CN117884086A - 一种强化接触反应的离子液体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接触反应的离子液烷基化用旋流反应器，包括混合区、造旋区、分离区，其特征在于所述混合区由预混分布盘、两组混合腔、一个稳流腔组成。最上方预混分布盘上均布小孔，两预混分布盘交错分布，分布盘下方设置两组环流混合腔，混合腔壁面内设置多层交错挡板，混合腔外设置稳流腔。稳流腔同样为混合液流入造旋区通道，造旋区设置有导叶起旋。其通过结构设计实现了加强了两相的接触反应时间，同时实现反应与分离同时进行，保证离子液与C4烃充分接触混合，且及时分离反应生成的产物。
Description
技术领域
本发明涉及液-液非均相混合及分离设备领域，具体涉及一种强化接触反应的离子液体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接触反应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接触反应的离子液体烷基化用旋流反应器，其通过结构设计实现了旋流器内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。
本发明采用的技术方案如下：一种强化接触反应的离子液体烷基化用旋流反应器，反应器整体分为三部分：混合区、造旋区、锥段，其特征在于，所述混合区由预混分布盘、两组混合腔、一个稳流腔组成。最上方预混分布盘上均布小孔，两预混分布盘相互交错分布，分布盘下方设置两组混合腔，混合腔壁面内设置多层交错环流挡板，混合腔外设置稳流腔。
所述稳流腔在混合腔外围，为混合液流入造旋区通道，造旋区设置有导叶起旋。
所述重相入口及轻相入口各一个，位于反应器顶部，成对称分布。
所述两组预混分布盘在两相入口下方，整个盘上均匀分布射孔，射孔为变径射孔，入射方向与流体流动方向相同，两组分布盘上射孔交错分布。
所述混合腔位于预混分布盘下方，两组混合腔同心分布在溢流管外侧，混合腔边壁设置多组环形挡板，用以增加流体流动路径，流体在所述两个混合腔内流动方向相反。
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，轻相与重相分别由对称分布的轻相入口及重相入口进入反应器内，入口下方设置两组预混均布盘，两相经两组预混均布盘进行初步混合及反应；而后共同向下流入混合腔内，混合腔内设置多组交错挡板阻碍两相流体向下流动，同时交错挡板制造湍流加强两相的混合；两组混合腔内流体流动方向相反，增加流体流动路径及接触反应时间。
两相流体自下而上流出混合腔后，改变流向，向下流入稳流腔内，消除混合带来的湍动，而后顺稳流腔向下流动，经导叶起旋，后在锥段实现产物和催化剂的分离，分别由溢流管及底流管排出，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：
两相入口下方设置两组预混均布盘消除两相泵入脉动，同时实现两相的初步混合；混合腔内设置多组交错挡板，加长两相的流动时间，同时制造湍流加强两相的混合；两组混合腔内流体流动方向相反，延长两相流体的流动路径，同时增加反应器内的空间利用率；混合腔外设置稳流腔，消除混合腔内挡板形成的湍流，稳定两相流体流动；反应后的产物及催化剂经导叶起旋，高效实现反应分离一体化。
附图说明
附图的图面说明如下：
图1为本发明装置结构示意图；
图2为1/4旋流反应器剖面图；
图中，1-溢流管；2-轻相入口；3、12-预混均布盘；4-变径射孔；5-混合腔；6-环流挡板；7-稳流腔；8-溢流口；9-锥段；10-底流管；11-导叶；13-重相入口
具体实施方式
下面结合附图实例对本发明作进一步详细描述。
图1是本发明装置结构示意图如图所示，一种强化接触反应的离子液体烷基化用旋流反应器，包括混合区、造旋区、分离区，其特征在于所述混合区由预混分布盘3、12，混合腔6、稳流腔7组成；混合区上方设有轻相入口1、重相入口13。
所述混合腔6中心设有轴向向上伸出混合区的溢流管1，所述混合区下方设有轴流导叶11及锥段9。
如图2所示，1/4旋流反应器剖面图中，预混均布盘3、12上均布对称的变径射孔4，在其他实例中，所述射孔12可以更改为其他数量，射流方向与流体流动方向相同；预混均布盘下方设置两组混合腔5，两组混合腔内流体流动方向相反；混合腔内设置多组环流挡板6，挡板安置角度为45°，相邻挡板平行安置在混合腔两侧。
本发明的一种强化接触反应的离子液体烷基化用旋流反应器，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。轻重两相分别经轻相入口2、重相入口13进入反应器内，通过变径射孔4穿过预混分布盘3、12，这一过程中消除两相进入的速度脉动，同时两相初步混合、均匀分布；而后两相加速流入混合腔5内，在环流挡板6的作用下，两相流体交错流动，两相接触反应时间延长。
两相混合液在混合腔5内混合反应后，向下流入稳流腔7内，消除混合腔内流体的湍动；两相混合液继续向下流动，通过轴流导叶11起旋分离，在锥段9的作用下，密度大的催化剂向下流动，由底流管10排出，循环利用；密度小的烷基化油向轴心运动，经溢流口8流入溢流管1，进入后续的生产工艺。
Claims (8)
1.一种强化接触反应的离子液体烷基化用旋流反应器，反应器整体分为三部分：混合区、造旋区、锥段，其特征在于，所述混合区由预混分布盘、两组混合腔、一个稳流腔组成。最上方预混分布盘上均布小孔，两预混分布盘相互交错分布，分布盘下方设置两组混合腔，混合腔壁面内设置多组交错环流挡板，混合腔外设置稳流腔。所述稳流腔在混合腔外围，为混合液流入造旋区通道，造旋区设置有导叶起旋。
2.根据权利1所述的反应器，其特征在于：所述重相入口及轻相入口各一个，位于反应器顶部，对称分布。
3.根据权利1所述的反应器，其特征在于：所述预混分布盘有两个，位于两相入口与混合腔之间。
4.根据权利1所述的反应器，其特征在于：所述预混分布盘在整个盘上均匀分布射孔，两分布盘交错布置。
5.根据权利1所述的反应器，其特征在于：所述预混分布盘上射孔为变径射孔，入射方向与流体流动方向相同。
6.根据权利1所述的反应器，其特征在于：所述混合腔共两个，同心分布在溢流管外侧。
7.根据权利1所述的反应器，其特征在于：所述混合腔中环形挡板分别安置于腔体两侧，混合腔内安置多个平行布置的环形挡板,安置角度为45°，用以增加流体流动路径。
8.根据权利1所述的反应器，其特征在于：所述两个混合腔内流体流动方向相反。
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