使用高速噴射的非均質(zhì)流體用混合反應(yīng)器的制造方法
【專利說(shuō)明】使用高速噴射的非均質(zhì)流體用混合反應(yīng)器
[0001] 相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用
[0002] 本申請(qǐng)要求于2013年12月10提交的韓國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)?0-2013-0153286和2014 年3月25日提交的韓國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)?0-2014-0034853的優(yōu)先權(quán)和權(quán)益，其全部公開內(nèi)容以 引證的方式并入本文。
[0003] 發(fā)明背景
[0004] 1.發(fā)明領(lǐng)域
[0005] 本發(fā)明涉及一種使用高速噴射的非均質(zhì)流體用混合反應(yīng)器，更特別地涉及一種非 均質(zhì)流體用混合反應(yīng)器，其中兩種或兩種以上的流體彼此有效碰撞，提高了混合的均勻性， 減少了副反應(yīng)，從而提1? 了反應(yīng)廣率和反應(yīng)速率。
[0006] 2?相關(guān)技術(shù)的說(shuō)明
[0007] 通常，噴射器（sparger)或分散器（disperser)已用于反應(yīng)器如連續(xù)攪拌反應(yīng)器 中以混合或反應(yīng)非均質(zhì)流體。
[0008] 圖1示出了一種混合非均質(zhì)流體的常規(guī)的混合反應(yīng)器100?；旌戏磻?yīng)器100設(shè)計(jì) 為使通過(guò)設(shè)置在反應(yīng)容器110中的噴嘴120的通孔121直接噴射的第一流體與供送到反應(yīng) 容器110中的第二流體反應(yīng)。然而，根據(jù)噴嘴120的位置，貫通孔121的數(shù)量，第一流體的 噴射速度等，反應(yīng)物可能未被均勻地混合，因而產(chǎn)生不必要的副反應(yīng)。此外，在來(lái)自副反應(yīng) 的副產(chǎn)物是固體材料或高粘度的液體材料情況下，該副產(chǎn)物可能附著到反應(yīng)器的側(cè)面、底 部或頂部，并由此可能使反應(yīng)器的性能下降。此外，用于清洗附著副產(chǎn)物的成本增加，并且 因?yàn)榍逑催^(guò)程而需要停止反應(yīng)器的運(yùn)行，從而可能降低生產(chǎn)效率。
[0009] 現(xiàn)已提出的一種措施是，其中反應(yīng)器的溫度被限制在約為70°C~80°C的范圍，以 抑制反應(yīng)物和產(chǎn)物之間的副反應(yīng)。然而，在這種情況下，降低副反應(yīng)的效果并不是很大，并 且可能會(huì)產(chǎn)生相反的效果：其中反應(yīng)產(chǎn)率可能會(huì)降低或反應(yīng)速度可能會(huì)大大降低。
[0010] 因此，目前越來(lái)越需要一種非均質(zhì)流體用的混合反應(yīng)器，該反應(yīng)器提高了混合的 均勻性，反應(yīng)速度以及生產(chǎn)產(chǎn)率，并且可以簡(jiǎn)單地維護(hù)和容易地再利用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011] 在一種實(shí)施方式中，提供了一種非均質(zhì)流體用的混合反應(yīng)器，其中兩個(gè)或兩種以 上的流體有效地彼此碰撞，因而提高了混合的均勻性，減少了副反應(yīng)，從而提高了反應(yīng)產(chǎn)率 和反應(yīng)速率，并且能夠簡(jiǎn)單的維護(hù)和再利用。
[0012] 根據(jù)一個(gè)方面，提供了一種使用高速噴射的非均質(zhì)流體用混合反應(yīng)器，該反應(yīng)器 包括第一入口部，第一流體從外部導(dǎo)入其中；第一噴嘴，同軸地連接到第一入口部的下游 偵牝以噴射第一流體；流體腔，形成為與第一噴嘴同軸地相隔開并配置為具有第一空間部分 以及內(nèi)徑大于第一空間部分的第二空間部分；第二入口部，徑向連接到流體腔的外圓周表 面且第二流體從外部導(dǎo)入其中；第二噴嘴，同軸地連接到第一空間部分的下游側(cè)，以噴射第 二流體；混合腔，形成為同軸地與第二空間部分的內(nèi)圓周表面相隔開，并同軸地連接到第一 噴嘴和第二噴嘴的下游側(cè)；以及第三噴嘴部分，其配置為從第二空間部分的內(nèi)圓周表面延 伸，并徑向連接到混合腔的外圓周表面上，以噴射第二流體。
[0013] 混合腔可包括增大的橫截面部分和恒定的橫截面部分，增大的橫截面部分的母線 與混合腔下游側(cè)的軸之間的角度可在70°~90°的范圍內(nèi)。
[0014] 第二入口部分可包括多個(gè)以恒定角距離彼此隔開且形成的管道。
[0015] 第二入口部分可包括兩個(gè)彼此相對(duì)的管道。
[0016] 第二噴嘴可以是環(huán)形流體通道，形成為從第一空間部分下游側(cè)的末端表面或第一 空間部分的內(nèi)圓周表面延伸到混合腔上游側(cè)的末端。
[0017] 第二噴嘴的下游側(cè)的末端圍繞第一噴嘴下游側(cè)的末端形成。
[0018] 第三噴嘴部分可包括多個(gè)以恒定角距離彼此隔開且形成的噴嘴。
[0019] 第三噴嘴部分可包括相對(duì)混合腔軸彼此對(duì)稱的兩個(gè)噴嘴。
[0020] 每個(gè)噴嘴的軸與混合腔下游側(cè)的軸之間的角度可在70°~90°的范圍內(nèi)。
[0021] 每個(gè)噴嘴的軸與混合腔下游側(cè)的軸可在同一平面上。
[0022] 第一流體和第二流體每種都可獨(dú)立地且不同地選自胺化合物與光氣（phosgene) 化合物。
[0023] 胺化合物可以是芳族胺化合物。
[0024] 芳族胺化合物可以是選自2, 4'-亞甲基二苯基二胺（MDA)或4, 4'-亞甲基二苯基 二胺、甲苯二胺（TDA)、己撐二胺（HMD)、二氨基苯、2, 6-二甲基苯胺、萘二胺（NDA)和它們的 異構(gòu)體化合物中的一種或多種。
[0025] 附圖簡(jiǎn)述
[0026] 通過(guò)參照附圖對(duì)其示例性實(shí)施方式的詳細(xì)說(shuō)明，對(duì)本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言， 本發(fā)明的上述和其他實(shí)施方式、特征和優(yōu)點(diǎn)將變得更加明顯，其中：
[0027] 圖1是用于混合非均質(zhì)流體的常規(guī)混合反應(yīng)器的示意圖；
[0028] 圖2是根據(jù)本發(fā)明一種實(shí)施方式的使用高速噴射的非均質(zhì)流體用混合反應(yīng)器的 沿y-z平面的截面圖；
[0029] 圖3是圖2中A部分的放大圖。
[0030] 圖4是當(dāng)從圖2的B觀測(cè)時(shí)，使用高速噴射的非均質(zhì)流體用混合反應(yīng)器的截面圖。
[0031] 圖5是例示根據(jù)本發(fā)明一種實(shí)施方式的使用高速噴射的非均質(zhì)流體用混合反應(yīng) 器中流體流動(dòng)的示意圖。
[0032] 圖6是根據(jù)本發(fā)明一種實(shí)施方式的在流體腔的y軸預(yù)定點(diǎn)處胺化合物與光氣化合 物混合均勻性的示意圖；
[0033] 圖7是根據(jù)與本發(fā)明的一種實(shí)施方式不同設(shè)計(jì)的比較例，使用高速噴射的非均質(zhì) 流體用混合反應(yīng)器的沿x'-y'和x'-z'平面的截面圖；和
[0034] 圖8是根據(jù)圖7的比較例中在流體腔的y軸預(yù)定點(diǎn)處胺化合物與光氣化合物混合 均勻性的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0035]下文將參照附圖來(lái)說(shuō)明本發(fā)明。然而，本發(fā)明并不局限于所描述的實(shí)施方式，并且 應(yīng)當(dāng)理解的是，本發(fā)明包括本發(fā)明的技術(shù)范圍和精神之內(nèi)的所有等同物和替代物。對(duì)于附 圖，相同的附圖標(biāo)記被給予相同或相應(yīng)的部件，與本發(fā)明的描述并不相關(guān)的部件被省略，以 清楚地說(shuō)明本發(fā)明。
[0036] 在本說(shuō)明書中，應(yīng)當(dāng)指出，"一個(gè)特定結(jié)構(gòu)元件連接到另一結(jié)構(gòu)元件"是指所述特 定結(jié)構(gòu)元件直接連接到另一結(jié)構(gòu)元件，并且該表述還包括第三結(jié)構(gòu)元件插入其之間的情 況。進(jìn)一步地，應(yīng)該理解的是，術(shù)語(yǔ)"包括"、"包含"、"含有"或"具有"并不排除一個(gè)或多個(gè) 其它特征、數(shù)字、步驟、操作、元件和組件或這些的組合或其他可能性的存在。
[0037] 下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)描述。
[0038] 俥用高諫啼射的非詢質(zhì)流體用混合反應(yīng)器
[0039] 圖2是根據(jù)本發(fā)明一種實(shí)施方式的使用高速噴射的非均質(zhì)流體用混合反應(yīng)器的 沿y-z平面的截面圖；
[0040] 參照?qǐng)D2,本發(fā)明一種實(shí)施方式提供了一種使用高速噴射的非均質(zhì)流體的混合反 應(yīng)器200,其包括第一入口部210,第一流體從外部導(dǎo)入其中；第一噴嘴220,同軸連接到第 一入口部210的下游側(cè)，以噴射第一流體；流體腔230,形成為與第一噴嘴220同軸隔開并 配置為具有第一空間部分231和內(nèi)徑大于第一空間部分231的第二空間部分232 ;第二入 口部分240,徑向連接到流體腔230的外圓周表面且第二流體從外部導(dǎo)入其中；第二噴嘴 250,同軸連接到第一空間部分231的下游側(cè)，以噴射第二流體；混合腔260,形成為與第二 空間部分232的內(nèi)圓周表面同軸地相隔開，并同軸地連接到第一噴嘴220和第二噴嘴250 的下游側(cè)；以及第三噴嘴部分270,其配置為從第二空間部分232的內(nèi)圓周表面延伸，并徑 向連接到混合腔260的外圓周表面上，以噴射第二流體。
[0041] 術(shù)語(yǔ)"上游"和"下游"是指根據(jù)使用高速噴射的非均質(zhì)用混合反應(yīng)器中流體的流 動(dòng)方向和流動(dòng)順序，流體或元件之間的相對(duì)位置，且通常，"上游"是導(dǎo)入流體的區(qū)域，"下 游"是排放流體的區(qū)域。
[0042] 第一入口部分210是將第一流體從外部導(dǎo)入并流至第一噴嘴220上游側(cè)的通道。 第一入口部分210的截面無(wú)限制，但第一入口部分210可由截面為圓形的圓筒狀管形成。
[0043] 第一噴嘴220基本上同軸地連接到第一入口部分210的下游側(cè)，以噴射通過(guò)第一 入口部分210導(dǎo)入到混合腔260中的第一流體。
[0044] 此外，第一噴嘴220可以由具有恒定直徑的單個(gè)圓筒狀管形成，并且第一噴嘴220 的直徑可小于第一入口部分210的直徑。從第一入口部分210到第一噴嘴220的直徑減少 可以是連續(xù)的或不連續(xù)的。當(dāng)直徑不連續(xù)地減小時(shí)，第一噴嘴220可以基本上限定孔在第 一入口部分210的下游。
[0045] 術(shù)語(yǔ)"孔"是指流體出口，其形成為在管壁或容器壁上鉆出的孔。
[0046] 通常，由于流體流經(jīng)具有較窄橫截面的通道時(shí)流體在同一高度上流速增加，流體 流經(jīng)具有較寬橫截面的通道時(shí)則減少，因此當(dāng)流過(guò)第一噴嘴220時(shí)第一流體的流速逐漸增 加，從而第一流體高速噴射穿過(guò)第一噴嘴220的下游側(cè)的末端。
[0047] 流體腔230可形成為