有第一控制阀（11），用于控制载气的流量；

所述第二管道（2）上设置有第二控制阀（21），用于控制第一原料的加入量；

所述第三管道（3）上设置有第三控制阀（31），用于控制载气的流量；

所述第四管道（4）上设置有第四控制阀（41），用于控制第二原料的加入量；

所述第五管道（5）上设置有第五控制阀（51），用于控制第五管道（5）的通断。

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