一种用于高温裂解的气体快速混合反应装置及应用.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN101982227A*(12)发明专利申请(10)申请公布号CN101982227A(43)申请公布日2011.03.02(21)申请号201010281867.0(22)申请日2010.09.15(71)申请人山东东岳高分子材料有限公司地址256401山东省桓台县唐山镇(72)发明人夏俊孟章富(74)专利代理机构济南金迪知识产权代理有限公司37219代理人李宝成(51)Int.Cl.B01J12/00(2006.01)B01F5/06(2006.01)B01J4/00(2006.01)C07C17/269(2006.01)C07C21/185(2006.01)权利要求书1页说明书4页附图1页(54)发明名称一种用于高温裂解的气体快速混合反应装置及应用(57)摘要本发明涉及一种气体快速混合反应装置及应用，两种气体通过同心双层圆管输送，一种气体通过内管输送，另一种气体通过外管和内管之间的管道环隙输送，两种气体在输送的过程中可以相互调温，使气体进行预调温；一种气体通过内管输送至混合喷嘴的内涡轮，另一种气体通过外管和内管之间的管道环隙输送至混合喷嘴的环形涡轮，由于内涡轮和环形涡轮涡的涡轮片的旋转方向相反，使得两种气体旋转方向相反，产生巨大的速度差，造成很大的剪切力和强烈湍动，阻力损失小，混合速度快，使两种气体在瞬间均匀混合，之后立即进入反应管进行反应；气体经过混合喷嘴混合后，直接进入反应器反应，无须另外增加混合段。CN109827ACCNN110198222701982229A权利要求书1/1页1.一种用于高温裂解的气体快速混合反应装置，包括气体输送管、混合喷嘴和反应管；气体输送管通过混合喷嘴与反应管相连通；其特征在于，所述的气体输送管是一个同心双层圆管，分为输送内管和输送外管；所述的混合喷嘴包括同心双层圆管，同心双层圆管分为喷嘴内管和喷嘴外管；喷嘴内管内设置有内涡轮，喷嘴外管和喷嘴内管之间的管道环隙设置有环形涡轮，内涡轮与环形涡轮的旋转方向相反；内涡轮的涡轮片外缘与喷嘴内管的内壁固定连接；环形涡轮的涡轮片外缘与喷嘴外管的内壁固定连接，涡轮片内缘与喷嘴内管的外壁固定连接；气体输送管的输送内管与混合喷嘴的喷嘴内管相连，输送外管与喷嘴外管相连。2.根据权利要求1所述的反应装置，其特征在于，所述的气体输送管的长度是输送外管直径的0.5～10倍；输送内管直径是输送外管直径的0.25～0.7倍。3.根据权利要求1所述的反应装置，其特征在于，所述的混合喷嘴的长度是喷嘴外管直径的0.5～10倍。4.根据权利要求1所述的反应装置，其特征在于，所述内涡轮的涡轮片数为3～50个，涡轮叶片的旋转角度为5度～85度；环形涡轮的涡轮片数为3～50个，涡轮叶片的旋转角度为5度～85度。5.利用权利要求1所述的反应装置混合水蒸汽和二氟一氯甲烷制备四氟乙烯的方法，步骤如下：1)950℃的过热水蒸汽通过输送内管和外管所形成的管道环隙进入混合喷嘴的环形涡轮，流量为1.5m3/s；450℃的二氟一氯甲烷从输送内管进入混合喷嘴的内涡轮，流量为0.25m3/s；2)过热水蒸汽经环形涡轮旋出，二氟一氯甲烷经内涡轮旋出，彼此两种气体的旋出角度相反，充分混合后进入反应管；3)步骤2)中的水蒸汽和二氟一氯甲烷在反应管内充分反应后，经急冷气冷却，脱酸、脱水和洗涤后，得四氟乙烯。2CCNN110198222701982229A说明书1/4页一种用于高温裂解的气体快速混合反应装置及应用技术领域[0001]本发明涉及一种气体快速混合反应装置及应用，特别适用于高温裂解气，属于化工气体快速混合技术领域。背景技术[0002]在化工生产领域，经常存在两种或多种气体快速混合并进行反应的体系，此时反应气体间的混合速度和均匀程度对反应转化率和选择性及后续工艺有重要的影响，因此怎样将两种气体快速、均匀的混合便成为化工生产中亟待解决的问题。[0003]例如，在二氟一氯甲烷与高温水蒸汽裂解制备四氟乙烯的过程中，二氯一氟甲烷通过与1000℃的水蒸汽充分混合达到裂解温度后进行裂解，二氯一氟甲烷和水蒸汽发生裂解反应的时间非常短，一般需要控制在0.01～1s完成。另外，二氟一氯甲烷与水蒸汽的混合程度直接影响到后续管式反应器中的轴向温度分布和径向温度分布，而不良的温度分布会使得反应中高沸副产物增加、四氟乙烯的收率降低。同时，二氯一氟甲烷气体与水蒸汽的混合体积比高达1∶6、由于两者温差大、允许压降小、反应速度快，因此为确保四氟乙烯的高收益率，必须使二氯一氟甲烷气体与水蒸汽瞬间充分混合均匀。[0004]中国专利CN1049110A公开了一种气体快速混合装置，该装置利用射流与多孔板的撞击产生强烈的主体扩散及湍流扩散，从而实现气体物料间的快速混合，但采用单管射流，难以达到有效主体扩散的