CN201701930U - 液液两相混合反应器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种能够在两相比例差较大时促进均匀混合的液液两相反应器，所述反应器包括带有搅拌器的反应器本体，反应器本体上分别设置有第一进料口和第二进料口，反应器本体的底部设置有混合相出口，第一进料口处设置有分布器，第一进料口由混合相出口向反应器本体的内部伸出，第一进料口的位置高于混合相出口，反应器本体的内壁上设置有挡板，第一进料口为比例小相的进料口，第二进料口为比例大相的进料口，很好的实现了不互溶两相的传质反应，尤其适用于对混合及反应效果要求较高，能快速分离的液液两相不互溶且质量比例较大的两相体系中，同时可降低能源消耗。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种液液混合反应装置，尤其是一种适用于对混合及反应效果要求较高、能快速分离的、液液两相不互溶、且质量比例较大的两相体系的混合反应器。
背景技术
液液两相传质反应在化工生产中十分常见。通常采用的混合方式是使用搅拌器使两相分散，实现两相中某些期望反应的发生。对于混合的两相，一股而言，总有一相在混合物中所占质量比或体积比较大，相应地可将混合两相分别称为比例大相和比例小相；或者，总有一相其比重大于另一相，相应地可将混合两相分别称为重相和轻相。
当反应物之间反应速率很快时，反应的效果决定于两相的传质速率。相间的传质速率由传质系数和传质面积决定。在已定的条件下，传质系数的提高是不现实的，所以通过增大传质面积是化工生产过程中用于强化传质的主要方法。液液两相的分散可有效的增大传质面积，两相的分散技术尤为重要。
现有技术中，液液两相的混合反应一股在反应器中进行，现有反应器结构大致如下，反应器本体上分别设置有供两相进入的两个进料口及搅拌器，该搅拌器的转速通常是可调的，以便适应不同的反应要求，反应器本体底部设置有混合相出口，进料口均处于反应器上部，混合后的两相从底部流出。在不均相反应中该进料方式容易造成两相或多相的分离。轻相上浮，重相从底部混合相出口流出，致使轻相未能充分接触重相而影响混合反应效果。另外，对于液液两相不互溶的两相体系的混合反应，主要是通过强力搅拌来实现，而强力搅拌又一股是通过提高搅拌器的转速和改变搅拌器形状来达到的。实际生产中，部分的化工单元，既要求不互溶两相能实现最大可能的混合，又要求在混合后能通过简单的方法实现快速的凝并，即两相的分层。具有强力搅拌能力的反应器能实现两相的均匀混合，但是在两相分离过程中存在一定困难，同时，当搅拌速率提高至一定值时，分散效果就不会有显著的改善，且有可能出现乳化现象。对于一些对混合及反应效果要求较高的化工单元操作，通过简单的强力搅拌方式难于达到期望的结果，特别对于两相比例差较大的情形，单纯采用强力搅拌方式是难于实现均匀混合的。
实用新型内容
为了克服现有液液两相反应器在两相比例差较大时难于实现均匀混合的不足，本实用新型所要解决的技术问题是提供一种能够在两相比例差较大时促进均匀混合的液液两相反应器。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：液液两相反应器，包括带有搅拌器的反应器本体，反应器本体上设置有上下布置的第二进料口和第一进料口，反应器本体上还设置有混合相出口，所述第一进料口处设置有分布器。
所述混合相出口位于反应器本体的底部，第二进料口在上而第一进料口在下，所述第一进料口由混合相出口向反应器本体的内部伸出，第一进料口的位置高于混合相出口，所述分布器的出口向上。
所述分布器为一个或一组喷嘴，或塔形分布器。
所述反应器本体的内壁上设置有挡板。
所述第一进料口为轻相的进料口，所述第二进料口为重相的进料口。
所述第一进料口为比例小相的进料口，所述第二进料口为比例大相的进料口。
所述混合相出口位于反应器本体的底部，第二进料口在下而第一进料口在上，所述分布器的出口向下且处于整个反应器高度由底部往上的1/3至1/2处。
本实用新型的有益效果是：很好的实现了不互溶两相的传质反应，尤其适用于对混合及反应效果要求较高，能快速分离的液液两相不互溶且质量比例较大的两相体系中，例如二甲基二氯硅烷水解物的中和反应，同时可降低能源消耗。
附图说明
图1是现有混合反应器的示意图。
图2是本实用新型反应器的其中一个实施例的示意图。
图3是本实用新型反应器的另一个实施例的示意图。
图中标记为，1-搅拌器，2-挡板，3-分布器，4-反应器本体，5-第一进料口，6-第二进料口，7-混合相出口。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。
如图2和图3所示，本实用新型的液液两相混合反应器，包括带有搅拌器1的反应器本体4，反应器本体4上设置有上下布置的第二进料口6和第一进料口5，反应器本体4上还设置有混合相出口7，所述第一进料口5处设置有分布器3。反应器本体4的两个进料口上下布置，其中一相在进入时通过分布器3分流，被均匀分散至另一相中，相对于现有的混合反应器而言，在相同的搅拌器转速下，其混合效果已有相当的改善。
如图2所示，为更加充分的混合两相，宜使所述混合相出口7位于反应器本体4的底部，第二进料口6在上而第一进料口5在下，所述第一进料口5由混合相出口7向反应器本体4的内部伸出，第一进料口5的位置高于混合相出口7，所述分布器3的出口向上。混合相在重力作用下向下流动，与从分布器3内出来的物质可在反应器底部形成湍流，可以更加充分的混合两相。
如图2所示，所述分布器3为一个或一组喷嘴，或塔形分布器。也可采用目前已知的其它化工常用分散装置。
如图2所示，所述反应器本体4的内壁上设置有挡板2，可利用搅拌器1的搅拌桨及所述挡板2形成湍流，更有助于实现两相中某些目标物质的充分离析。
如图2所示，宜以所述位于下部的第一进料口5作为轻相的进料口，而以所述位于上部的第二进料口6为重相的进料口，轻相以丝缕状在重相中上浮，重相向下沉，形成上下的物质对流，更有利于充分混合两相。
此外，多数情况下，以所述第一进料口5为比例小相的进料口，所述第二进料口6为比例大相的进料口，比例大相是以连续相存在于反应器本体4内的，反应器本体4内的湍流程度可以通过改变搅拌器转速来调整，以保证比例小相通过分布器3后，在比例大相中保持极细的线状分布而不是以很小的液滴形式存在，更有利于充分混合两相，避免乳化现象的发生。
无论进料口如何设置，混合相出口7一股均设置在底部。
如图3所示，当比例小相相对于比例大相其比重较大时，使所述混合相出口7位于反应器本体4的底部，第二进料口6在下而第一进料口5在上，所述分布器3的出口向下且处于整个反应器高度由底部往上的1/3至1/2处，分布器3位于反应器内液相中，以利于充分混合两相。
以原来的反应器和图2所示的反应器应用在二甲基二氯硅烷水解物的中和反应过程中作对比实验，过程参见如下实施例一～四。
实施例一(使用原来的反应器)：
在搅拌的条件下，向反应器内分别从反应器上部以20m3/h连续加入10％(wt)NaOH溶液，以2m3/h连续加入二甲基二氯硅烷水解物。混合反应后的两相混合物从底部流入分层器，从分层器上层得到水解物。搅拌器转速调为额定转速的一半，器内维持控制在85℃。分析检测二甲基二氯硅烷水解物在中和前、后的pH值，结果见表一。
实施例二(使用本实用新型的反应器)：
在搅拌的条件下，向反应器本体4内分别通过第二进料口6以20m3/h连续加入10％(wt)NaOH溶液，以2m3/h通过第一进料口5经分布器3后连续加入二甲基二氯硅烷水解物。混合反应后的两相混合物从混合相出口7流入分层器，从分层器上层得到水解物。搅拌器转速调为额定转速的一半，器内维持控制在85℃。分析检测二甲基二氯硅烷水解物在中和前、后的pH值，结果见表一。
实施例三(使用原来的反应器)：
在搅拌的条件下，向反应器内分别从反应器上部以20m3/h连续加入10％(wt)NaOH溶液，以2m3/h连续加入二甲基二氯硅烷水解物。混合反应后的两相混合物从底部流入分层器，从分层器上层得到水解物。搅拌器转速调至最大，器内维持控制在85℃。分析检测二甲基二氯硅烷水解物在中和前、后的pH值，结果见表一。
实施例四(使用本实用新型的反应器)：
在搅拌的条件下，向反应器本体4内分别通过第二进料口6以20m3/h连续加入10％(wt)NaOH溶液，以2m3/h通过第一进料口5经分布器3后连续加入二甲基二氯硅烷水解物。混合反应后的两相混合物从混合相出口7流入分层器，从分层器上层得到水解物。搅拌器转速调至最大，器内维持控制在85℃。分析检测二甲基二氯硅烷水解物在中和前、后的pH值，结果见表一。
表一：
| 实施例 | 中和前水解物pH值 | 中和后水解物pH值 |
| 实施例一 | 3.06 | 3.93 |
| 实施例二 | 3.03 | 5.15 |
| 实施例三 | 3.05 | 11.54 |
| 实施例四 | 3.08 | 5.43 |
根据表一可以看出：在“搅拌器转速和反应器内的温度一致”的相同条件下，使用和不使用分布器时，二甲基二氯硅烷水解物除酸效果有比较明显的区别，即水解物中的酸含量相差一个数量级。在改变搅拌器转速，维持温度不变的情况下，实施例三中得到的水解物偏碱性，这说明在调整搅拌器转速的过程中，水解物出现了乳化现象，即在水解物内含有少量的NaOH。在实施例二和实施例四中，转速的提高对水解物的pH值影响有限，这说明搅拌器转速在较低的情况下就能达到期望的效果，亦从另一个角度说明使用分布器3可以降低能源的消耗。
Claims (7)
1.液液两相混合反应器，包括带有搅拌器(1)的反应器本体(4)，反应器本体(4)上设置有上下布置的第二进料口(6)和第一进料口(5)，反应器本体(4)上还设置有混合相出口(7)，其特征是：所述第一进料口(5)处设置有分布器(3)。
2.如权利要求1所述的液液两相混合反应器，其特征是：所述混合相出口(7)位于反应器本体(4)的底部，第二进料口(6)在上而第一进料口(5)在下，所述第一进料口(5)由混合相出口(7)向反应器本体(4)的内部伸出，第一进料口(5)的位置高于混合相出口(7)，所述分布器(3)的出口向上。
3.如权利要求1所述的液液两相混合反应器，其特征是：所述分布器(3)为一个或一组喷嘴，或塔形分布器。
4.如权利要求1、2或3所述的液液两相混合反应器，其特征是：所述反应器本体(4)的内壁上设置有挡板(2)。
5.如权利要求1、2或3所述的液液两相混合反应器，其特征是：所述第一进料口(5)为轻相的进料口，所述第二进料口(6)为重相的进料口。
6.如权利要求1、2或3所述的液液两相混合反应器，其特征是：所述第一进料口(5)为比例小相的进料口，所述第二进料口(6)为比例大相的进料口。
7.如权利要求1所述的液液两相混合反应器，其特征是：所述混合相出口(7)位于反应器本体(4)的底部，第二进料口(6)在下而第一进料口(5)在上，所述分布器(3)的出口向下且处于整个反应器高度由底部往上的1/3至1/2处。
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| CN108714388A (zh) * | 2018-06-12 | 2018-10-30 | 中国科学院过程工程研究所 | 一种搅拌槽 |
| CN115041110A (zh) * | 2022-06-20 | 2022-09-13 | 浙江大学 | 一种液-液非均相反应强化方法及装置 |
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