[发明专利]用于连续流反应器的混合器、形成该混合器的方法及操作该混合器的方法

说明书

技术领域

本公开总体上涉及混合器，具体为用于连续流反应器的混合器。 

背景技术

在许多化学工艺中，湍流促进化学反应、传热操作、混合和燃烧过程。湍流的有效利用可以增加试剂的界面接触，从而减少反应时间和制备许多化学品的成本以及时间。 

许多现存的化学工艺装置利用管状反应器将两种以上的试剂在湍流扩散条件(Re＞2000)下连续地混合并且反应。可以将试剂以多种不同的方式注入到管状反应器中。一种方法是引入试剂使得它们以一定角度(例如90度)会合。另一种方法是使试剂同轴式会合。然而，与流体以一定角度会合时相比，同轴方法在两种流体之间进行快速混合方面效率更低。 

这些管状反应器的实例包括Mitchel的美国专利4,909,997中所示的那些，该美国专利4,909,997提供了在用于制备四溴双酚-A的反应方案中使用的碰撞混合器的举例说明。管状反应器的其它实例可以在Reed的美国专利3,332,442、Shirtum的美国专利5,845,993以及Zaby的美国专利5,117,048中找到。 

发明内容

本公开的实施方案包括一种用于连续流反应器的混合器和用于形成混合器及其操作的方法，所述混合器提供返混最少的快速混合。具体地，本公开的混合器的实施方案允许通过多个孔口将第一反应物流分为多个更小的流，它们以射流的形式被注入到混合器的通道中的第二反应物流中。 

对于各个实施方案，第二反应物流在其中通过并且第一反应物流被注 入到其中的通道可以具有恒定的宽度尺寸，以改善均匀的流动分布和局部湍流。对于各个实施方案，通道的恒定宽度尺寸以及混合器孔口的大小和数量被设定成确保在正常的操作条件下被注入到通道中的第一反应物流与通道的与注入点相对的表面直接碰撞。 

为了达到这个目的，混合器的相对尺寸和预定比例关系使得孔口的数量和直径大小合适，以提供例如至少0.9的喷射混合值。喷射混合值为至少0.9与孔口数量和它们相对于通道的相对壁的位置相结合，使得射流的分开程度更高，同时保持高的射流速度以及良好的局部混合。本公开的混合器可以用于对混合敏感(选择性)的快速反应流。 

附图说明

图1示出了根据本公开的用于连续流反应器的混合器的一个实施方案。 

图2示出了根据本公开的用于连续流反应器的混合器的一个实施方案。 

图3示出了根据本公开的连续流反应器和混合器的一个实施方案的横截面图。 

图4示出了根据本公开的一个实施方案的连续流反应器和混合器的部分的横截面图。 

图5示出了根据本公开的用于连续流反应器的混合器的一个实施方案。 

具体实施方式

本公开的实施方案包括用于连续流反应器的混合器，该混合器提供返混最少的快速混合，从而有助于减少不需要的副产物的形成。为了实现快速混合，混合器包括具有恒定宽度尺寸的通道，以及通向通道的孔口。本公开的混合器的实施方案可以通过混合器的孔口将第一反应物流分开并且注入到流经混合器通道的第二反应物流中。将第一反应物流分开并且注入到第二反应物流中可以有助于使试剂的混合长度最小化(即，允许流在很短的空间内混合)。 

对于各个实施方案，第一和第二反应物流的相对流动可以依赖于反应物浓度和所需的一个或多个反应的化学计量。在这样的情况下，可以确定孔口的数量和大小(即，分开程度)以确保在正常的操作条件下被注入到通道中的第一反应物流碰撞通道的与注入点相反的表面。通过所述数量和大小的多个孔口注入第一反应物流还对试剂提供与任何部分的平均停留时间变化很少的停留时间分布。 

在一个实施方案中，最小的混合长度得自于以这样的方式使孔口和通道大小合适，以确保第一反应物流可以最大程度地夹带第二反应物流并且碰撞与通道注入点相反的通道表面，以引起反应物流在混合器的通道内的湍流混合。当存在反应物的快速竞争反应并且工艺需要组成的快速均匀化时，这种类型的混合可以是重要的。 

如本文中使用，“第一反应物流”包括至少一种经由孔口流入混合器通道内的试剂。如本文中使用，“第二反应物流”包括至少一种完全流经通道(即，从第一端部通过第二端部)并且第一反应物流喷射到其中的试剂。