CN207307868U - 一种用于快速反应的装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开一种用于快速反应的装置，该装置强化了两股物料的快速混合及传热传质，且能及移除反应产生的热，调节反应温度，从而减少副反应，提高选择性，降低物耗。所述的装置包括：至少一个反应器和换热套；反应器包括反应腔和两个相对设置的喷射管；反应腔包括侧壁和两个相对的端面；侧壁上设置有反应液出口；两个喷射管分别穿过两个端面并与端面密封连接，喷头位于反应腔内；换热套设于反应器外并与反应器的外壁围成换热腔；换热套上还设置有换热介质进口和换热介质出口连通换热腔。该装置的喷射管使两股高速流相向流动撞击，解决了普通反应器相间传质效率低、反应效果差的问题，且同时通过换热套快速换热，及时带走反应产生的热量。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种用于快速反应的装置。
背景技术
快速反应广泛存在于化学品的制备过程中，反应时的物料混合及热量分布情况是影响原料转化率和产品选择性的关键因素。因此，利用高效反应器进行传递过程强化受到越来越多的关注。
传统的反应器多为釜式反应器或者管式反应器，它们都存在诸多缺点，如釜式反应器占地面积大、反应时间长、传热效果差等，管式反应器虽能够及时转移多余的热量，但由于管长有限，反应更多的时候不能够进行完全。
撞击流是指两相流高速相向流动撞击，在撞击瞬间达到极高的相间相对速度，从而实现撞击区域内极强烈的流体湍动，对传热、传质有较大的强化作用，使体系内的相间混合和传递更加理想，许多化工过程（吸收、燃烧、萃取等）都可以用撞击流来实现，提高反应过程效率，撞击流反应器则是在此基础上产生的。与传统化工反应器相比，撞击流反应器由于能够显著强化气-固、气-液、气-气及液-液等相间传递过程，在许多由传递过程控制的化工过程拥有广阔的应用前景。
撞击流反应器的种类很多，如受限式撞击流反应器、开放式撞击流反应器、浸没式撞击流反应器、毛细撞击流反应器等，虽种类繁多，但均未考虑热量控制的问题。针对快速反应的特点，我们设计出一种新型的撞击流反应器，既可以强化相间传质，又能够及时移除多余的热量（或补充反应所需的热量）、控制并保证反应在一定温度条件下进行，减少副反应的产生。
实用新型内容
本实用新型旨在提高化工过程中快速反应的效率，缩短反应时间，控制反应在一定温度条件下进行。为此，本实用新型的一个目的在于提出一种传质效果好、转化率高、能耗低，能够应用于快速反应的装置。
为达到上述目的，本实用新型所采取的技术方案为：
一种用于快速反应的装置，包括：至少一个反应器和换热套；
所述反应器包括：反应腔和两个相对设置的喷射管；
所述反应腔包括侧壁和两个相对的端面；所述侧壁上设置有反应液出口；所述的两个喷射管分别穿过所述的两个端面并与所述端面密封连接，所述喷射管的喷头位于所述反应腔内；
所述换热套套设于所述反应器外，并与所述反应器的外壁围成换热腔；所述反应器的反应液出口连通所述换热腔；所述换热套上还设置有换热介质进口和换热介质出口连通所述换热腔。
进一步的，所述反应腔或换热套为回转体结构。
进一步的，所述的装置包括一个反应器，所述的换热套与所述的反应器的反应腔同轴。
进一步的，所述的装置可以包括三个反应器。
进一步的，所述反应液出口设置于所述反应腔侧壁的中间位置。
进一步的，所述喷射管为回转体结构；优选的，所述喷射管的回转直径沿着指向所述反应腔内部的方向逐渐减小。
进一步的，所述反应腔的长径比为0.3～3。
进一步的，所述两个喷射管安装在同一水平轴线上，喷射管出口间距为反应腔直径的0.1～3倍。
使用时，包括如下步骤：
1. 将液态反应物调整至反应初始温度，然后将反应物以反应所需的速率分别经由两个喷射管进入反应腔内；
2. 根据反应过程对升温或降温的温度控制需求，将高温换热介质或低温换热介质由换热介质进口注入换热套，所述换热介质与由反应液出口流出的液体进行充分混合后，从换热介质出口流出。
本实用新型的一种用于快速反应的装置和方法具有良好的相间传质、传热效果，解决了普通反应器相间传质效率低、反应效果差的问题，同时换热套可及时带走反应产生的（或补充反应所需的）热量，有效地控制反应温度。
附图说明
图1是根据本实用新型实施例的一种用于快速反应的装置的结构示意图。
图2是一种用于快速反应的装置的反应腔和换热套结构的侧视图。
图3是实施例2所述一种用于快速反应的装置的结构侧视图。
标记说明：
反应腔1-1；喷射管1-2和1-3；换热套1-4；换热介质进口1-5；换热介质出口1-6；反应液出口1-7；喷射管进液口1-8和1-9。
具体实施方式
下面通过实施例对本实用新型作进一步的阐述。
实施例1
如图1所示，一种用于快速反应的装置，包括：反应器和换热套（1-4）；
所述反应器包括：反应腔（1-1）和两个相对设置的喷射管（1-2）、（1-3）；
所述反应腔（1-1）包括侧壁和两个相对的端面；所述侧壁上设置有反应液出口（1-7）；所述的两个喷射管（1-2）、（1-3）分别穿过所述的两个端面并与所述端面密封连接，所述喷射管（1-2）、（1-3）的喷头位于所述反应腔（1-1）内；
所述换热套（1-4）套设于所述反应腔（1-1）外侧，并与所述反应腔（1-1）的外壁围成换热腔；所述反应液出口（1-7）连通所述换热腔；所述换热套（1-4）上还设置有换热介质进口（1-5）和换热介质出口（1-6）连通所述换热腔。
所述反应腔（1-1）或换热套（1-4）为回转体结构。
所述反应腔（1-1）和换热套（1-4）同轴。
所述反应液出口（1-7）设置于所述反应腔（1-1）侧壁的中间位置。
所述喷射管（1-2）、（1-3）为回转体结构；所述喷射管（1-2）、（1-3）的回转直径沿着指向所述反应腔（1-1）内部的方向逐渐减小。
所述反应腔（1-1）的长径比为0.3～3。
所述两个喷射管（1-2）、（1-3）安装在同一水平轴线上，喷射管（1-2）、（1-3）出口间距为反应腔（1-1）直径的0.1～3倍。
利用上述装置进行邻甲氧基苯胺重氮化快速反应时，将邻甲氧基苯胺与稀硫酸按摩尔比1：1.5混合后，降温至5℃以下，以一定的速度由喷射管（1-2）的进口（1-8）进入反应腔（1-1）内，亚硝酸钠溶液则由另一侧喷射管（1-3）的进口（1-9）进入反应腔（1-1）内，反应后的液体由反应液出口（1-7）流出；该装置反应腔（1-1）的长径比设为1.2；由于该反应会放出大量的热量，因此，将低温换热介质冷冻盐水不断地从换热介质进口（1-5）流入，与热量较高的反应液混合后从换热介质出口（1-6）流出，待下一步处理。
反应器内油水相可充分混合，且反应放出的大量的热可被及时带走，反应结果为：邻甲氧基苯胺转化率达95%以上，且产物选择性高达98%以上。
实施例2
一种用于快速反应的装置，包括：三个反应器和换热套；
所述每个反应器包括：反应腔和两个相对设置的喷射管；
所述反应腔包括侧壁和两个相对的端面；所述侧壁上设置有反应液出口；所述的两个喷射管分别穿过所述的两个端面并与所述端面密封连接，所述喷射管的喷头位于所述反应腔内；
所述换热套套设于所述反应器外，并与所述三个反应器的外壁围成换热腔；所述每个反应器的反应液出口均连通所述换热腔；所述换热套上还设置有换热介质进口和换热介质出口连通所述换热腔。
所述反应腔或换热套为回转体结构。
所述反应液出口设置于所述反应腔侧壁的中间位置。
所述喷射管为回转体结构；所述喷射管的回转直径沿着指向所述反应腔内部的方向逐渐减小。
所述反应腔的长径比为0.3～3。
所述两个喷射管安装在同一水平轴线上，喷射管出口间距为反应腔直径的0.1～3倍。
Claims (9)
1.一种用于快速反应的装置，其特征在于，包括：至少一个反应器和换热套；
所述反应器包括：反应腔和两个相对设置的喷射管；
所述反应腔包括侧壁和两个相对的端面；所述侧壁上设置有反应液出口；所述的两个喷射管分别穿过所述的两个端面并与所述端面密封连接，所述喷射管的喷头位于所述反应腔内；
所述换热套套设于所述反应器外，并与所述反应器的外壁围成换热腔；所述反应器的反应液出口连通所述换热腔；所述换热套上还设置有换热介质进口和换热介质出口连通所述换热腔。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述反应腔为回转体结构。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述的装置包括一个反应器，所述的换热套与所述的反应器的反应腔同轴。
4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述的装置包括三个反应器。
5.根据权利要求1-4任一所述的装置，其特征在于，所述反应液出口设置于所述反应腔侧壁的中间位置。
6.根据权利要求1-4任一所述的装置，其特征在于，所述喷射管为回转体结构。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述喷射管的回转直径沿着指向所述反应腔内部的方向逐渐减小。
8.根据权利要求2-4任一所述的装置，其特征在于，所述反应腔的长径比为0.3～3。
9.根据权利要求2-4任一所述的装置，其特征在于，所述每个反应器的两个喷射管安装在同一水平轴线上，喷射管出口间距为反应腔直径的0.1～3倍。
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| CN107442060A (zh) * | 2017-09-18 | 2017-12-08 | 南京大学 | 一种用于快速反应的装置 |
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