一種用于快速競(jìng)爭(zhēng)反應(yīng)的高剪切反應(yīng)器的制造方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種用于快速競(jìng)爭(zhēng)反應(yīng)的高剪切反應(yīng)器，包括圓筒狀外殼、轉(zhuǎn)子、定子和主傳動(dòng)軸，在圓筒狀外殼上設(shè)置有出料口，圓筒狀外殼端壁的中心設(shè)置有第一進(jìn)料管，在位于圓筒狀外殼內(nèi)的第一進(jìn)料管的末端設(shè)置有圓筒狀分布器，所述圓筒狀分布器的側(cè)壁上設(shè)置有第一出料孔；設(shè)置在第一級(jí)最內(nèi)圈轉(zhuǎn)子齒和次內(nèi)圈轉(zhuǎn)子齒之間的是內(nèi)部為中空結(jié)構(gòu)的進(jìn)料定子齒，其中空部分通過(guò)環(huán)狀中空結(jié)構(gòu)與第二進(jìn)料管連通；進(jìn)料定子齒上設(shè)置有孔。本發(fā)明的反應(yīng)器能有效的避免多股物料在非高度湍動(dòng)區(qū)接觸，使物料在毫秒級(jí)內(nèi)達(dá)到快速均勻混合，能有效的克服齒合型高剪切反應(yīng)器最內(nèi)圈轉(zhuǎn)子內(nèi)部主體混合差的缺陷，在不增加功耗的前提下，有效的提高目標(biāo)產(chǎn)物的收率和產(chǎn)品的質(zhì)量。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
一種用于快速競(jìng)爭(zhēng)反應(yīng)的高剪切反應(yīng)器
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本發(fā)明涉及一種用于快速競(jìng)爭(zhēng)反應(yīng)的高剪切反應(yīng)器。
【背景技術(shù)】
[0002] 快速競(jìng)爭(zhēng)反應(yīng)是指在一個(gè)反應(yīng)體系中，反應(yīng)物同時(shí)快速參與幾個(gè)反應(yīng)速率不同的 化學(xué)反應(yīng)過(guò)程。反應(yīng)過(guò)程大多對(duì)混合過(guò)程比較敏感，混合的好壞直接影響最終產(chǎn)品的質(zhì)量， 例如重氮偶合反應(yīng)，光氣化反應(yīng)，硝化反應(yīng)等。
[0003] 高剪切反應(yīng)器由于能在狹窄的間隙內(nèi)形成極大的速度梯度，能夠有效的強(qiáng)化一些 傳遞限制的化學(xué)反應(yīng)過(guò)程，因此得到了廣泛的關(guān)注。專(zhuān)利US 4851571和專(zhuān)利W0 2009/ 002900A2都分別提出了一種用于制備甲苯二異氰酸酯的高剪切反應(yīng)器。主要的反應(yīng)過(guò)程如 下：
[0004]
[0005] 反應(yīng)（1)是生成甲苯二異氰酸酯的主反應(yīng)，混合程度的好壞對(duì)產(chǎn)品的質(zhì)量有直接 的影響?；旌喜缓脮r(shí)，局部過(guò)剩的有機(jī)胺與反應(yīng)生成的氯化氫進(jìn)一步發(fā)生副反應(yīng)(2)，生成 胺基鹽酸鹽。在上述專(zhuān)利技術(shù)中，原料有機(jī)伯胺和光氣溶液在進(jìn)入定子-轉(zhuǎn)子剪切間隙之 前，已經(jīng)發(fā)生混合，會(huì)誘發(fā)副反應(yīng)的發(fā)生，對(duì)最終產(chǎn)品的質(zhì)量產(chǎn)生影響。
[0006] 專(zhuān)利CN101708438A中公開(kāi)了一種用于制備有機(jī)氰酸酯的反合器。該反應(yīng)器將微通 道結(jié)構(gòu)和超聲波發(fā)生器相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了光氣和伯胺的良好的微觀混合。
[0007] 專(zhuān)利CN104496851A、專(zhuān)利CN104496852A、204125404U、104402766A和專(zhuān)利 CN204125405U中公開(kāi)了用于制備甲苯二異氰酸酯的反應(yīng)器，該反應(yīng)器都是將撞擊流結(jié)構(gòu)和 超重力結(jié)構(gòu)相結(jié)合，光氣溶液和甲苯二胺溶液經(jīng)撞擊碰撞后，再進(jìn)入旋轉(zhuǎn)填料，解決了物料 體積流量比差異較大情況下，混合效果變差的問(wèn)題。
[0008] 專(zhuān)利CN201791525U中公開(kāi)了一種帶有進(jìn)料分布裝置的高剪切反應(yīng)器，其中第二進(jìn) 料管的進(jìn)料分布器周邊與第一級(jí)定子最內(nèi)側(cè)齒圈的內(nèi)表面固定連接，該反應(yīng)器用于制備有 機(jī)氰酸酯反應(yīng)，具有良好的效果。
[0009] 專(zhuān)利CN101612547A中公開(kāi)了 一種列管式撞擊流反應(yīng)器，該反應(yīng)器由多個(gè)撞擊混合 區(qū)域組成，可通過(guò)混合區(qū)個(gè)數(shù)增加實(shí)現(xiàn)放大，放大效應(yīng)小。另外，通過(guò)多點(diǎn)和多層次的撞擊， 實(shí)現(xiàn)了良好的宏觀和微觀混合。
[0010] 專(zhuān)利CN101716486A中公開(kāi)了一種用于液-液快速混合與反應(yīng)的撞擊流高剪切反應(yīng) 器，該反應(yīng)器將撞擊流反應(yīng)器與高剪切反應(yīng)器相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了液液的快速混合與反應(yīng)。
[0011] 上述的專(zhuān)利技術(shù)應(yīng)用于快速競(jìng)爭(zhēng)反應(yīng)時(shí)都能起到一個(gè)較好的強(qiáng)化效果，然而在上 述的專(zhuān)利技術(shù)中，原料光氣溶液和有機(jī)伯胺溶液在進(jìn)入到高度湍動(dòng)區(qū)（超重力的旋轉(zhuǎn)填料 和高剪切的剪切間隙)之前，雖經(jīng)過(guò)撞擊，但在非高度湍動(dòng)區(qū)(進(jìn)口區(qū)域)仍存在混合不均的 可能性，會(huì)使目標(biāo)產(chǎn)物的收率和產(chǎn)品的質(zhì)量降低。另一方面，微通道反應(yīng)器應(yīng)用有固體生成 的快速反應(yīng)時(shí)，由于通道狹窄，容易發(fā)生堵塞，也需要進(jìn)一步的完善。高剪切反應(yīng)器由于其 局部超高的湍動(dòng)和剪切作用，并且不易發(fā)生堵塞，具有巨大的發(fā)展?jié)撃?。然而?duì)于齒合型高 剪切反應(yīng)器最內(nèi)圈轉(zhuǎn)子的內(nèi)部為非高度湍動(dòng)區(qū)，進(jìn)入高剪切腔室內(nèi)的物料瞬間不能有效的 分散開(kāi)，在這段區(qū)間內(nèi)會(huì)導(dǎo)致物料的返混，并誘發(fā)許多副反應(yīng)的發(fā)生，對(duì)于快速競(jìng)爭(zhēng)反應(yīng)是 不利的，會(huì)影響最終產(chǎn)品的質(zhì)量和收率。
[0012] 因此，綜合考慮以上兩方面，為了減少物料的返混，使物料在高度湍動(dòng)區(qū)發(fā)生接 觸，并且實(shí)現(xiàn)物料在毫秒級(jí)內(nèi)的均勻混合，迫切需要對(duì)目前的高剪切反應(yīng)設(shè)備進(jìn)行改造。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0013] 本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種用于快速競(jìng)爭(zhēng)反應(yīng)的高剪切反應(yīng) 器。
[0014] 本發(fā)明的第二個(gè)目的是提供第二種用于快速競(jìng)爭(zhēng)反應(yīng)的高剪切反應(yīng)器。
[0015] 本發(fā)明的技術(shù)方案如下：
[0016] -種用于快速競(jìng)爭(zhēng)反應(yīng)的高剪切反應(yīng)器，包括圓筒狀外殼7、轉(zhuǎn)子3、定子5和主傳 動(dòng)軸6,在圓筒狀外殼上設(shè)置有出料口8,圓筒狀外殼端壁11的中心設(shè)置有第一進(jìn)料管1，在 位于圓筒狀外殼內(nèi)的第一進(jìn)料管1的末端設(shè)置有圓筒狀分布器4,所述圓筒狀分布器4的側(cè) 壁上設(shè)置有第一出料孔13;設(shè)置在第一級(jí)最內(nèi)圈轉(zhuǎn)子齒和次內(nèi)圈轉(zhuǎn)子齒之間的是內(nèi)部為中 空結(jié)構(gòu)的進(jìn)料定子齒2,進(jìn)料定子齒2的中空部分通過(guò)圓筒狀外殼端壁11內(nèi)的環(huán)狀中空結(jié)構(gòu) 12與第二進(jìn)料管10連通;進(jìn)料定子齒2上設(shè)置有第二出料孔9。
[0017]第二種用于快速競(jìng)爭(zhēng)反應(yīng)的高剪切反應(yīng)器，包括圓筒狀外殼27、轉(zhuǎn)子23、定子25和 主傳動(dòng)軸26,在圓筒狀外殼上設(shè)置有出料口 28,在圓筒狀外殼端壁20的中心設(shè)置有第二進(jìn) 料管21，在第二進(jìn)料管21的內(nèi)部設(shè)置有第一進(jìn)料管30,在位于圓筒狀外殼內(nèi)的第一進(jìn)料管 30和第二進(jìn)料管21的末端設(shè)置有圓筒狀分布器24,圓筒狀分布器的直徑大于第二進(jìn)料管21 的外徑;第一進(jìn)料管30的支管301與第二進(jìn)料管21的支管302在圓筒狀分布器內(nèi)呈放射狀相 間設(shè)置；圓筒狀分布器24的側(cè)壁上設(shè)置有第一出料孔33和第二出料孔34,第一進(jìn)料管的支 管301與第一出料孔33相通;第二進(jìn)料管的支管302與第二出料孔34相通;設(shè)置在第一級(jí)最 內(nèi)圈轉(zhuǎn)子齒和次內(nèi)圈轉(zhuǎn)子齒之間的是內(nèi)部為中空結(jié)構(gòu)的進(jìn)料定子齒22,進(jìn)料定子齒22的中 空部分通過(guò)圓筒狀外殼端壁20內(nèi)的環(huán)狀中空結(jié)構(gòu)32與第三進(jìn)料管31連通;進(jìn)料定子齒22上 設(shè)置有第三出料孔29。
[0018]使用本發(fā)明的用于快速競(jìng)爭(zhēng)反應(yīng)的高剪切反應(yīng)器，能夠有效的避免多股物料在非 高度湍動(dòng)區(qū)接觸，使物料在毫秒級(jí)內(nèi)達(dá)到快速均勻混合，能夠有效的克服齒合型高剪切反 應(yīng)器最內(nèi)圈轉(zhuǎn)子內(nèi)部主體混合差的缺陷，在不增加功耗的前提下，有效的提高目標(biāo)產(chǎn)物的 收率和產(chǎn)品的質(zhì)量。本發(fā)明的高剪切反應(yīng)器加工簡(jiǎn)單，設(shè)備投資費(fèi)用低，并且易于安裝。
【附圖說(shuō)明】
[0019] 圖1為一種用于快速競(jìng)爭(zhēng)反應(yīng)的高剪切反應(yīng)器示意圖。
[0020] 圖2為圖1中進(jìn)料管和圓筒狀分布器示意圖。
[0021 ]圖3為圖2中圓筒狀分布器過(guò)A-A剖面示意圖。
[0022]圖4為圖1中進(jìn)料定子不意圖。
[0023] 圖5為第二種用于快速競(jìng)爭(zhēng)反應(yīng)的高剪切反應(yīng)器示意圖。
[0024] 圖6為圖5中進(jìn)料管和圓筒狀分布器示意圖。
[0025] 圖7為圖6中圓筒狀分布器過(guò)A-A剖面示意圖。
[0026] 圖8為圖5中進(jìn)料定子不意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0027]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的說(shuō)明。
[0028] -種用于快速競(jìng)爭(zhēng)反應(yīng)的高剪切反應(yīng)器，見(jiàn)圖1、圖2、圖3和圖4,包括圓筒狀外殼 7、轉(zhuǎn)子3、定子5和主傳動(dòng)軸6，在圓筒狀外殼上設(shè)置有出料口 8，圓筒狀外殼端壁11的中心設(shè) 置有第一進(jìn)料管1，在位于圓筒狀外殼內(nèi)的第一進(jìn)料管1的末端設(shè)置有圓筒狀分布器4,所述 圓筒狀分布器4的側(cè)壁上設(shè)置有第一出料孔13;設(shè)置在第一級(jí)最內(nèi)圈轉(zhuǎn)子齒和次內(nèi)圈轉(zhuǎn)子 齒之間的是內(nèi)部為中空結(jié)構(gòu)的進(jìn)料定子齒2,進(jìn)料定子齒2的中空部分通過(guò)圓筒狀外殼端壁 11內(nèi)的環(huán)狀中空結(jié)構(gòu)12與第二進(jìn)料管10連通;進(jìn)料定子齒2上設(shè)置有第二出料孔9。
[0029]每個(gè)出料孔的物料流速為能夠達(dá)到1~30m/s。
[0030]第二種用于快速競(jìng)爭(zhēng)反應(yīng)的高剪切反應(yīng)器，見(jiàn)圖5、圖6、圖7和圖8,包括圓筒狀外 殼27、轉(zhuǎn)子23、定子25和主傳動(dòng)軸26,在圓筒狀外殼上設(shè)置有出料口 28,在圓筒狀外殼端壁 20的中心設(shè)置有第二進(jìn)料管21，在第二進(jìn)料管21的內(nèi)部設(shè)置有第一進(jìn)料管30，在位于圓筒 狀外殼內(nèi)的第一進(jìn)料管30和第二進(jìn)料管21的末端設(shè)置有圓筒狀分布器24,圓筒狀分布器的 直徑大于第二進(jìn)料管21的外徑;第一進(jìn)料管30的支管301與第二進(jìn)料管21的支管302在圓筒 狀分布器內(nèi)呈放射狀相間設(shè)置；圓筒狀分布器24的側(cè)壁上設(shè)置有第一出料孔33和第二出料 孔34,第一進(jìn)料管的支管301與第一出料孔33相通;第二進(jìn)料管的支管302與第二出料孔34 相通;設(shè)置在第一級(jí)最內(nèi)圈轉(zhuǎn)子齒和次內(nèi)圈轉(zhuǎn)子齒之間的是內(nèi)部為中空結(jié)構(gòu)的進(jìn)料定子齒 22,進(jìn)料定子齒22的中空部分通過(guò)圓筒狀外殼端壁20內(nèi)的環(huán)狀中空結(jié)構(gòu)32與第三進(jìn)料管31 連通;進(jìn)料定子齒22上設(shè)置有第三出料孔29。
[0031]每個(gè)出料孔的物料流速為能夠達(dá)到1~30m/s。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種用于快速競(jìng)爭(zhēng)反應(yīng)的高剪切反應(yīng)器，包括圓筒狀外殼(7)、轉(zhuǎn)子(3)、定子(5)和 主傳動(dòng)軸(6)，在圓筒狀外殼上設(shè)置有出料口（8)，圓筒狀外殼端壁（11)的中心設(shè)置有第一 進(jìn)料管（1)，其特征是在位于圓筒狀外殼內(nèi)的第一進(jìn)料管（1)的末端設(shè)置有圓筒狀分布器 (4)，所述圓筒狀分布器(4)的側(cè)壁上設(shè)置有第一出料孔（13);設(shè)置在第一級(jí)最內(nèi)圈轉(zhuǎn)子齒 和次內(nèi)圈轉(zhuǎn)子齒之間的是內(nèi)部為中空結(jié)構(gòu)的進(jìn)料定子齒(2)，進(jìn)料定子齒(2)的中空部分通 過(guò)圓筒狀外殼端壁（11)內(nèi)的環(huán)狀中空結(jié)構(gòu)（12)與第二進(jìn)料管（10)連通;進(jìn)料定子齒(2)上 設(shè)置有第二出料孔(9)。2. -種用于快速競(jìng)爭(zhēng)反應(yīng)的高剪切反應(yīng)器，包括圓筒狀外殼(27)、轉(zhuǎn)子(23)、定子(25) 和主傳動(dòng)軸(26)，在圓筒狀外殼上設(shè)置有出料口（28)，其特征是在圓筒狀外殼端壁(20)的 中心設(shè)置有第二進(jìn)料管(21)，在第二進(jìn)料管(21)的內(nèi)部設(shè)置有第一進(jìn)料管(30)，在位于圓 筒狀外殼內(nèi)的第一進(jìn)料管(30)和第二進(jìn)料管(21)的末端設(shè)置有圓筒狀分布器(24)，所述圓 筒狀分布器的直徑大于第二進(jìn)料管(21)的外徑;第一進(jìn)料管(30)的支管(301)與第二進(jìn)料 管（21)的支管(302)在圓筒狀分布器內(nèi)呈放射狀相間設(shè)置；圓筒狀分布器(24)的側(cè)壁上設(shè) 置有第一出料孔(33)和第二出料孔(34)，第一進(jìn)料管的支管(301)與第一出料孔(33)相通； 第二進(jìn)料管的支管(302)與第二出料孔(34)相通;設(shè)置在第一級(jí)最內(nèi)圈轉(zhuǎn)子齒和次內(nèi)圈轉(zhuǎn) 子齒之間的是內(nèi)部為中空結(jié)構(gòu)的進(jìn)料定子齒(22)，進(jìn)料定子齒(22)的中空部分通過(guò)圓筒狀 外殼端壁(20)內(nèi)的環(huán)狀中空結(jié)構(gòu)(32)與第三進(jìn)料管(31)連通;進(jìn)料定子齒(22)上設(shè)置有第 三出料孔(29)。
【文檔編號(hào)】B01J4/00GK105854776SQ201610398983
【公開(kāi)日】2016年8月17日
【申請(qǐng)日】2016年6月7日
【發(fā)明人】張金利, 秦宏云, 周鳴亮, 聶寧, 李韡
【申請(qǐng)人】上海弗魯克科技發(fā)展有限公司