[发明专利]适用于高粘度高固含量反应物系的连续化反应器及应用

说明书

本发明涉及一种适用于高粘度高固含量反应物系的连续化反应器及其应用。连续化反应器，包含壳体、导流锥、内套筒、规整填料、气体分布器、旋液分离器；反应器内底部设有气体分布器，中间设置导流锥和内套筒，反应器顶部设有旋液分离器等反应内件；导流锥分为收缩型导流锥和发散型导流锥，收缩型导流锥使流体向内收缩，发散型导流锥使流体向外发散；部分内套筒的内部以及部分内套筒与壳体包围的区域设置规整填料；所述的反应器内水平并列N个M级反应级得到M级N列反应器，M≤50，N≤50；本发明利用多级强烈环流场更好实现了固液物料的混合，强化了反应过程，从而提高了反应转化率和反应速率。

技术领域

本发明属于化学工程反应工程领域，尤其涉及一种适用于高粘度高固含量反应物系的连续化反应器及其应用。

背景技术

在化学反应中，同时存在液、固两种不同相态的反应过程称之为液固反应，当反应物或生成物的粘度大于100cp，固含量大于5％时，粘度的增大和固体颗粒的增多阻碍了反应物接触的几率，降低反应物之间的扩散、传热和传质，从而需要消耗更多的时间和能耗来获得较高的反应转化率，这类反应普遍存在于石化、煤化工、医药、农药、合成树脂等领域。

在工业上，高粘度高固含量物系的反应过程绝大多数均采用间歇式机械搅拌釜，如生产异氰酸甲酯、芳香族聚酰胺以及PTT纤维生产过程的反应釜，该间歇搅拌釜也存在不足和难于克服的困难，如大规模放大所带来的搅拌效果，以及反应移热等问题，尤其是当物料粘度较高时对搅拌桨的型式就有更苛刻的要求。

螺杆挤出机是高粘度高固含量反应物系另一选择，尤其是双螺杆反应器可以处理粘度较高的物料，具有传热效率高，表面自洁功能，但反应停留时间超过0.5小时不适用，即反应时间长的高粘度高固含量反应物系仍需要探索其他型式的反应器。

专利CN102416307B公开了一种内循环浆态床反应器，反应器筒体内设置1～160根内置筒体，每根内置筒体下部设置有气体分布器，反应液在反应器内不断循环流动，该反应器在筒体内增大了内筒的数量，当处理量较大时存在一定难度。

专利CN1171667C和CN105400544A都提出了一种多级环流反应器，引入多级的形式有益于高度的上放大，但是该反应器内件的设计仍存在一个严重的缺陷，即由于内套筒内始终是气体上升区，导致内套筒和反应器内壁区域的物料尤其是固体颗粒物料易短路，并且没有恢复的能力，因此该多级环流反应器无法应用在高粘度高固含量反应物系。

由上此可见，目前工业上处理高粘度高固含量反应物系的反应器仍是间歇搅拌釜，间歇反应过程需要人工频繁打开反应釜，导致生产过程中副反应产生的有毒气体挥发到大气中，影响环境和工人安全，间歇反应过程参数受人为因素较大，不易控制，导致产品指标不稳定甚至不合格。本发明通过发明一种适用于高粘度高固含量反应物系的连续化反应器，减少物料泄漏风险，做到了本质安全。

发明内容

本发明的目的是提供一种适用于高粘度高固含量反应物系的连续化反应器及其应用，该反应器可以使气液固三相物系充分接触，促进混合，增加相际接触面积和传递系数，强化传质和传热，提高转化率。该反应器具有不易堵，能耗低，反应器单位截面积处理量大，转化率高等特点。

本发明提供一种适用于高粘度高固含量反应物系的连续化反应器，其主要结构为壳体、导流锥、内套筒、规整填料、气体分布器、旋液分离器。该反应器与间歇反应器的主要区别在于通过设置反应内件并引入惰性气体，反应物在惰性气体及反应内件的作用下充分接触，增加相际接触面积和传递系数，强化传质和传热，提高转化率。

本发明的技术方案如下：