复合搅拌套组和包含该套组的反应器的制作方法

本申请涉及一种复合搅拌套组和包含该套组的反应器，特别是催化加氢反应器。

背景技术：

1、加氢反应器是化学反应过程中常用的设备，广泛应用于石油化工、制药、食品和材料科学等领域。加氢反应中通常是使用金属催化剂的固、液、气三相反应，金属催化剂在反应溶剂中的分散性差，现有的搅拌方式只能在局部区域实现较好的混合效果，但很难使催化剂均匀分散在整个反应体系内，催化剂容易沉降到反应器底部，这不仅限制了催化剂的活性表面积，而且造成了反应物与催化剂之间接触不充分，从而降低了反应效率。

2、现有技术通过升温解决上述传质问题，升温一方面提高催化剂的活性，另一方面降低溶剂的粘度，增大催化剂在溶剂中的分散度。尽管升温能够提升催化剂在反应体系内的分散与混合效率，减少因搅拌不均导致的催化剂局部堆积风险，但与此同时，它也促进了反应速率的加快，增加了副反应的发生，不仅可能降低目标产物的选择性和纯度，还增加了反应过程的不确定性和控制难度，尤其是在溶剂和反应物黏度随温度、压力变化而显著改变的高温高压条件下，这些挑战尤为突出。另外高温反应不仅能耗大，在高压的条件下还存在安全隐患。

技术实现思路

1、本申请发明人发现，在催化加氢反应中，不仅存在如上所述的固体催化剂分散不均、局部堆积等问题，还存在金属催化剂容易聚集并刮擦反应器壁面的不良问题。

2、本申请提供一种新型复合搅拌套组和包含该套组的反应器，特别是催化加氢反应器。

3、具体地，本申请涉及：

4、(1)一种复合搅拌套组，其特征在于，所述套组包括挡板式搅拌器、自吸式搅拌器和轴流式搅拌器，其中所述自吸式搅拌器和轴流式搅拌器设置在同一搅拌轴上，所述搅拌轴为空心轴，轴上开有气体吸入口。

5、(2)根据上述(1)所述的复合搅拌套组，其特征在于，所述挡板式搅拌器与所述搅拌轴连接，通过该搅拌轴驱动。

6、(3)根据上述(1)或(2)所述的复合搅拌套组，其特征在于，所述挡板式搅拌器为圆筒形，具有2～6个挡板。

7、(4)反应器，其特征在于，所述反应器包含上述(1)～(3)中任意一项所述的复合搅拌套组。

8、(5)根据上述(4)所述反应器，其特征在于，所述挡板式搅拌器的高度为所述反应器本体高度的1/2以上、更优选2/3以上。

9、(6)根据上述(4)或(5)所述的反应器，其特征在于，所述轴流式搅拌器设置在搅拌轴末端，搅拌轴末端伸入所述反应器的底部附近。

10、(7)根据上述(4)～(6)中任意一项所述的反应器，其特征在于，所述自吸式搅拌器设置在距离所述反应器底部高度为反应器本体高度1/3～2/3的位置。

11、(8)根据上述(4)～(7)中任意一项所述的反应器，其特征在于，该反应器为催化加氢反应器。

12、(9)根据上述(4)～(8)中任意一项所述的反应器，其特征在于，该反应器用于如下的催化加氢反应：

13、

14、式中，r是c1-10烷基、c2-10烯基、c2-10炔基、c6-20芳基、c6-20芳基-c1-10烷基、c6-20芳基-c2-10烯基、c6-20芳基-c2-10炔基、c6-20杂芳基-c1-10烷基、c6-20杂芳基-c2-10烯基、c6-20杂芳基-c2-10炔基，其中所述烷基、烯基、炔基、芳基、杂芳基任选被1个或2个以上选自卤素、c1-6烷基、卤代c1-6烷基的取代基取代；

15、优选r是c1-6烷基、c6-20芳基-c1-6烷基或c6-20杂芳基-c1-6烷基，更优选r是苯基-c1-6烷基或吡啶基-c1-6烷基，其中苯基或吡啶基任选被1个或2个以上选自卤素、c1-6烷基、卤代c1-6烷基的取代基取代。

16、(10)根据上述(9)所述的反应器，其特征在于，该反应器用于如下的催化加氢反应：

17、

18、(11)根据上述(9)或(10)所述的反应器，其特征在于，该反应器内的温度控制在10～50℃，优选控制在室温～40℃。

19、(12)下述催化加氢反应的实施方法，其特征在于，使用上述(4)～(11)中任意一项所述的反应器：

20、

21、式中，r是c1-10烷基、c2-10烯基、c2-10炔基、c6-20芳基、c6-20芳基-c1-10烷基、c6-20芳基-c2-10烯基、c6-20芳基-c2-10炔基、c6-20杂芳基-c1-10烷基、c6-20杂芳基-c2-10烯基、c6-20杂芳基-c2-10炔基，其中所述烷基、烯基、炔基、芳基、杂芳基任选被1个或2个以上选自卤素、c1-6烷基、卤代c1-6烷基的取代基取代；

22、优选r是c1-6烷基、c6-20芳基-c1-6烷基或c6-20杂芳基-c1-6烷基，更优选r是苯基-c1-6烷基或吡啶基-c1-6烷基，其中苯基或吡啶基任选被1个或2个以上选自卤素、c1-6烷基、卤代c1-6烷基的取代基取代。

23、(13)根据上述(12)所述的实施方法，其特征在于，催化加氢反应为如下反应：

24、

25、本申请的复合搅拌套组和反应器通过大幅增强气-液-固三相反应体系中的气液传质和液固传质效果，改善了固体在反应体系中的分散和悬浮，避免了催化剂聚集刮壁的不良问题，使反应物与催化剂充分接触，从而大幅提升反应速度和效率。同时，本申请的复合搅拌套组和反应器还使得反应可以在更低温度下进行，降低能耗，并提高了反应操作便利度和安全性。

技术特征：

1.一种复合搅拌套组，其特征在于，所述套组包括挡板式搅拌器、自吸式搅拌器和轴流式搅拌器，其中所述自吸式搅拌器和轴流式搅拌器设置在同一搅拌轴上，所述搅拌轴为空心轴，轴上开有气体吸入口。

2.根据权利要求1所述的复合搅拌套组，其特征在于，所述挡板式搅拌器与所述搅拌轴连接，通过该搅拌轴驱动。

3.根据权利要求1或2所述的复合搅拌套组，其特征在于，所述挡板式搅拌器为圆筒形，具有2～6个挡板。

4.反应器，其特征在于，所述反应器包含权利要求1-3中任意一项所述的复合搅拌套组，优选所述挡板式搅拌器的高度为所述反应器本体高度的1/2以上、更优选2/3以上。

5.根据权利要求4所述的反应器，其特征在于，所述轴流式搅拌器设置在搅拌轴末端，搅拌轴末端伸入所述反应器的底部附近。

6.根据权利要求4或5所述的反应器，其特征在于，所述自吸式搅拌器设置在距离所述反应器底部高度为反应器本体高度1/3～2/3的位置。

7.根据权利要求4至6中任意一项所述的反应器，其特征在于，该反应器为催化加氢反应器。

8.根据权利要求4至7中任意一项所述的反应器，其特征在于，该反应器用于如下的催化加氢反应：

9.根据权利要求8所述的反应器，其特征在于，该反应器内的温度控制在10～50℃，优选控制在室温～40℃。

10.下述催化加氢反应的改进实施方法，其特征在于，使用根据权利要求4至7中任意一项所述的反应器：

技术总结
本申请涉及一种复合搅拌套组，其包括挡板式搅拌器、自吸式搅拌器和轴流式搅拌器，其中所述自吸式搅拌器和轴流式搅拌器设置在同一搅拌轴上，所述搅拌轴为空心轴，轴上开有气体吸入口。本申请还涉及包含上述复合搅拌套组的反应器。该反应器可以用于氰化物的催化氢化等反应中。

技术研发人员：姬元,吕海军,郭红永,师宪宪,杨茂瑶,高亚宁
受保护的技术使用者：兰升生物科技集团股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/11/26