CN209302727U - 一种撞击流反应器装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于化工反应设备，具体为一种撞击流反应器装置。该是包括直立圆筒（1）、上封头（2）、下封头（3）、进料管（4）、喷嘴板（5）、反应区（6）折流板（7）、支撑（8）和出料口（9），其中直立圆筒的直径与高度比为1︓1‑2，上封头（2）为锥形封头，锥形封头顶部开孔顶部焊有出料管（9），管上焊有连接法兰；下封头（3）为椭圆形封头与直筒（1）用法兰连接，进料管（4）为两个相对圆管，与喷嘴板焊接部位压成扁矩形，两个喷嘴（5）由矩形板中间开有长方形孔，相对焊在两个进料管上，形成反应区（6）。该装置可防止物料直接冲进出料管，延长混合时间，使反应更充分进行，保证充分混合，减少副反应的发生。

Description

一种撞击流反应器装置

技术领域

本实用新型属于一种化工设备，具体为一种撞击流反应器装置。

背景技术

撞击流，就是通过两股气-固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，从而极大地强化相间传递。撞击流是实现快速混合的一种十分有效的方法。它利用两股高速流体相向撞击，在反应器中形成一个高度湍动的撞击区，能够有效降低传递过程中的外部阻力，促进混合，强化传质传热。

目前，撞击流反应器已经广泛用于吸收、混合、传热、结晶等化工过程。在制备5-羟甲基糠醛的过程中，撞击流反应器是提高5- 羟甲基糠醛收率的有效手段。中国专利号CN100364656C 中记载了一种用于液相反应的撞击流反应器，该方案是指在反应器壳体中设置两个正对的导流筒，液体通过泵的驱动作用分别流经两侧导流筒后，在中心处发生相向撞击。这种反应器虽然结构简单，但是只注重了两端导流筒流体的撞击效果，未考虑液体撞击后在反应器中的流动状况，容易造成反应器两侧存在死区。如果两撞击流体中存在固相催化剂，则容易造成催化剂沉降、滞留，直接影响反应深度和产品质量。

发明内容

本实用新型主要目的是针对上述问题，提供一种撞击流反应器装置。该撞击流反应器内两股相向高速流动流体通过撞击形成撞击面增大了物料接触面积，并且流体粒子受惯性力作用，一侧流体粒子穿过撞击面渗入相向流体并在撞击区产生剧烈湍动和极大的相间相对速度，有力地促进了微观混合，为强化过程的热传递、混合创造了良好条件。

为了实现以上发明目的，本实用新型的具体技术方案为：

一种撞击流反应器装置，包括直立圆筒、上封头、下封头、进料管、喷嘴板、折流板、支撑和 出料管；其中，在直立圆筒的上方设置上封头，在其下方设置下封头，在直立圆筒的中部设置两根正对的进料管，在每根进料管的前端均设置一喷嘴板，在直立圆筒内的上部通过支撑固定设置折流板，在上封头上设置出料口。

作为优选，所述直立圆筒的直径与高度比为1：1-2。

所述上封头为锥形封头，锥形封头顶部开孔焊有出料管，出料管上焊有连接法兰。

所述下封头为椭圆形封头，下封头与直立圆筒通过法兰连接。

在所述撞击流反应器的直立圆筒、上封头和下封头的外部均焊有蒸汽夹套。

所述的进料管为两根相对的圆管，与喷嘴焊接部位压成扁矩形，形成喷嘴板。两个喷嘴板由矩形板中间开有长方形孔，相对焊在两个进料管上，形成反应区。

所述的折流板为圆形板，由三个支撑焊接在直立圆筒上部。

该撞击流反应器为单级或多级串联。

反应原理：撞击流反应器内两股相向高速流动流体通过撞击形成撞击面，增大了物料接触面积，并且流体粒子受惯性力作用，一侧流体粒子穿过撞击面渗入相向流体并在撞击区产生剧烈湍动和极大的相间相对速度，有力地促进了微观混合，为强化过程的热传递、混合创造了良好条件。湍流混合的扩散机理比较复杂，一般经历主体扩散、湍流扩散、分子扩散3个过程，其分别对应为以下3个混合过程。宏观混合是两股流体撞击后产生的较大尺度漩涡在湍流拉伸、扭转、剪切作用下，通过互换位置进行物质传递，将能量从大尺度漩涡传递给小尺度漩涡，实现流团尺度的混合；介观混合则是湍流对宏观混合产生的小尺度漩涡进一步拉伸，其实现了相对微观混合较粗糙尺度上的新鲜物料与环境之间的混合；微观混合是以分子尺度作为独立运动单元的流体，在很短距离内时起作用，该过程实现了物料分子规模的均匀混合。这3个混合过程总体上看似是顺次进行的，但在一定程度上三者是同时进行，对物料的接触、混合发挥各自作用，而在有些情况下也可能是其中的一种或两种过程机理占主导地位。

本发明的积极效果体现在：

（一）、该装置较好的实现了物料分子规模的均匀混合。

（二）、流体在撞击区混合后，一般出了撞击区，大多变成了层流，为防止物料直接冲进出料管，延长混合时间，使反应更充分进行，保证充分混合，减少副反应的发生，设置了折流板。

附图说明

图1为本实用新型中所述撞击流反应器装置的剖面结构示意图。

图2为图1的A-A视图。

图3为图1的B-B视图。

图4为图1中C的剖面放大图。

其中，1——直立圆筒、2——上封头、3——下封头、4——进料管、5——喷嘴板、6——反应区、7——折流板、8——支撑、9——出料口。

具体实施方式

为了使本实用新型的发明内容更加便于理解，下面结合具体实施方式对本实用新型中所述的结构做进一步的阐述。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于下述实施例。

实施例1：

一种撞击流反应器装置，包括直立圆筒、上封头、下封头、进料管、喷嘴板、折流板、支撑和 出料管；其中，在直立圆筒的上方设置上封头，在其下方设置下封头，在直立圆筒的中部左右两侧分别设置一根进料管，在每根进料管的前端均设置一喷嘴板，在直立圆筒内的上部通过支撑固定设置折流板，在上封头上设置出料口。

作为优选，所述直立圆筒的直径与高度比为1：1-2。

所述上封头为锥形封头，锥形封头顶部开孔焊有出料管，出料管上焊有连接法兰。

所述下封头为椭圆形封头，下封头与直立圆筒通过法兰连接。

在所述撞击流反应器的直立圆筒、上封头和下封头的外部均焊有蒸汽夹套。

所述的进料管为两根相对的圆管，与喷嘴焊接部位压成扁矩形，形成喷嘴板。两个喷嘴板由矩形板中间开有长方形孔，相对焊在两个进料管上，形成反应区。

所述的折流板为圆形板，由三个支撑焊接在直立圆筒上部。

该撞击流反应器为单级或多级串联。

利用以上所述撞击流反应器装置进行5-羟甲基糠醛反应，具体操作如下：

将竹子边角料（包括竹丝、竹锯末、竹材加工下脚料）进行破碎至25目左右的小颗粒；按干物质10倍质量，加入0.5%稀硫酸，浸泡10h后，挤干；挤干后的竹粒采用蒸汽爆破法对作为原料的竹子进行爆破处理，得汽爆处理后的竹子物料；竹粒爆破采用瞬间爆破器，爆破温度190℃保温时间80s，爆破时间0.00087s；使半纤维素大部分降解为木糖；将汽爆处理后的竹子物料进行连续水提，将其中木糖用水提取出来，水提液过滤，采用超滤膜去除杂质，纳滤膜浓缩至木糖含量20%（质量百分数）；同时挤干得竹渣。竹渣调节pH值为4.0-5.0、加入纤维素酶30U/g、β－葡萄糖苷酶5U/g，48℃进行酶解32h，酶解完成，进行过滤，得到葡萄糖酶解液和固体渣；固体渣按常规方法去生产复合肥。

葡萄糖酶解液经过1000KD超滤膜除去木质素等杂质，透过液再经KD100纳滤膜除去糠醛等杂质并进行浓缩，得到精制葡萄糖液；按下述重量分数：葡萄糖15%、水15%、NaCL5%（预先溶于水中）、仲辛醇61%，盐酸4%(36%含量)分别经计量泵打入乳化泵；葡萄糖液在乳化泵中与酸性催化剂及溶剂混合后，预热至180℃，进入撞击流反应器进行反应；撞击流反应器顶部出料口与静态混合器相连接，静态混合器内装有SV元件，静态混合器长度8m，末端连接冷却器，使反应物料冷却至室温；进入离心分离机，离心分离机分出的水相用反渗透膜进行浓缩，浓缩液再进行减压蒸馏，得到固体盐混合物，用3倍体积的仲辛醇洗滤，将其中5-羟甲基糠醛洗出，得到含5-羟甲基糠醛的溶剂混合物；膜透过水和蒸馏冷凝水回到前面工序循环使用；离心分离机分出的溶剂相和盐的洗液一同经过第一级电渗析，分出盐酸返回乳化泵循环使用；处理室脱掉HCL的所余物料进入第二级电渗析，分离甲酸；分离掉盐酸和甲酸的5-羟甲基糠醛与溶剂混合物与洗涤盐得到的溶剂混合液混合进入精馏塔，塔顶得到5-羟甲基糠醛产品。塔底物料进入减压蒸馏塔，真空度≤ 0.098Mpa，温度90~120℃。塔顶得到的所述萃取剂即仲辛醇返回乳化泵循环使用；塔底得到反应副产物乙酰基丙酸。

该装置较好的实现了物料分子规模的均匀混合；设置的撞击区，使流体在撞击区混合后大多变成了层流，为防止物料直接冲进出料管，延长混合时间，使反应更充分进行，保证充分混合，减少副反应的发生，设置了折流板。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种撞击流反应器装置，包括直立圆筒(1)、上封头(2)、下封头(3)、进料管(4)、喷嘴板(5)、折流板(7)、支撑(8)和出料管(9)；其特征在于：在直立圆筒(1)的上方设置上封头(2)，在其下方设置下封头(3)，在直立圆筒(1)的中部设置两根正对的进料管(4)，在每根进料管(4)的前端均设置一喷嘴板(5)，在直立圆筒(1)内的上部通过支撑(8)固定设置折流板(7)，在上封头(2)上设置出料管(9)。

2.根据权利要求1所述的一种撞击流反应器装置，其特征在于：所述直立圆筒(1)的直径与高度比为1：1-2。

3.根据权利要求1所述的一种撞击流反应器装置，其特征在于：所述上封头(2)为锥形封头，锥形封头顶部开孔焊有出料管(9)，出料管(9)上焊有连接法兰。

4.根据权利要求1所述的一种撞击流反应器装置，其特征在于：所述下封头(3)为椭圆形封头，下封头(3)与直立圆筒(1)通过法兰连接。

5.根据权利要求1所述的一种撞击流反应器装置，其特征在于：所述的进料管(4)为两根相对的圆管，与喷嘴焊接部位压成扁矩形，形成喷嘴板(5)。

6.根据权利要求5所述的一种撞击流反应器装置，其特征在于：两个喷嘴板(5)由矩形板中间开有长方形孔，相对焊在两个进料管上，形成反应区(6)。

7.根据权利要求1所述的一种撞击流反应器装置，其特征在于：所述的折流板(7)为圆形板，由三个支撑(8)焊接在直立圆筒(1)上部。

8.根据权利要求1所述的一种撞击流反应器装置，其特征在于：该撞击流反应器为单级或多级串联。

9.根据权利要求1所述的一种撞击流反应器装置，其特征在于：在所述撞击流反应器的直立圆筒(1)、上封头(2)和下封头(3)外部焊有蒸汽夹套。