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，圓筒狀外殼一端端壁的中心位置設(shè)置有第一進(jìn)料管，主傳動(dòng)軸末端、最內(nèi)圈轉(zhuǎn)子齒的內(nèi)部設(shè)置有徑流式葉輪，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)所述端壁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)置有出料孔9。本發(fā)明的反應(yīng)器，能有效地避免兩股物料在非高度湍動(dòng)區(qū)接觸，使從中心進(jìn)料的流股能獲得更大的動(dòng)能且避免了物料的返混，使兩股物料在毫秒級(jí)達(dá)到均勻混合。避免副反應(yīng)的發(fā)生，大幅提高收率；成本低，易操作。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
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)明設(shè)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，例如光氣化反應(yīng)，重氮偶合反應(yīng)，硝化反應(yīng)等。該反應(yīng)過(guò)程對(duì)混合過(guò)程比較 敏感，混合的好壞直接影響目標(biāo)產(chǎn)物的收率和最終產(chǎn)品的質(zhì)量。
[0003] 快速競(jìng)爭(zhēng)反應(yīng)的一個(gè)典型應(yīng)用是用伯胺光氣化反應(yīng)制備甲苯二異氯酸醋(TDI)， 主要反應(yīng)如下：
[0004]
[0005] 反應(yīng)（1)是生成甲苯二異氯酸醋的主要反應(yīng)，反應(yīng)程度的好壞極大程度上取決于 混合程度的好壞。反應(yīng)過(guò)程中反應(yīng)物料需在短時(shí)間內(nèi)達(dá)到快速均勻混合狀態(tài)，防止局部過(guò) 剩的有機(jī)胺與反應(yīng)生成的氯化氨發(fā)生副反應(yīng)(2)生成胺基鹽酸鹽。
[0006] 在已公開(kāi)的專(zhuān)利中，已有多種反應(yīng)器或者是反應(yīng)器的組合應(yīng)用于快速競(jìng)爭(zhēng)反應(yīng)。
[0007] 專(zhuān)利CN104496851A、專(zhuān)利CN104496852A、204125404U、104402766A和專(zhuān)利 CN20412540抓中公開(kāi)了用于制備甲苯二異氯酸醋的反應(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。
[000引專(zhuān)利CN101708438A中公開(kāi)了一種用于制備有機(jī)氯酸醋的反合器。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(guān)混合。
[0009] 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)。
[0010] 專(zhuān)利CN20179152抓中公開(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)氯酸醋反應(yīng)，具有良好的效果。
[0011] 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(guān)和微觀(guān)混合。
[0012] 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 氯酸醋的高剪切反應(yīng)器。該反應(yīng)器分別通過(guò)增加翅片和改變定轉(zhuǎn)子剪切間隙實(shí)現(xiàn)了良好的 混合效果。
[0013] 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)入到高度端動(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，但在非高度端動(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 局部超高的端動(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)部為非高度端動(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)，在運(yùn)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。
[0014] 因此，綜合考慮W上兩方面，為了減少物料的返混，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】

[0015] 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。
[0016] 本發(fā)明的技術(shù)方案如下：
[0017] 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，圓筒狀外殼一端端壁11的中屯、位置設(shè)置有第一進(jìn)料管 1，其特征是主傳動(dòng)軸末端、最內(nèi)圈轉(zhuǎn)子齒的內(nèi)部設(shè)置有徑流式葉輪4,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)所述端壁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)置有出料孔 9。
[0018] 徑流式葉輪為直葉片葉輪或彎葉片葉輪。
[0019] 優(yōu)選的是葉片的角度為后彎10-60°。
[0020] 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，能夠有效的避免兩股物料在非 高度端動(dòng)區(qū)接觸，同時(shí)徑流式葉輪的存在使從中屯、進(jìn)料的流股能獲得更大的動(dòng)能且避免了 物料的返混，使兩股物料在毫秒級(jí)達(dá)到均勻混合。因此，在快速競(jìng)爭(zhēng)反應(yīng)過(guò)程中使用該高剪 切反應(yīng)器，能夠有效的避免副反應(yīng)的發(fā)生，大幅提高目標(biāo)產(chǎn)物的收率;本發(fā)明的高剪切反應(yīng) 器，設(shè)備投資費(fèi)用低，安裝方式簡(jiǎn)單，易于操作。
【附圖說(shuō)明】
[0021 ]圖1為用于快速競(jìng)爭(zhēng)反應(yīng)的高剪切反應(yīng)器示意圖。
[0022] 圖2為直葉片葉輪示意圖。
[0023] 圖3為彎葉片葉輪示意圖。
[0024] 圖4為進(jìn)料定子示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0025] 下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的說(shuō)明。見(jiàn)圖1、圖2、圖3和圖4。
[0026] 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，圓筒狀外殼一端端壁11的中屯、位置設(shè)置有第一進(jìn)料管 1，其特征是主傳動(dòng)軸末端、最內(nèi)圈轉(zhuǎn)子齒的內(nèi)部設(shè)置有徑流式葉輪4,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)所述端壁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)置有出料孔 9。
[0027] 徑流式葉輪為直葉片葉輪或彎葉片葉輪。
[0028] 葉片的角度為后彎10°，還可W選擇20°、30°、40°、50°、60°。
[0029] 葉輪通過(guò)螺桿與傳動(dòng)軸連接。
[0030] 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. 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)，圓筒狀外殼一端端壁（11)的中心位置設(shè)置有 第一進(jìn)料管（1)，其特征是主傳動(dòng)軸末端、最內(nèi)圈轉(zhuǎn)子齒的內(nèi)部設(shè)置有徑流式葉輪(4)，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)所述端壁（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)置有出料孔(9)。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述反應(yīng)器，其特征是所述徑流式葉輪為直葉片葉輪或彎葉片葉輪。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的反應(yīng)器，其特征是葉片的角度為后彎10-60°。
【文檔編號(hào)】B01J14/00GK105833822SQ201610398975
【公開(kāi)日】2016年8月10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