使用高速喷射的非均质流体用混合反应器的制造方法
【专利说明】使用高速喷射的非均质流体用混合反应器
[0001] 相关申请的交叉引用
[0002] 本申请要求于2013年12月10提交的韩国专利申请号10-2013-0153286和2014 年3月25日提交的韩国专利申请号10-2014-0034853的优先权和权益，其全部公开内容以 引证的方式并入本文。
[0003] 发明背景
[0004] 1.发明领域
[0005] 本发明涉及一种使用高速喷射的非均质流体用混合反应器，更特别地涉及一种非 均质流体用混合反应器，其中两种或两种以上的流体彼此有效碰撞，提高了混合的均匀性， 减少了副反应，从而提1? 了反应广率和反应速率。
[0006] 2?相关技术的说明
[0007] 通常，喷射器（sparger)或分散器（disperser)已用于反应器如连续搅拌反应器 中以混合或反应非均质流体。
[0008] 图1示出了一种混合非均质流体的常规的混合反应器100。混合反应器100设计 为使通过设置在反应容器110中的喷嘴120的通孔121直接喷射的第一流体与供送到反应 容器110中的第二流体反应。然而，根据喷嘴120的位置，贯通孔121的数量，第一流体的 喷射速度等，反应物可能未被均匀地混合，因而产生不必要的副反应。此外，在来自副反应 的副产物是固体材料或高粘度的液体材料情况下，该副产物可能附着到反应器的侧面、底 部或顶部，并由此可能使反应器的性能下降。此外，用于清洗附着副产物的成本增加，并且 因为清洗过程而需要停止反应器的运行，从而可能降低生产效率。
[0009] 现已提出的一种措施是，其中反应器的温度被限制在约为70°C~80°C的范围，以 抑制反应物和产物之间的副反应。然而，在这种情况下，降低副反应的效果并不是很大，并 且可能会产生相反的效果：其中反应产率可能会降低或反应速度可能会大大降低。
[0010] 因此，目前越来越需要一种非均质流体用的混合反应器，该反应器提高了混合的 均匀性，反应速度以及生产产率，并且可以简单地维护和容易地再利用。
【发明内容】
[0011] 在一种实施方式中，提供了一种非均质流体用的混合反应器，其中两个或两种以 上的流体有效地彼此碰撞，因而提高了混合的均匀性，减少了副反应，从而提高了反应产率 和反应速率，并且能够简单的维护和再利用。
[0012] 根据一个方面，提供了一种使用高速喷射的非均质流体用混合反应器，该反应器 包括第一入口部，第一流体从外部导入其中；第一喷嘴，同轴地连接到第一入口部的下游 侦牝以喷射第一流体；流体腔，形成为与第一喷嘴同轴地相隔开并配置为具有第一空间部分 以及内径大于第一空间部分的第二空间部分；第二入口部，径向连接到流体腔的外圆周表 面且第二流体从外部导入其中；第二喷嘴，同轴地连接到第一空间部分的下游侧，以喷射第 二流体；混合腔，形成为同轴地与第二空间部分的内圆周表面相隔开，并同轴地连接到第一 喷嘴和第二喷嘴的下游侧；以及第三喷嘴部分，其配置为从第二空间部分的内圆周表面延 伸，并径向连接到混合腔的外圆周表面上，以喷射第二流体。
[0013] 混合腔可包括增大的横截面部分和恒定的横截面部分，增大的横截面部分的母线 与混合腔下游侧的轴之间的角度可在70°~90°的范围内。
[0014] 第二入口部分可包括多个以恒定角距离彼此隔开且形成的管道。
[0015] 第二入口部分可包括两个彼此相对的管道。
[0016] 第二喷嘴可以是环形流体通道，形成为从第一空间部分下游侧的末端表面或第一 空间部分的内圆周表面延伸到混合腔上游侧的末端。
[0017] 第二喷嘴的下游侧的末端围绕第一喷嘴下游侧的末端形成。
[0018] 第三喷嘴部分可包括多个以恒定角距离彼此隔开且形成的喷嘴。
[0019] 第三喷嘴部分可包括相对混合腔轴彼此对称的两个喷嘴。
[0020] 每个喷嘴的轴与混合腔下游侧的轴之间的角度可在70°~90°的范围内。
[0021] 每个喷嘴的轴与混合腔下游侧的轴可在同一平面上。
[0022] 第一流体和第二流体每种都可独立地且不同地选自胺化合物与光气（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选自2, 4'-亚甲基二苯基二胺（MDA)或4, 4'-亚甲基二苯基 二胺、甲苯二胺（TDA)、己撑二胺（HMD)、二氨基苯、2, 6-二甲基苯胺、萘二胺（NDA)和它们的 异构体化合物中的一种或多种。
[0025] 附图简述
[0026] 通过参照附图对其示例性实施方式的详细说明，对本领域的普通技术人员而言， 本发明的上述和其他实施方式、特征和优点将变得更加明显，其中：
[0027] 图1是用于混合非均质流体的常规混合反应器的示意图；
[0028] 图2是根据本发明一种实施方式的使用高速喷射的非均质流体用混合反应器的 沿y-z平面的截面图；
[0029] 图3是图2中A部分的放大图。
[0030] 图4是当从图2的B观测时，使用高速喷射的非均质流体用混合反应器的截面图。
[0031] 图5是例示根据本发明一种实施方式的使用高速喷射的非均质流体用混合反应 器中流体流动的示意图。
[0032] 图6是根据本发明一种实施方式的在流体腔的y轴预定点处胺化合物与光气化合 物混合均匀性的示意图；
[0033] 图7是根据与本发明的一种实施方式不同设计的比较例，使用高速喷射的非均质 流体用混合反应器的沿x'-y'和x'-z'平面的截面图；和
[0034] 图8是根据图7的比较例中在流体腔的y轴预定点处胺化合物与光气化合物混合 均匀性的示意图。
【具体实施方式】
[0035]下文将参照附图来说明本发明。然而，本发明并不局限于所描述的实施方式，并且 应当理解的是，本发明包括本发明的技术范围和精神之内的所有等同物和替代物。对于附 图，相同的附图标记被给予相同或相应的部件，与本发明的描述并不相关的部件被省略，以 清楚地说明本发明。
[0036] 在本说明书中，应当指出，"一个特定结构元件连接到另一结构元件"是指所述特 定结构元件直接连接到另一结构元件，并且该表述还包括第三结构元件插入其之间的情 况。进一步地，应该理解的是，术语"包括"、"包含"、"含有"或"具有"并不排除一个或多个 其它特征、数字、步骤、操作、元件和组件或这些的组合或其他可能性的存在。
[0037] 下面将结合附图对本发明的实施方式进行详细描述。
[0038] 俥用高谏啼射的非询质流体用混合反应器
[0039] 图2是根据本发明一种实施方式的使用高速喷射的非均质流体用混合反应器的 沿y-z平面的截面图；
[0040] 参照图2,本发明一种实施方式提供了一种使用高速喷射的非均质流体的混合反 应器200,其包括第一入口部210,第一流体从外部导入其中；第一喷嘴220,同轴连接到第 一入口部210的下游侧，以喷射第一流体；流体腔230,形成为与第一喷嘴220同轴隔开并 配置为具有第一空间部分231和内径大于第一空间部分231的第二空间部分232 ;第二入 口部分240,径向连接到流体腔230的外圆周表面且第二流体从外部导入其中；第二喷嘴 250,同轴连接到第一空间部分231的下游侧，以喷射第二流体；混合腔260,形成为与第二 空间部分232的内圆周表面同轴地相隔开，并同轴地连接到第一喷嘴220和第二喷嘴250 的下游侧；以及第三喷嘴部分270,其配置为从第二空间部分232的内圆周表面延伸，并径 向连接到混合腔260的外圆周表面上，以喷射第二流体。
[0041] 术语"上游"和"下游"是指根据使用高速喷射的非均质用混合反应器中流体的流 动方向和流动顺序，流体或元件之间的相对位置，且通常，"上游"是导入流体的区域，"下 游"是排放流体的区域。
[0042] 第一入口部分210是将第一流体从外部导入并流至第一喷嘴220上游侧的通道。 第一入口部分210的截面无限制，但第一入口部分210可由截面为圆形的圆筒状管形成。
[0043] 第一喷嘴220基本上同轴地连接到第一入口部分210的下游侧，以喷射通过第一 入口部分210导入到混合腔260中的第一流体。
[0044] 此外，第一喷嘴220可以由具有恒定直径的单个圆筒状管形成，并且第一喷嘴220 的直径可小于第一入口部分210的直径。从第一入口部分210到第一喷嘴220的直径减少 可以是连续的或不连续的。当直径不连续地减小时，第一喷嘴220可以基本上限定孔在第 一入口部分210的下游。
[0045] 术语"孔"是指流体出口，其形成为在管壁或容器壁上钻出的孔。
[0046] 通常，由于流体流经具有较窄横截面的通道时流体在同一高度上流速增加，流体 流经具有较宽横截面的通道时则减少，因此当流过第一喷嘴220时第一流体的流速逐渐增 加，从而第一流体高速喷射穿过第一喷嘴220的下游侧的末端。
[0047] 流体腔230可形成为