本实用新型专利技术涉及一种气-气快速反应的混合装置，包括第一进料口，第二进料口，内管，外管，射流孔，渐缩段，渐缩段出口和实心导流圆锥；所述的内管设置在外管内，第一进料口设置在内管外端，所述实心导流圆锥连接在内管的内端；第二进料口连接在外管上，外管对应实心导流圆锥的位置与实心导流圆锥形成向中部缩进的渐缩段，渐缩段外端设渐缩段出口；射流孔设置在内管上，内管内气体通过射流孔引入外管及渐缩段内与第二进料口进入的气体混合。本实用新型专利技术射入气流与主体气流成一定角度的逆向流动，形成高湍动流场均匀混合；渐缩环隙通道可快速提升混合气体的速度并可进一步强化混合；同时混合气体温度能均匀分布，有利于减少局部高温区，抑制副反应的发生。（*该技术在2024年保护过期，可自由使用*）
【技术实现步骤摘要】
本技术涉及一种适用于气-气快速反应的混合装置，属于化工行业气体快速 混合、反应
技术介绍
气-气快速反应广泛存在于化工行业中，例如丙烯高温氯化反应等。这类体系由 于反应速度极快且常伴有强烈放热，因此要求气体能在极短时间内混合均匀，且反应温度 能维持在合适的范围。众所周知，快速反应体系中的气体微团一旦接触即可能发生反应。此 时，如果气体尚未混合均匀则必然导致流场中存在局部高浓度区，从而促使副反应的发生 并形成可能的局部高温区。局部高温区的出现又将导致副反应剧烈进行，推动新的高温区 不断形成，最终演变为恶性循环。例如，在丙烯高温氯化反应中，氯气浓度的局部过高可促 使丙烯发生深度氯化、形成大量脱碳。该脱碳反应属于强放热反应，可促使局部高温区的不 断形成。这种由于混合不均匀引起的深度氯化、脱碳等副反应影响了开车周期以及目标产 物3-氯丙烯的收率。因此开发高效的气-气快速混合装置已成为本行业亟需解决的关键 技术问题。 中国专利CN102872786A公开了一种快速混合反应装置，即一种由氯和异丁烯制 3-氯-2-甲基-1-丙烯的扁形氯化反应装置。其中，异丁烯加入管和氯加入管末端设有至 少一个能使异丁烯流体包裹氯气流体的喷嘴部，喷嘴部喷出的混合流体撞击到一个圆台形 套环壁面上。由于丙烯高温氯化反应需要丙烯过量以带走反应热，而该专利采用烯烃由狭 缝喷入，其流速将明显高于从宽口径管进入的氯气的速度，从而形成烯烃流包裹氯气流。这 种方式易于造成氯气积聚不便于充分分散，可能导致烯烃深度氯化的发生。 中国专利CN103801238A公开了一种双旋流气气快速混合反应器。反应器壳体内 沿轴向设有若干双旋流构件，气体入口位于最底层双旋流构件的下方，每层双旋流构件的 上方或下方设置另一种气体进气管。但过于复杂的内部结构可能导致反应器内部的压降过 大，操作不便。另外，如果逐段喷入氯气或丙烯可能导致气体还没有充分分散就立即进入高 温环境，可能加剧积碳反应的发生。 美国专利US6004517公开了一种合成3-氯丙烯的球形快速混合反应器。丙烯进 料管和氯气进料管放置在球形室出口附近，其中一种气体的喷入方向与球形室出口方向相 反，另一种气体的喷入方向则与出口方向垂直。但这种混合方式可能导致气体高速喷入球 形室后，气体在球形室后侧空间的循环时间过长，不利于及时移走反应热以及有效抑制副 反应的发生。 美国专利US5367105公开了一种气体快速混合方式。丙烯和氯气分别通过12个 喷孔平行喷入管式混合反应器中，丙烯可获得线速度l〇〇m/ S左右，氯气通过中心管道的喷 孔进入，可获得线速度70m/s左右。但是由于氯气速度低于丙烯速度，可能导致氯气进入混 合反应器后被丙烯流包裹，难以充分分散，从而发生丙烯的深度氯化。
技术实现思路
本技术的目的是针对
技术介绍
中存在的缺点和问题加以改进和创新，提供适 用于气-气快速反应的混合装置，它可在极短时间内实现气体的充分分散、均匀混合以及 温度的均匀分布，有效抑制副反应。 本技术构造一种气-气快速反应的混合装置，包括第一进料口，第二进料口， 内管，外管，射流孔，渐缩段，渐缩段出口和实心导流圆锥； 所述的内管伸入外管内，第一进料口与内管外端连通，所述实心导流圆锥连接在 内管的内端；第二进料口连接在外管上，外管对应实心导流圆锥的位置与实心导流圆锥形 成向中部缩进的渐缩段，渐缩段外端设渐缩段出口；射流孔设置在内管上，内管内气体通过 射流孔引入外管及渐缩段内与第二进料口进入的气体混合。 本技术的优点及有益效果： 本技术射入气流与主体气流成一定角度的逆向流动可使气体微团激烈撞 击、卷吸，形成高湍动流场，促使气体微团短时间内快速破碎，达到分子尺度的均匀混合。混 合的时间尺度在毫秒级；渐缩环隙通道可快速提升混合气体的速度，大大缩短气体停留时 间，同时可使气体在渐缩环隙通道内得到进一步强化混合；流动同时可以使混合气体的温 度快速达到均匀分布，有利于减少局部高温区，抑制副反应的发生。【附图说明】 图1为本技术装置示意图。 图2为图1所示本技术装置的A-A剖面图。【具体实施方式】 本技术的技术构思是： 两股气体形成一定夹角的错流或逆流流动有利于气体微团的激烈撞击、强烈卷 吸，形成高湍动流场，从而促使气体微团短时间内快速破碎，达到分子尺度的均匀混合。这 种流动同时可以使混合气体的温度快速达到均匀分布，有利于减少局部高温区，抑制副反 应的发生。一股气流射入到主体气流中时应有足够的射入深度，但这个分散射程不单纯取 决于气体的射入速度，而主要取决于两股气流的动量流比J = (?/?)2。理论上， 我们可以通过降低主体气流速度、提高入射气流速度来获得更大的射入深度，但要在极短 的停留时间内实现气体的均匀混合，则应将射入气流和主体气流的速度设计在合适的范围 内。 为了便于理解本技术，下面将参照相关附图对本技术进行更全面的描 述。附图中给出了本技术的首选实施例。但是，本技术可以以许多不同的形式来 实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本技术的 公开内容更加透彻全面。 需要说明的是，当元件被认为是"设置"在另一个元件上，它可以是直接安装在另 一个元件上或者可能同时存在居中元件。 除非另有定义，本文中所使用的所有的技术和科学术语与本技术的
的技术人员通常理解的含义相同。说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施目的， 不是旨在于限制本技术。 如图1、2所示，本技术提供一种适用于气-气快速反应的混合装置，包括第一 进料口 1，第二进料口 2,内管3,外管4,射流孔5,渐缩段6,渐缩段出口 7,实心导流圆锥8。 所述射流孔5设置在内管3壁面上和渐缩段6的斜坡上，所述射流孔5气体的喷 入方向与外管4内气流的流向逆向形成一定夹角；所述射流孔5采取均匀、错位、分排开孔 以使气体强烈撞击、充分分散；所述外管4和射流孔5的气体流速应满足外管4内混合气体 的动量流比在60~120,以使由射流孔5喷入的气体具有足够射入深度；所述渐缩段6在实 心导流圆锥8作用下形成一个圆环状的渐缩环隙通道，用于快速提升混合气体的速度，大 大缩短气体停留时间，实现进一步强制混合。 所述内管3设置在外管4的内部，第一进料口 1与内管3、射流孔5相连通。 所述射流孔5的开孔数目为70~140个，优选为80~100个孔；孔径为I. 0~10. 0mm， 优选为2· 5~4· 0mm。另外，射流孔5可分为3~6排排列，排间距为20~50mm，优选为30~40mm， 且相临两排的孔错位、均匀设置。 所述射流孔5的其中1~3排孔可设置在渐缩段6,优选为1排孔；射流孔5的气体 射入方向与渐缩段6内的气体主流方向的夹角 αι*60° ~90°，优选为75° ~90°。 所述射流孔5的其中2~3排孔可设置在内管3的壁面上，射流孔5的气体射入方 向与外管4内的气体主流方向的夹角€( 2为30° ~90°，优选为60° ~90°。 所述渐缩段6内的气体主流方向与内管3轴向的夹度a 3为15° ~50°，优选为 25。~35° 〇 所述渐缩段出口 7处可设置一直管本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种适用于气‑气快速反应的混合装置，其特征在于包括第一进料口（1），第二进料口（2），内管（3），外管（4），射流孔（5），渐缩段（6），渐缩段出口（7）和 实心导流圆锥（8）；所述的内管（3）设置在外管（4）内，第一进料口（1）设置在内管（3）外端，所述实心导流圆锥（8）连接在内管（3）的内端；第二进料口（2）连接在外管（4）上，外管（4）对应实心导流圆锥（8）的位置与实心导流圆锥（8）形成向中部缩进的渐缩段（6），渐缩段（6）外端设渐缩段出口（7）；射流孔（5）设置在内管（3）上，内管（3）内气体通过射流孔（5）引入外管（4）及渐缩段（6）内与第二进料口（2）进入的气体混合。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：韩路长，王新龙，罗和安，陈康庄，龚升高，夏金魁，张献，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司，
类型：新型
国别省市：北京;11
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