CN214974046U - 一种具有高效文丘里喷射器的回路反应器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种具有高效文丘里喷射器的回路反应器，回路反应器本体设高压反应釜和反应混合器，反应混合器内设文丘里喷射器，文丘里喷射器上端的气室与锥形仓和进气管连通，回气管把进气管与反应混合器的混合冲击仓C连通，高压反应釜下端的输送管路安装循环泵，循环泵的输出端连接热交换器进口，通热交换器的上端出口与分离系统的进口连通，分离系统外接产品输出管，另一端连接回流管，回流管另一端设涡流喷嘴，原料进管接入回流管连通，本实用新型维持一个高的活性催化剂悬浮状态，硝基化合物被持续不断地送入反应混合区，同时氢气和活性催化剂与其充分混合，硝基转化立即发生且充分高效和快速反应，反应产物经过错流系统分离出去。

Description

一种具有高效文丘里喷射器的回路反应器

技术领域

本实用新型涉及化工行业装备相关技术领域，尤其是一种具有高效文丘里喷射器的回路反应器。

背景技术

化工行业中，高效能反应近来受到了广泛的关注，它能很好的降低资本成本，很好的提高原料产物的转化率。具体来说，采用高效能反应技术能够降低库存，提高产能，提高反应选择性，增强传质传热速率，同时达到了化工企业安全，健康和环保的要求。

目前，化工行业普遍采用釜式搅拌反应器来实施，但是，釜式搅拌反应器的结构同样存在不可解决的弊端：一、反应耗时长；二、不能连续循环进行，只能交替式工作；三、在工业规模大的应用，釜式搅拌反应器的体积相应的放大，成本同步增加；四、用夹套盘管换热板换热，换热面积受反应器规模限制，换热面积受反应受反应物料限制，换热面积小。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种具有高效文丘里喷射器的回路反应器，回路反应器本体设高压反应釜和反应混合器，反应混合器内设文丘里喷射器，文丘里喷射器上端的气室与锥形仓和进气管连通，回气管把进气管与反应混合器的混合冲击仓C连通，高压反应釜下端的输送管路安装循环泵，循环泵的输出端连接热交换器进口，通热交换器的上端出口与分离系统的进口连通，分离系统外接产品输出管，另一端连接回流管，回流管另一端设涡流喷嘴，原料进管接入回流管连通，本实用新型维持一个高的活性催化剂悬浮状态，硝基化合物被持续不断地送入反应混合区，同时氢气和活性催化剂与其充分混合，硝基转化立即发生且充分高效和快速反应，反应产物经过错流系统分离出去。

为达到上述目的，本实用新型的技术方案是：一种具有高效文丘里喷射器的回路反应器，包含回路反应器本体，所述回路反应器本体设高压反应釜，所述高压反应釜上端设反应混合器，所述反应混合器内设文丘里喷射器，所述文丘里喷射器上端设气室，所述气室与下端的锥形仓和外侧的进气管连通，弧形的回气管把进气管与反应混合器的混合冲击仓C连通；

所述高压反应釜下端外接输送管路，所述输送管路上安装循环泵，循环泵的输出端连接的输送管路连通热交换器的下端进口，通热交换器的上端出口连接管路与分离系统的进口连通，所述分离系统的外接产品输出管，分离系统另一端连接回流管，所述回流管的另一端设涡流喷嘴，所述涡流喷嘴的喷口朝下装入气室内；

外接的原料进管接入回流管并管路连通。

进一步设置，所述文丘里喷射器由涡流喷嘴、气室、回气管和锥形仓共同构成的气液混合装置。

进一步设置，所述高压反应釜内无挡板。

进一步设置，所述热交换器为外置式换热器。

本实用新型的有益效果是：本实用新型维持一个高的活性催化剂悬浮状态，硝基化合物被持续不断地送入反应混合区，同时氢气和活性催化剂与其充分混合，硝基转化立即发生且充分高效和快速反应，反应产物经过错流系统分离出去。

附图说明

图1为本实用新型的示意图；

图2为图1中涡流喷嘴向下射流时反应混合器的状态图。

图中：回路反应器本体1、热交换器2、分离系统3、高压反应釜4、文丘里喷射器5、锥形仓51、反应混合器6、涡流喷嘴7、回气管8、进气管9、原料进管10、产品输出管11、循环泵12、输送管路13、气室14、回流管15。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本实用新型的技术方案作进一步具体的说明。

如图1、图2所示，一种具有高效文丘里喷射器的回路反应器，回路反应器本体1设高压反应釜4，高压反应釜4上端设反应混合器6，反应混合器6内设文丘里喷射器5，文丘里喷射器5由涡流喷嘴7、气室14、回气管8和锥形仓51 共同构成的气液混合装置，上端的气室14与下端的锥形仓51和外侧的进气管9 连通，弧形的回气管8把进气管9与反应混合器6的混合冲击仓C连通，利于气体回流收集后再喷射利用；高压反应釜4下端外接输送管路13，输送管路13上安装循环泵12，循环泵12的输出端连接的输送管路13连通热交换器2的下端进口，通热交换器2的上端出口连接管路与分离系统3的进口连通，分离系统3的外接产品输出管11，另一端连接回流管15，回流管15的另一端设涡流喷嘴7，涡流喷嘴7的喷口朝下装入气室14内；外接的原料进管10接入回流管15并管路连通，相比釜式搅拌反应器而言，它通常有一个大的高径比，这样的高径比可以降低制造成本，用于高压的回路反应器制造就相当节约。由文丘里喷射器喷射而出的两相混合物喷射到高压反应釜内引起了第二次激烈混合，再一次实现好的传质表现。这次传质由反应釜内的小气泡完成，小气泡的直径0.2～0.7mm之间，这个气泡直径要大于文丘里喷射气内的气泡，使文丘里喷射器中的小气泡此时发生了气泡的聚合。

应用中，原料从原料进管10进入涡流喷嘴7内并有涡流喷嘴7高速喷射到气室14内，此时，气室14内为原料高速喷社区A，气液混合的原料进入锥形仓 51内形成气液混和冲击区B，气液混合的原料进入高压反应釜4内涡流式旋转并激荡混合并反应，并在上端的反应混合器6内的混合冲击仓C混合冲击反应，混合冲击反应后，反应的原料从下端的输送管路13由循环泵12送入热交换器2换热降温，后送入分离系统3进一步分离，分离后的成品从产品输出管11把反应处理的成品送出，同时，分离后的少数原料从回流管15进入涡流喷嘴7内循环反应处理，反应过程持续进行。

高压反应釜4为列管式，且为外置式，换热器内无挡板，用列管式换热器换热，换热面积不受反应器规模限制，换热面积不受反应受反应物料限制，可以按照化学反应换热要求制作，与以往的内置式换热器相比，其大小不受反应容器 (反应釜)的体积限制。外置式换热器可以全换热面积工作，甚至在减小工作体积的情况下。

所述循环泵12达到很高的工作体积(kW/m³)输出，以达到高传质效率形成需求。新的循环泵能够输送高固含量(质量分数8％的催化剂)和高空气负荷(体积分数30％的气体泡沫)的反应混合液。

本实用新型的优点：

一、更省的催化剂成本

·与搅拌式反应釜相比，投入更少百分比的固体催化剂，回路反应器仍然耗时更少，产品得率更好。在某些案例中，固体催化剂用量减少了50～70％，这意味着，相应于催化剂成本的运营成本有显著地降低。

·反应时间缩短的同时，催化剂寿命增加，反应在更温和的条件下进行从而有更少的副产物生成，这更深入的降低成本。

·此外，在处理和过滤过程中，催化剂按照一定百分比有流失，那么更少的催化剂的投量意味着更少的流失。

·低的催化剂浓度也意味着，催化剂过滤装备可以更小更便宜。

二、放大到工业规模无放大效应，重现工艺流程和反应现象；

化学工艺的初始研发都是化学师在实验室高压反应釜中完成的，从实验室到工厂生产中间如果忽视了放大效应将导致严重的后果。我们从两个回路反应器(15升，50升)中得到了可信的非常好的实验结果，他们表现了最高的选择性同时拿到了很好的得率，达到了好的生产能力和产能，证实了回路反应器有优异的实验参数重现的能力，能够灵活适应生产条件限定因素(缩小比例，量级变化，等等)。结果的重现性使反应很容易被放大到任何工业反应器的尺寸(放大到500倍以上)。

三、优越的传质效率带来使反应压力更小，同时，反应压力减小允许反应器和供气系统初始投资减少。

四、易清洗；

回路反应器除了安装在高压反应釜的顶部的文丘里喷射器之外没有其他任何内置装备，里边没有冷却盘管，换热片，发泡管，挡板和搅拌器这些反应时浸泡在反应液中难以清洗的部件。整个反应器能够被无死角冲刷，所以产物在釜的洗涤过程中流失很小，更换化学反应时清洁反应釜也变得快速和容易。这使回路反应器的操作可行性和操作弹性尤其适合于产品多样化。

五、更好的反应效能：

实践中体现出优秀的传质效率和不受限制的换热面积。

回路反应器本体1的文丘里喷射器5工作时可产生细微的气泡散布到液相中去，引发喷嘴处的很高的传质速率；同时气液两相在文丘里喷射器最大消能段混合冲击区内也产生了及其细微的气泡和极高的传质速率。反应集中发生于文丘里喷射器和回路反应器中高压釜部分，这回路反应器用于连续操作将极其理想，连续操作的应用方面非常成功，在实施操作案例中，回路反应器本体1中循环回路里维持一个高的活性催化剂悬浮状态，硝基化合物被持续不断地送入反应混合区，同时氢气和活性催化剂与其充分混合，硝基转化立即发生且充分反应，反应产物经过错流系统分离出去。

而用釜式搅拌反应器做连续反应需要用若干的反应釜做成级联系统，反应物料在釜中停留时间为3～4个小时，与此对比，回路反应器本体1仅需要半个小时。进一步说，由于反应的高换热要求，釜式搅拌反应器反应时需加入溶剂稀释物料减缓放热，这使得反应同样物料，釜式反应器的反应体积要大到回路反应器的4～6倍。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的权利保护范围之内。

Claims (4)

1.一种具有高效文丘里喷射器的回路反应器，其特征在于：包含回路反应器本体(1)，所述回路反应器本体(1)设高压反应釜(4)，所述高压反应釜(4)上端设反应混合器(6)，所述反应混合器(6)内设文丘里喷射器(5)，所述文丘里喷射器(5)上端设气室(14)，所述气室(14)与下端的锥形仓(51)和外侧的进气管(9)连通，弧形的回气管(8)把进气管(9)与反应混合器(6)的混合冲击仓C连通；

所述高压反应釜(4)下端外接输送管路(13)，所述输送管路(13)上安装循环泵(12)，循环泵(12)的输出端连接的输送管路(13)连通热交换器(2)的下端进口，通热交换器(2)的上端出口连接管路与分离系统(3)的进口连通，所述分离系统(3)的外接产品输出管(11)，分离系统(3)另一端连接回流管(15)，所述回流管(15)的另一端设涡流喷嘴(7)，所述涡流喷嘴(7)的喷口朝下装入气室(14)内；

外接的原料进管(10)接入回流管(15)并管路连通。

2.如权利要求1所述一种具有高效文丘里喷射器的回路反应器，其特征在于：所述文丘里喷射器(5)由涡流喷嘴(7)、气室(14)、回气管(8)和锥形仓(51)共同构成的气液混合装置。

3.如权利要求1所述一种具有高效文丘里喷射器的回路反应器，其特征在于：所述高压反应釜(4)内无挡板。

4.如权利要求1所述一种具有高效文丘里喷射器的回路反应器，其特征在于：所述热交换器(2)为外置式换热器。

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