專利名稱：用于連續(xù)流反應(yīng)器的混合器、形成該混合器的方法及操作該混合器的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本公開總體上涉及混合器，具體為用于連續(xù)流反應(yīng)器的混合器。
背景技術(shù)：
在許多化學(xué)工藝中，湍流促進(jìn)化學(xué)反應(yīng)、傳熱操作、混合和燃燒過程。 湍流的有效利用可以增加試劑的界面接觸，從而減少反應(yīng)時(shí)間和制備許多 化學(xué)品的成本以及時(shí)間。
許多現(xiàn)存的化學(xué)工藝裝置利用管狀反應(yīng)器將兩種以上的試劑在湍流
擴(kuò)散條件(Ae > 2000)下連續(xù)地混合并且反應(yīng)?？梢詫⒃噭┮远喾N不同的方 式注入到管狀反應(yīng)器中。 一種方法是引入試劑使得它們以一定角度(例如 90度)會合。另一種方法是使試劑同軸式會合。然而，與流體以一定角度 會合時(shí)相比，同軸方法在兩種流體之間進(jìn)行快速混合方面效率更低。
這些管狀反應(yīng)器的實(shí)例包括Mitchel的美國專利4,909,997中所示的那 些，該美國專利4,909,997提供了在用于制備四溴雙酚-A的反應(yīng)方案中使 用的碰撞混合器的舉例說明。管狀反應(yīng)器的其它實(shí)例可以在Reed的美國 專利3,332,442、 Shirtum的美國專利5,845,993以及Zaby的美國專利 5,117,048中找到。

發(fā)明內(nèi)容
本公開的實(shí)施方案包括一種用于連續(xù)流反應(yīng)器的混合器和用于形成 混合器及其操作的方法，所述混合器提供返混最少的快速混合。具體地，
本公開的混合器的實(shí)施方案允許通過多個(gè)孔.口將第一反應(yīng)物流分為多個(gè) 更小的流，它們以射流的形式被注入到混合器的通道中的第二反應(yīng)物流 中。
對于各個(gè)實(shí)施方案，第二反應(yīng)物流在其中通過并且第一反應(yīng)物流被注
6入到其中的通道可以具有恒定的寬度尺寸，以改善均勻的流動(dòng)分布和局部 湍流。對于各個(gè)實(shí)施方案，通道的恒定寬度尺寸以及混合器孔口的大小和 數(shù)量被設(shè)定成確保在正常的操作條件下被注入到通道中的第一反應(yīng)物流 與通道的與注入點(diǎn)相對的表面直接碰撞。
為了達(dá)到這個(gè)目的，混合器的相對尺寸和預(yù)定比例關(guān)系使得孔口的數(shù) 量和直徑大小合適，以提供例如至少0.9的噴射混合值。噴射混合值為至 少0.9與孔口數(shù)量和它們相對于通道的相對壁的位置相結(jié)合，使得射流的 分開程度更高，同時(shí)保持高的射流速度以及良好的局部混合。本公開的混 合器可以用于對混合敏感(選擇性)的快速反應(yīng)流。


圖1示出了根據(jù)本公開的用于連續(xù)流反應(yīng)器的混合器的一個(gè)實(shí)施方案。
圖2示出了根據(jù)本公開的用于連續(xù)流反應(yīng)器的混合器的一個(gè)實(shí)施方案。
圖3示出了根據(jù)本公開的連續(xù)流反應(yīng)器和混合器的一個(gè)實(shí)施方案的橫
截面圖。
圖4示出了根據(jù)本公開的一個(gè)實(shí)施方案的連續(xù)流反應(yīng)器和混合器的部
分的橫截面圖。
圖5示出了根據(jù)本公開的用于連續(xù)流反應(yīng)器的混合器的一個(gè)實(shí)施方案。
具體實(shí)施例方式
本公開的實(shí)施方案包括用于連續(xù)流反應(yīng)器的混合器，該混合器提供返 混最少的快速混合，從而有助于減少不需要的副產(chǎn)物的形成。為了實(shí)現(xiàn)快 速混合，混合器包括具有恒定寬度尺寸的通道，以及通向通道的孔口。本 公開的混合器的實(shí)施方案可以通過混合器的孔口將第一反應(yīng)物流分開并 且注入到流經(jīng)混合器通道的第二反應(yīng)物流中。將第一反應(yīng)物流分開并且注 入到第二反應(yīng)物流中可以有助于使試劑的混合長度最小化(即，允許流在很 短的空間內(nèi)混合)。對于各個(gè)實(shí)施方案，第一和第二反應(yīng)物流的相對流動(dòng)可以依賴于反應(yīng) 物濃度和所需的一個(gè)或多個(gè)反應(yīng)的化學(xué)計(jì)量。在這樣的情況下，可以確定 孔口的數(shù)量和大小(即，分開程度)以確保在正常的操作條件下被注入到通 道中的第一反應(yīng)物流碰撞通道的與注入點(diǎn)相反的表面。通過所述數(shù)量和大 小的多個(gè)孔口注入第一反應(yīng)物流還對試劑提供與任何部分的平均停留時(shí) 間變化很少的停留時(shí)間分布。
在一個(gè)實(shí)施方案中，最小的混合長度得自于以這樣的方式使孔口和通 道大小合適，以確保第一反應(yīng)物流可以最大程度地夾帶第二反應(yīng)物流并且 碰撞與通道注入點(diǎn)相反的通道表面，以引起反應(yīng)物流在混合器的通道內(nèi)的 湍流混合。當(dāng)存在反應(yīng)物的快速競爭反應(yīng)并且工藝需要組成的快速均勻化 時(shí)，這種類型的混合可以是重要的。
如本文中使用，"第一反應(yīng)物流"包括至少一種經(jīng)由孔口流入混合器通 道內(nèi)的試劑。如本文中使用，"第二反應(yīng)物流"包括至少一種完全流經(jīng)通道 (即，從第一端部通過第二端部)并且第一反應(yīng)物流噴射到其中的試劑。
對于各個(gè)實(shí)施方案，第一反應(yīng)物流的流量可以大于第二反應(yīng)物流的流 量。例如，第一反應(yīng)物流的流量可以包括從混合器排出的總體積流量中的 大部分。在一個(gè)具體實(shí)例中，第一反應(yīng)物流的流量可以為第二反應(yīng)物流的 體積流量的至少兩倍。在一個(gè)備選的實(shí)施方案中，第一反應(yīng)物流的流量可 以小于第二反應(yīng)物流的流量。例如，第一反應(yīng)物流的流量可以包括從混合 器排出的總體積流量中的小部分。
本文中的圖遵從編號習(xí)慣，其中第一個(gè)數(shù)字或第一組數(shù)字對應(yīng)附圖編 號，而其余數(shù)字表示該附圖中的元件或組件。在不同圖之間類似的元件或 組件可以通過使用類似的數(shù)字表示。例如，110可以指圖1中的元件"10"， 而在圖2中類似的元件可以由210表示。如應(yīng)理解的，在本文的實(shí)施方案 中所示的元件可以增加，調(diào)換和/或省略，以提供閥的多個(gè)附加實(shí)施方案。 另外，相對于一個(gè)圖的元件的特征和/或?qū)傩缘恼撌鲆部梢赃m用于在一個(gè)或 多個(gè)其它圖中所示的元件。在圖中所示的實(shí)施方案并一定是按比例繪制 的。
如本文中使用，術(shù)語"一個(gè)"、"一種"、"所述"、"一個(gè)或多個(gè)"和"至少 一個(gè)"可交換使用，并且包括多個(gè)對象，除非上下文中明確地另外指明。
8除非另有限定，否則所有科技術(shù)語應(yīng)理解為具有所屬領(lǐng)域中通常使用的相
同含義。對于本發(fā)明來說，通篇定義了額外特另U(additionalspecific)術(shù)語。
圖1提供了根據(jù)本公開的一個(gè)實(shí)施方案的混合器100的圖示。對于各 個(gè)實(shí)施方案，混合器100包括細(xì)長內(nèi)套管102和細(xì)長外套管104。如所示 的，細(xì)長內(nèi)套管102和細(xì)長外套管104在混合器100的第一端部108和第 二端部IIO之間延伸。
對于各個(gè)實(shí)施方案，細(xì)長內(nèi)套管102包括限定軸向開口 114的內(nèi)表面 112。軸向開口 114被構(gòu)造成接納連續(xù)流反應(yīng)器(在本文中論述)的安裝軸， 所述的安裝軸貫穿細(xì)長內(nèi)套管102的第一端部108和第二端部110。細(xì)長 內(nèi)套管102還包括與內(nèi)表面112相反的外表面116。在一個(gè)實(shí)施方案中， 外表面116和內(nèi)表面112被同心安置在混合器100的縱軸118周圍。
對于各個(gè)實(shí)施方案，細(xì)長外套管104是與細(xì)長內(nèi)套管102同心地安置 的。細(xì)長外套管104包括第一表面120以及與第一表面120相反的第二表 面122。細(xì)長外套管104還包括在細(xì)長外套管104的第一表面120和第二 表面122之間延伸并且貫穿第一表面120和第二表面122的多個(gè)孔口 124。
混合器100還包括貫穿細(xì)長內(nèi)套管102和細(xì)長外套管104的第一端部 108和第二端部110的通道126。如所示的，通道126可以由細(xì)長內(nèi)套管 102的外表面116和細(xì)長外套管104的第一表面120的表面限定?？卓?124 提供通道126與細(xì)長外套管104的第二表面122外部的區(qū)域之間的流體連 通。
對于各個(gè)實(shí)施方案，通道126可以具有垂直混合器100的縱軸118截 取的環(huán)面(即，環(huán)形通道)的橫截面形狀。其它橫截面形狀是可以的。另外， 通道126具有在外表面116和第一表面120之間截取的恒定寬度尺寸。如 本文中論述的，恒定寬度尺寸還可以具有與混合器100的其它尺寸的預(yù)定 比例關(guān)系。
如所論述的，孔口 124貫穿細(xì)長外套管104通向通道126。在一個(gè)實(shí) 施方案中，孔口 124可以均勻地分布在幫助限定通道126的細(xì)長外套管104 的整個(gè)區(qū)域上。在一個(gè)備選的實(shí)施方案中，孔口 124可以不均勻地分布在 幫助限定通道126的細(xì)長外套管104的整個(gè)區(qū)域上。例如，孔口 124可以 具有在混合器100的第一端部108和第二端部110之間延伸的梯度狀分布。其它構(gòu)造是可以的。
對于各個(gè)實(shí)施方案，孔口 124將第一反應(yīng)物流分成多個(gè)更小的流，所 述多個(gè)更小的流以射流形式注入到第二反應(yīng)物流中。第二反應(yīng)物流和合并
的反應(yīng)物流受到恒定寬度尺寸的通道126的限制，從而改善均勻的流動(dòng)分
布和局部湍流。第一反應(yīng)物流的射流大小合適，從而在正常的操作條件下
穿透到達(dá)相對的壁，以提供混合器100中的試劑的良好的混合和翻轉(zhuǎn)。
對于各個(gè)實(shí)施方案，用于表征射流通過孔口 124流入交叉流(g卩，通道 126中的第二反應(yīng)物流)的方法可以通過由式I計(jì)算的噴射混合值(JMN)定 義
射流混合值=
在端口124中的噴射速度Y端口 124的直徑
在通道126中的速度
通道126的寬度
式I
如本文中使用，JMN的值提供穿過孔口 124的射流是否穿透交叉流并 且到達(dá)相對的壁(例如細(xì)長內(nèi)套管102的外表面116)的指標(biāo)。例如，對于 約0.07至約1.0的JMN值，射流穿透交叉流，在其撞擊相對的壁上之前 改變方向。對于小于約0.07的JMN值，射流停留在最初的壁上，并且不 明顯地穿透交叉流。對于1.0以上的JMN值，射流穿透交叉流，從而接觸 相對的壁。
對于本公開的各個(gè)實(shí)施方案，如本文中論述的相對尺寸和預(yù)定比例關(guān) 系使得孔口 124的直徑大小合適，從而提供至少0.07的MN。在另一個(gè)實(shí) 施方案中，孔口 124的直徑可以大小合適，從而提供在0.07至2.0的范圍 內(nèi)的JMN。在一個(gè)具體實(shí)施方案中，孔口 124的直徑可以大小合適，從而 提供在至少1.0至2.0的范圍內(nèi)的JMN。 JMN的其它值也是可以的。這些 JMN值包括0.9和1.0等。
這些至少0.9的JMN值還提供少于約0.5秒的均勻化時(shí)間。如本文中 使用，"均勻化時(shí)間"被認(rèn)為是第一和第二反應(yīng)物流的反應(yīng)物流所達(dá)到與通 道內(nèi)的平均濃度的濃度差小于約百分之五(5%)之前所需的停留時(shí)間。在一 個(gè)實(shí)施方案中，少于約0.5秒的均勻化時(shí)間可以有利于混合具有對混合敏 感的反應(yīng)的快速反應(yīng)組分和高度湍流和快速混合有利的其它體系。
如圖1的實(shí)例示出，孔口 124可以以行和/或列的形式排列在通道126
10的第一端部108和第二端部110之間。如所示的，圖1中所示的混合器100
的實(shí)施方案具有一百四十四(144)個(gè)孔口 124，所述孔口 124分布成具有六 (6)行，每行各四(4)個(gè)孔口的多個(gè)部分。如應(yīng)理解的，孔口 124的數(shù)量、大 小、間隔和/或分布可以被構(gòu)造成確保細(xì)長外套管104的機(jī)械完整性，并且 確保第一反應(yīng)物流碰撞細(xì)長內(nèi)套管102的外表面116(即，JMN為0.9以上)。 具有不同數(shù)量和構(gòu)造的孔口 124的混合器是可以的。
另夕卜，可以選擇孔口 124的數(shù)量和總橫截面積，以如本文中論述那樣 提供進(jìn)入第二反應(yīng)物流的第一反應(yīng)物流的充分分開和體積流量。對于各個(gè) 實(shí)施方案，用于混合器100的孔口 124的數(shù)量、大小和形狀與通道126 — 起被構(gòu)造，以確保來自孔口 124的流體射流在正常的流動(dòng)條件下穿透第二 反應(yīng)物流而碰撞相對的壁。
對于各個(gè)實(shí)施方案，可以選擇各個(gè)孔口 124的橫截面形狀和大小，以 允許從各個(gè)孔口 124遞送第一反應(yīng)物流的射流，在各個(gè)孔口 124，第一反 應(yīng)物流既被第二反應(yīng)物流夾帶，又碰撞細(xì)長內(nèi)套管102的外表面116。對 于各個(gè)實(shí)施方案，外表面116被構(gòu)造成連續(xù)弓形表面，對于所述連續(xù)弓形 表面，第一反應(yīng)物流可以碰撞表面116以提供兩種反應(yīng)物流的湍流混合。
如所提及的，孔口 124的大小和橫截面形狀都可以選擇以最佳地實(shí)現(xiàn) 在混合器100的通道126內(nèi)的快速混合。例如，本公開的孔口 124可以具 有多種不同的橫截面形狀。這些包括但不限于圓形、橢圓形(即，非圓形) 以及多邊形等。另外，限定開口的壁可以是錐形或非錐形的(即，從第一表 面120至第二表面122的橫截面面積變化或者不變化)。在另一個(gè)實(shí)施方案 中，孔口 124的橫截面形狀和/或大小不必是恒定的。例如，對于給定的混 合器IOO，孔口 124可以具有各種橫截面形狀、大小和輪廓。
對于各個(gè)實(shí)施方案，混合器100的特征可以具有允許特征的尺寸基于 規(guī)定特征之一的尺寸而確定的預(yù)定比例關(guān)系?；旌掀鱅OO具有預(yù)定的比例 關(guān)系轉(zhuǎn)而可以適應(yīng)混合器100的放大或縮小，同時(shí)保持跨過孔口的壓降幾 乎恒定。
因此，例如，細(xì)長外套管104的內(nèi)徑(在第一表面120至縱軸118之間 測量的)可以被認(rèn)為是可以確定其它值的相對尺寸。假設(shè)細(xì)長外套管104 的內(nèi)徑具有1.00的公稱值，在外表面116測量的細(xì)長內(nèi)套管102的直徑可以具有0.81的相對值(g卩，細(xì)長外套管104的內(nèi)徑值的81%)。
類似地，通道126的恒定寬度尺寸相對于細(xì)長外套管104的內(nèi)徑可以 具有在0.01至1.0的范圍內(nèi)的相對值。在一個(gè)具體實(shí)施方案中，通道的恒 定寬度尺寸相對于細(xì)長外套管104的內(nèi)徑具有0.09的相對值。在另一個(gè)實(shí) 施方案中，孔口 124的直徑可以具有0.04的相對值(即，細(xì)長外套管104 的內(nèi)徑值的4%)。在另一個(gè)實(shí)施方案中，對于每一個(gè)孔口的直徑，相對于 環(huán)形通道126的恒定寬度尺寸，多個(gè)孔口 124中的每一個(gè)可以具有0.4的 比率。
因此，利用這些相對值允許混合器100的不同特征的尺寸通過規(guī)定相 關(guān)特征的一個(gè)尺寸值而確定。例如，當(dāng)通道具有約3.2cm的恒定寬度(即， 在細(xì)長內(nèi)套管的外表面與細(xì)長外套管的第一表面之間的距離)時(shí)，第一表面 120的直徑具有約13.9 cm的值，每一個(gè)孔口 124具有約1.4 cm的直徑， 并且細(xì)長內(nèi)套管102的直徑約為11.3 cm。因此，這些相對值可以用來根 據(jù)用戶的需要將混合器100的特征放大或縮小。
在一個(gè)備選的實(shí)施方案中，環(huán)形通道136的恒定寬度尺寸可以具有恒 定值，而不考慮與混合器100的其它特征的預(yù)定比例關(guān)系。例如，環(huán)形通 道136可以具有約3.2 cm的恒定值，而與連續(xù)流反應(yīng)器130中的其它特征 尺寸無關(guān)。
如本文中論述的，混合器100可以由細(xì)長內(nèi)套管102和細(xì)長外套管104 形成。在一個(gè)實(shí)施方案中，內(nèi)套管102和外套管104都由耐腐蝕性材料形 成。如本文中使用，耐腐蝕性材料包括對它們接觸的試劑(例如第一和/或 第二反應(yīng)物流)和/或由所述試劑形成的一種或多種反應(yīng)產(chǎn)物的反應(yīng)有抵抗 力或者不反應(yīng)的那些材料。這些試劑可以包括但不限于酸、堿、鹵素、鹵 鹽如溴、碘、氯化鋅和次氯酸鈉，有機(jī)鹵化物和有機(jī)酸酰鹵，以及酸酐等。
用來形成混合器100的適宜耐腐蝕性材料的實(shí)例可以包括聚合物，所 述聚合物選自聚甲醛、含氟聚合物如聚四氟乙烯(例如Teflon⑧)和聚偏二氟 乙烯(例如Kynar )、聚乙烯、聚氯乙烯、聚酯聚氨酯、聚丙烯、聚苯硫、 聚砜、聚醚醚酮、聚醚酰亞胺、氯化(聚氯乙烯)和乙烯-氯三氟乙烯。
用于混合器100的適宜耐腐蝕性材料的另外的實(shí)例可以包括陶瓷如工 業(yè)陶瓷，其選自氧化物，氧化鋁、.氧化鋯的；非氧化物如碳化物、硼化物、氮化物、硅化物；以及氧化物和非氧化物的復(fù)合材料。另外，這些聚合物 和/或陶瓷可以在使用或不使用高達(dá)30%或更高的玻璃纖維和/或碳纖維增 強(qiáng)的情況下使用。
圖2提供了根據(jù)本公開的一個(gè)實(shí)施方案的混合器200的圖示。對于各 個(gè)實(shí)施方案，與圖1中所示的兩片式結(jié)構(gòu)相比，混合器200具有單片式結(jié)
構(gòu)。如本文中使用，"單片式結(jié)構(gòu)"包括由沒有接縫或縫線(即，兩個(gè)部件沿 其接合的位置)的單片材料形成的結(jié)構(gòu)，所述接縫或縫線提供了發(fā)生疲勞和 /或腐蝕的區(qū)域。
對于各個(gè)實(shí)施方案，混合器200包括細(xì)長內(nèi)套管202、細(xì)長外套管204 和支撐壁206，所述支撐壁206連接細(xì)長內(nèi)套管202和細(xì)長外套管204。 如所示的，細(xì)長內(nèi)套管202、細(xì)長外套管204和支撐壁206在混合器200 的第一端部208和第二端部210之間延伸。
如所示的，細(xì)長內(nèi)套管202包括限定軸向開口 214的內(nèi)表面212，所 述軸向開口 214被構(gòu)造成接納本文中論述的連續(xù)流反應(yīng)器的安裝軸。細(xì)長 內(nèi)套管202還包括與內(nèi)表面212相反的外表面216。在一個(gè)實(shí)施方案中， 外表面216和內(nèi)表面212同軸地被安置在混合器200的縱軸218周圍。
對于各個(gè)實(shí)施方案，將細(xì)長外套管204與細(xì)長內(nèi)套管202同軸地安置。 細(xì)長外套管204包括第一表面220和與第一表面220相反的第二表面222， 其中多個(gè)孔口 224在細(xì)長外套管204的第一表面220和第二表面222之間 延伸并且貫穿第一表面220和第二表面222。
混合器200還包括貫穿細(xì)長內(nèi)和外套管202、 204的第一端部208和 第二端部210和支撐壁206的通道226。如所示的，每一個(gè)通道226可以 由支撐壁206的表面、細(xì)長內(nèi)套管202的外表面216和細(xì)長外套管204的 第一表面220限定。孔口 224提供在通道226與細(xì)長外套管204的第二表 面222外部的區(qū)域之間的流體連通。
對于各個(gè)實(shí)施方案，通道226可以具有垂直混合器200的縱軸218截 取的扇形環(huán)面(a sector of an annulus)的橫截面形狀。其它橫截面形狀是可 以的。另夕卜，通道226具有在外表面216和第一表面220之間截取的恒定 寬度尺寸。如應(yīng)理解的，恒定寬度尺寸可以由在外表面216和第一表面220 之間延伸的支撐壁206的長度的確定。如本文中論述的，恒定寬度尺寸也
13可以具有與混合器200的其它尺寸的預(yù)定比例關(guān)系。
如所論述的，孔口 224貫穿細(xì)長外套管204而通向通道226。在一個(gè) 實(shí)施方案中，如本文中論述,孔口 224可以均勻地和/或不均勻地分布在幫 助限定通道226的細(xì)長外套管204的整個(gè)區(qū)域上。例如，孔口 224可以具 有在混合器200的第一端部208和第二端部210之間延伸的梯度狀分布。 其它構(gòu)造是可以的。
對于各個(gè)實(shí)施方案，孔口 224將第一反應(yīng)物流分成多個(gè)更小的流，所 述多個(gè)更小的流以射流形式注入到流經(jīng)通道226的第二反應(yīng)物流中。第二 反應(yīng)物流和合并的反應(yīng)物流受到恒定寬度尺寸的通道226的限制，從而改 善均勻的流動(dòng)分布和局部湍流。第一反應(yīng)物流的射流大小合適，從而在正 常的操作條件下穿透到達(dá)相對的壁，以提供混合器100中的試劑的良好的 混合和翻轉(zhuǎn)。
對于各個(gè)實(shí)施方案，用于表征射流通過孔口 224流入交叉流(g卩，通道 226中的第二反應(yīng)物流)的方法可以通過由本文中論述的式I計(jì)算的噴射混 合值(JMN)定義。在一個(gè)實(shí)施方案中，如本文中論述的，相對尺寸和預(yù)定 比例關(guān)系允許孔口 224的直徑大小合適，從而提供至少0.07的JMN。在 另一個(gè)實(shí)施方案中，孔口 124的直徑可以大小合適，從而提供在0.07至 2.0的范圍內(nèi)的JMN。在一個(gè)具體實(shí)施方案中，孔口124的直徑可以大小 合適，從而提供在至少1.0至2.0的范圍內(nèi)的JMN。如本文中論述，這些 至少0.9的JMN值還提供少于約0.5秒的均勻化時(shí)間。
如圖2中示出，孔口 224可以以行和/或列的形式排列在每一個(gè)通道 226的第一和第二端部208、 210與支撐壁206之間。每一個(gè)區(qū)域可以包括 預(yù)定數(shù)量的孔口 224，其具有如本文中論述那樣足以使第一反應(yīng)物流的量 被引入到第二反應(yīng)物流中的總橫截面積。
例如，如圖2中所示，混合器200包括在幫助限定通道226的細(xì)長外 套管204的每一個(gè)區(qū)域中的二十四(24)個(gè)孔口 224。如所示的，混合器200 有總共六(6)個(gè)通道226，這提供了混合器200的一百四十四(144)個(gè)孔口224 的總數(shù)。如應(yīng)理解的，可以使孔口 224的總數(shù)、它們的形狀、分布和總橫 截面積合適，以滿足如本文中所述那樣用于混合器200的第一反應(yīng)物流的 流動(dòng)要求。對于各個(gè)實(shí)施方案，可以選擇各個(gè)孔口 224的橫截面形狀和大小，以
允許從各個(gè)孔口 224遞送第一反應(yīng)物流的射流，在各個(gè)孔口 224，第一反 應(yīng)物流既被第二反應(yīng)物流夾帶，又碰撞細(xì)長內(nèi)套管202的外表面216。對 于各個(gè)實(shí)施方案，外表面216被構(gòu)造成連續(xù)弓形表面，對于所述的連續(xù)弓 形表面，第一反應(yīng)物流可以碰撞表面216以提供兩種反應(yīng)物流的湍流混合。 如所提及的，孔口 224的大小和橫截面形狀都可以選擇以最佳地實(shí)現(xiàn) 在混合器200的通道226內(nèi)的快速混合。例如，如本文中所述的，本公開 的孔口 224可以具有多種不同的橫截面形狀。這些包括但不限于圓形、橢 圓形(g卩，非圓形)以及多邊形等。另外，限定開口的壁可以是錐形或非錐 形的(S卩，從第一表面220至第二表面222的橫截面面積變化或者不變化)。 在另一個(gè)實(shí)施方案中，孔口 224的橫截面形狀和/或大小不必是恒定的。 例如，對于給定的混合器200，孔口 224可以具有各種橫截面形狀、大小 和剖面。
對于各個(gè)實(shí)施方案，混合器200的特征可以具有允許特征的尺寸基于 規(guī)定特征之一的尺寸而確定的預(yù)定比例關(guān)系?；旌掀?00具有預(yù)定的比例 關(guān)系轉(zhuǎn)而可以調(diào)節(jié)混合器200的放大或縮小，同時(shí)保持跨過孔口的壓降幾 乎恒定。
因此，例如，細(xì)長外套管204的內(nèi)徑(在第一表面220至縱軸218之間 測量的)可以被認(rèn)為是可以確定其它值的相對尺寸。假設(shè)細(xì)長外套管204 的內(nèi)徑具有1.00的公稱值，在外表面216測量的細(xì)長內(nèi)套管202的直徑可 以具有0.81的相對值(S卩，細(xì)長外套管204的內(nèi)徑值的81%)。
類似地，通道226的恒定寬度尺寸相對于細(xì)長外套管204的內(nèi)徑可以 具有在0.01至1.0的范圍內(nèi)的相對值。在一個(gè)具體實(shí)施方案中，通道的恒 定寬度尺寸相對于細(xì)長外套管204的內(nèi)徑具有0.09的相對值。在另一個(gè)實(shí) 施方案中，孔口 224的直徑可以具有0.04的相對值(g卩，細(xì)長外套管204 的內(nèi)徑值的4%)。在另一個(gè)實(shí)施方案中，對于每一個(gè)孔口的直徑，相對于 環(huán)形通道226的恒定寬度尺寸，多個(gè)孔口 224中的每一個(gè)可以具有0.4的 比率。因此，如本文中論述那樣，利用這些相對值允許混合器200的不同 特征的尺寸通過規(guī)定相關(guān)特征的一個(gè)尺寸值而確定。
在一個(gè)備選的實(shí)施方案中，環(huán)形通道236的恒定寬度尺寸可以具有恒定值，而不考慮與混合器200的其它特征的預(yù)定比例關(guān)系。例如，環(huán)形通
道236可以具有約3.2 cm的恒定值，而與連續(xù)流反應(yīng)器230中的其它特征尺寸無關(guān)。
如本文中論述的，混合器200可以在單片構(gòu)造工藝中形成。換言之，混合器200可以由單片材料形成。單片構(gòu)造允許混合器的無縫構(gòu)造，從而允許混合器在接縫和縫線可能不耐久的腐蝕環(huán)境中使用。另外，如本文中論述，混合器200還可以由增強(qiáng)或不增強(qiáng)的多種不同耐腐蝕性材料形成。
圖3示出了具有根據(jù)本公開的混合器300的連續(xù)流反應(yīng)器330的橫截面圖。對于各個(gè)實(shí)施方案，連續(xù)流反應(yīng)器330包括隔開并且通過環(huán)形通道336連接的流體入口端332和流體出口端334。連續(xù)流反應(yīng)器330還包括可以在所需的位置用于接合(couple)連續(xù)流反應(yīng)器330的第一安裝懸臂338和第二安裝懸臂340。
對于各個(gè)實(shí)施方案，連續(xù)流反應(yīng)器330還包括具有第一外表面344和安裝軸346的細(xì)長芯342。如所示的，混合器300可以被安置在安裝軸346周圍，在此安裝軸346通過混合器300的軸向開口 314。另外，混合器300的通道326可以限定貫穿連續(xù)流反應(yīng)器330的環(huán)形通道336的第一部分348。
在一個(gè)實(shí)施方案中，細(xì)長芯342的第一外表面344可以限定第一圓錐形端部350以及與第一圓錐形端部350相反的第二圓錐形端部352。這些圓錐形端部350、 352可以幫助在流體入口端332進(jìn)入連續(xù)流反應(yīng)器330的反應(yīng)物流轉(zhuǎn)移到環(huán)形通道336中并且在流體出口端334從環(huán)形通道336中轉(zhuǎn)移出來。如應(yīng)理解的，除圓錐形以外的其它形狀也可以用于端部350和352，例如但不限于非圓錐形的形狀，如半球形的形狀。
對于各個(gè)實(shí)施方案，第一和第二圓錐形端部350、 352和細(xì)長芯342可以接合至具有徑向支撐構(gòu)件354的安裝懸臂338、 340，所述徑向支撐構(gòu)件354在圓錐形端部350、 352與它們相應(yīng)的安裝懸臂338、 340之間延伸。在一個(gè)實(shí)施方案中，徑向支撐構(gòu)件354相對于細(xì)長芯342的縱軸356各自可以具有螺旋形間距。在一個(gè)實(shí)施方案中，這可以使第二反應(yīng)物流在進(jìn)入混合器300之前產(chǎn)生螺旋形扭轉(zhuǎn)。
連續(xù)流反應(yīng)器330還包括細(xì)長外殼360，所述細(xì)長外殼360被同心地
16安置在混合器300以及在細(xì)長芯342的至少一部分周圍。如所示的，細(xì)長外殼360包括第一內(nèi)表面362，所述第一內(nèi)表面362與細(xì)長芯342的第一外表面344 —起限定環(huán)形通道336的第二部分364。在一個(gè)實(shí)施方案中，環(huán)形通道336的第二部分364可以位于由混合器300限定的第一部分348的任一側(cè)。對于各個(gè)實(shí)施方案，如本文中論述，環(huán)形通道336的第一部分348和第二部分364可以具有恒定寬度尺寸。
細(xì)長外殼360還包括環(huán)形管道366，所述環(huán)形管道366由細(xì)長外殼360的第一內(nèi)表面368和細(xì)長外套管304的第二外表面322限定。環(huán)形管道366可以完全在細(xì)長外套管304的第二表面322周圍延伸。環(huán)形管道366還包括入口 370，通過該入口 370，壓力下的流體(例如第一反應(yīng)物流)可以流入環(huán)形管道366。在一個(gè)實(shí)施方案中，入口 370在縱向上與孔口 124相隔最小的預(yù)定距離，以確保到孔口 124的適當(dāng)?shù)牧黧w分布。
環(huán)形管道366與孔口 324流體連通，以使在管道366中流動(dòng)的流體通過混合器300的孔口 324被注入到環(huán)形通道336中。如所理解的， 一個(gè)或多個(gè)另外的流體供給管道或入口可以操作性地連接至環(huán)形管道366。
對于各個(gè)實(shí)施方案，從環(huán)形管道366流經(jīng)孔口 324的流體的流量不一定是均勻的。例如，對于恒定的入口流體壓力以及對于相同尺寸的孔口324，與更靠近入口 370的那些孔口 324相比，離入口 370更遠(yuǎn)的孔口 324的體積流量可以增加。換言之，與位于入口 370更近處的孔口 324相比，在入口 370的下游更遠(yuǎn)處的孔口 324可以具有更高的體積流量。
如本文中對混合器300所論述的，連續(xù)流反應(yīng)器330的不同特征可以具有允許具體特征的尺寸基于規(guī)定特征之一的尺寸而確定的預(yù)定比例關(guān)系。因此，例如，假設(shè)第一表面320的直徑具有1.00的公稱值，則在外表面316測量的細(xì)長內(nèi)套管302的直徑具有0.81的相對值(即，細(xì)長外套管304的內(nèi)徑值的81%)。細(xì)長外殼360的外表面372具有1.8的相對值。類似地，通道326的恒定寬度尺寸相對于細(xì)長外套管304的內(nèi)徑可以具有在0.01至1.0的范圍內(nèi)的相對值。在一個(gè)具體實(shí)施方案中，通道的恒定寬度尺寸相對于細(xì)長外套管304的內(nèi)徑具有0.09的相對值。在另一個(gè)實(shí)施方案中，孔口 324的直徑可以具有0.04的相對值(即，細(xì)長外套管304的內(nèi)徑值的4%)。在另一個(gè)實(shí)施方案中，對于每一個(gè)孔口的直徑，相對于環(huán)形通道326的恒定寬度尺寸，多個(gè)孔口 324中的每一個(gè)可以具有0.4的比率。
因此，利用這些相對值允許混合器330的不同特征的尺寸通過規(guī)定相關(guān)特征的一個(gè)尺寸值而確定。例如，當(dāng)環(huán)形通道336具有約3.2cm的恒定寬度(即，在細(xì)長內(nèi)套管302的外表面316與細(xì)長外套管304的第一表面320之間的距離)時(shí)，在第一表面320之間測量的直徑具有約35.3 cm的值，每一個(gè)孔口 324具有約1.4 cm的直徑，并且在外表面316測量的細(xì)長內(nèi)套管302的直徑約為28.6 cm。另外，在細(xì)長外殼360的外表面372之間測量的直徑約為63.5 cm。連續(xù)流反應(yīng)器330的其它尺寸的實(shí)例包括約1.5至約1.8米的長度，以及入口 370的約25.4至約28.0 cm的直徑。
在一個(gè)備選的實(shí)施方案中，環(huán)形通道336的恒定寬度尺寸具有恒定值，而不考慮與混合器300和/或連續(xù)流反應(yīng)器330的其它特征的預(yù)定比例關(guān)系。例如，環(huán)形通道336可以具有約3.2cm的恒定值，而與連續(xù)流反應(yīng)器330中的特征的其它尺寸無關(guān)。
對于各個(gè)實(shí)施方案，連續(xù)流反應(yīng)器330的環(huán)形通道336具有可以適應(yīng)通過細(xì)長內(nèi)套管302的第二端部310的10至19立方米/分鐘的液體體積流量的橫截面面積。在另一個(gè)實(shí)施方案中，連續(xù)流反應(yīng)器330的環(huán)形通道336可以適應(yīng)通過細(xì)長內(nèi)套管302的第二端部310的小于10立方米/分鐘或大于19立方米/分鐘的液體流量。
在一個(gè)實(shí)施方案中，孔口 324可以具有足以適應(yīng)流經(jīng)細(xì)長內(nèi)套管302的第二端部310的總體積的三分之二(2/3)的第一反應(yīng)物流體積的總橫截面積。這種體積的第一反應(yīng)物流可以以射流的形式經(jīng)由孔口 324注入到第二反應(yīng)物流中，所述第二反應(yīng)物流構(gòu)成流經(jīng)混合器300的通道326的總體積的剩余之一(1/3)。換言之，通過注入到混合器中移動(dòng)的較大流量(flowvolume)所具有的流量可以是流經(jīng)通道的較小流量的至少兩倍。如本文中論述的其它流量是可以的。
連續(xù)流反應(yīng)器330和混合器300的實(shí)施方案可用于各種用途。說明性的非限制用途包括改善敏感(選擇性)的快速反應(yīng)流的混合。例如，本公開的連續(xù)流反應(yīng)器和混合器的在商業(yè)上重要的用途是在烯烴氯代醇(例如氯丙醇(propylene chlorohydrin))與堿如氫氧化鈉、氫氧化鉀或氫氧化鈣反應(yīng)以生成環(huán)氧化物的過程中。用于本公開的連續(xù)流反應(yīng)器和混合器的一個(gè)具
18體實(shí)例包括由氯丙醇和氫氧化鈉制備環(huán)氧丙烷。本公開的連續(xù)流反應(yīng)器和混合器的實(shí)施方案也可以用于混合混溶性的液-液反應(yīng)物、產(chǎn)生沉淀物的試劑、溶解固體、氣-液體系、聚合以及非混溶性的液-液體系。
在本公開的連續(xù)流反應(yīng)器和混合器中使用的許多產(chǎn)物和/或試劑可以由于它們的pH、所用的反應(yīng)溫度和/或流量等因素而是高度腐蝕性的。同樣，已認(rèn)識到混合器和/或連續(xù)流反應(yīng)器的其它組件(例如細(xì)長芯和細(xì)長外殼)可能必須由耐腐蝕性材料形成。
另外，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，混合器優(yōu)選由不同于連續(xù)流反應(yīng)器的其余部分的材料形成。例如，混合器可以由第一材料形成，而細(xì)長芯和細(xì)長外殼可以由不同于第一材料的第二材料形成。如本文中論述的，適用于形成混合器的第一材料可以包括耐腐蝕性的聚合物和陶瓷。對于用于形成細(xì)長芯和細(xì)長外殼的第二材料適合的材料可以包括耐腐蝕性金屬，所述耐腐蝕性金屬選自鈦、鈦合金(例如第7級鈦)、奧氏體不銹鋼、鐵素體不銹鋼、沉淀硬化性不銹鋼等。在一個(gè)具體實(shí)施方案中，混合器可以由含氟聚合物形成，而連續(xù)流反應(yīng)器的其余部分可以由第7級鈦形成。其它的材料組合也是可以的。
圖4示出了根據(jù)本公開的另一個(gè)實(shí)施方案的連續(xù)流反應(yīng)器430的一部分和混合器400的橫截面圖。如本文中論述的，混合器400可以由第一材料形成，所述第一材料不同于用于形成連續(xù)流反應(yīng)器430的其余部分的第二材料。同樣，由于連續(xù)流反應(yīng)器中的操作條件變化(例如溫度變化)，因此混合器400和連續(xù)流反應(yīng)器430的其余部分可以以不同的速率膨脹和/或收縮并且膨脹和/或收縮至不同的程度。
圖4示出了通過包括位于細(xì)長外套管404的第一端部408和第二端部410中的每一個(gè)與細(xì)長外殼460之間的0-環(huán)480來解決這些問題的方法。在一個(gè)實(shí)施方案中，細(xì)長外套管404和/或細(xì)長外殼460中的任一個(gè)或兩個(gè)還可以包括接納0-環(huán)480的環(huán)形凹槽。
另外，連續(xù)流反應(yīng)器430和混合器400可以包括位于細(xì)長芯442和混合器400之間的推動(dòng)器型密封件482。推動(dòng)器型密封件482可以包括偏置(biasing)構(gòu)件484，所述偏置構(gòu)件484位于混合器400的細(xì)長芯442和細(xì)長內(nèi)套管402之間，以在混合器4t)0與細(xì)長芯442和細(xì)長外殼460之間提供壓縮力。在一個(gè)實(shí)施方案中，偏置構(gòu)件484可以是Belleville墊圈 (washer)。
圖5提供了根據(jù)本公開的混合器500的一個(gè)備選實(shí)施方案的圖示?；?合器500可以具有通道526，所述通道526具有垂直混合器500的縱軸518 截取的矩形橫截面形狀。如本文中論述的，通道526具有恒定寬度尺寸。 混合器500還包括多個(gè)孔口 524，所述多個(gè)孔口 524提供通道526和管道 566之間的流體連通，所述管道566由通道526的外表面580和外殼560 形成。
對于各個(gè)實(shí)施方案，孔口 524將第一反應(yīng)物流分成多個(gè)更小的流，所 述多個(gè)更小的流以射流形式注入到第二反應(yīng)物流中。第二反應(yīng)物流和合并 的反應(yīng)物流受到恒定寬度尺寸的通道526的限制，從而改善均勻的流動(dòng)分
布和局部湍流。第一反應(yīng)物流的射流大小合適，從而在正常的操作條件下 穿透到達(dá)相對的壁，以提供混合器500中的試劑的良好的混合和翻轉(zhuǎn)。
另外，從環(huán)形管道566流經(jīng)孔口 554的流體的流量不一定是均勻的。 例如，對于恒定的入口流體壓力以及對于相同尺寸的孔口 524，通過孔口 524注入分開的第一反應(yīng)物流可以使得穿過多個(gè)孔口的第一部分(例如離 入口 570更遠(yuǎn)的那些孔口 524)的分開的第一反應(yīng)物流的體積流量比穿過多 個(gè)孔口的第二部分(例如更靠近入口 570的那些孔口 524)的體積流量更大。 換言之，與更靠近入口 570的孔口 524相比，在入口 570的下游更遠(yuǎn)處的 孔口 524可以具有更高的體積流量。
如本文中論述的，本公開的混合器的實(shí)施方案可以具有單片式結(jié)構(gòu)。 各種方法可以用于形成根據(jù)本公開的具有單片式結(jié)構(gòu)的混合器。例如，如 本文中論述，混合器可以由第一材料的直圓柱體形成。軸向開口可以通過 鉆孔和/或銑磨穿第一材料的直圓柱體而形成。
鉆孔和/或銑磨技術(shù)還可以用于形成穿過第一材料的直圓柱體的一個(gè) 或多個(gè)具有恒定寬度的通道。如本文中論述的，所述一個(gè)或多個(gè)通道可以 與在第一材料中形成的軸向開口同心地安置。孔口還可以通過鉆孔和域銑 磨技術(shù)穿過第一材料的直圓柱體而形成，以將兩個(gè)以上的通道連接至直圓 柱體的外表面。在一個(gè)備選的實(shí)施方案中，混合器的實(shí)施方案可以利用提 供單片構(gòu)造工藝的壓制(molding)、鑄造和/或燒結(jié)技術(shù)形成。應(yīng)理解，上面的描述是以舉例說明的方式進(jìn)行的，而不是以限制性的 方式進(jìn)行的。盡管在本文中己經(jīng)舉例說明并且描述了具體實(shí)施方案，但是 本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)理解其它的組件布置可以替代所示的具體實(shí)施方 案。除達(dá)到被現(xiàn)有技術(shù)限制的程度以外，權(quán)利要求意在涵蓋本公開的各個(gè) 實(shí)施方案的這些改編或變化。
在前述具體實(shí)施方式
中，為了簡化本公開，在示例性實(shí)施方案中將各 個(gè)特征歸類在一起。這種公開的方法不應(yīng)解釋為反映任何權(quán)利要求需要比 該權(quán)利要求中清楚敘述更多的特征的意圖。相反，如后附的權(quán)利要求反映， 發(fā)明主題在于少于所公開的單個(gè)實(shí)施方案的全部特征。因此，后附權(quán)利要 求由此結(jié)合到具體實(shí)施方式
，而每一個(gè)權(quán)利要求本身代表本發(fā)明的一個(gè)獨(dú) 立實(shí)施方案。
權(quán)利要求
1.一種用于連續(xù)流反應(yīng)器的混合器，其包括細(xì)長內(nèi)套管，所述細(xì)長內(nèi)套管具有內(nèi)表面以及與所述內(nèi)表面相反的外表面，所述內(nèi)表面限定接納安裝軸的軸向開口，所述安裝軸貫穿所述細(xì)長套管的第一端部和第二端部；和細(xì)長外套管，所述細(xì)長外套管是與所述細(xì)長內(nèi)套管同心安置的，所述細(xì)長外套管具有第一表面以及與第一表面相反的第二表面，以及多個(gè)孔口，所述多個(gè)孔口貫穿所述細(xì)長外套管的第一表面和第二表面，其中所述細(xì)長內(nèi)套管的所述外表面和所述細(xì)長外套管的第一表面限定環(huán)形通道，所述環(huán)形通道貫穿所述細(xì)長內(nèi)套管的第一端部和第二端部。
2. 權(quán)利要求1所述的混合器，其中所述通道具有相對于所述細(xì)長外套 管的第一表面的直徑在0.01至1.0的范圍內(nèi)的恒定寬度尺寸。
3. 權(quán)利要求1所述的混合器，其中所述通道具有約3.2 cm的恒定寬 度尺寸。
4. 權(quán)利要求1所述的混合器，其中所述細(xì)長內(nèi)套管的所述外表面具有 完整的連續(xù)壁，所述連續(xù)壁具有弓形表面。
5. 權(quán)利要求1所述的混合器，其中所述多個(gè)孔口中的每一個(gè)的直徑相 對于所述環(huán)形通道的寬度為0.4。
6. 權(quán)利要求1所述的混合器，其中所述細(xì)長內(nèi)套管、所述細(xì)長外套管 和支撐壁由含氟聚合物形成。
7. —種用于連續(xù)流反應(yīng)器的混合器，其包括.-細(xì)長內(nèi)套管，所述細(xì)長內(nèi)套管具有內(nèi)表面以及與所述內(nèi)表面相反的 外表面，所述內(nèi)表面限定接納安裝軸的軸向開口，所述安裝軸貫穿所述細(xì) 長套管的第一端部和第二端部；和細(xì)長外套管，所述細(xì)長外套管是與所述細(xì)長內(nèi)套管同心安置的，所 述細(xì)長外套管具有第一表面以及與第一表面相反的第二表面，以及多個(gè)孔 口，所述多個(gè)孔口貫穿所述細(xì)長外套管的第一表面和第二表面；和支撐壁，所述支撐壁連接所述細(xì)長內(nèi)套管和所述細(xì)長外套管，其中 所述支撐壁、所述細(xì)長內(nèi)套管的所述外表面和所述細(xì)長外套管的第一表面限定通道，所述通道貫穿所述細(xì)長內(nèi)套管的第一端部和第二端部。
8. 權(quán)利要求7所述的混合器，其中所述通道的恒定寬度尺寸相對于所述細(xì)長外套管的第一表面的直徑在0.01至1.0的范圍內(nèi)。
9. 權(quán)利要求7所述的混合器，其中所述細(xì)長內(nèi)套管的所述外表面具有完整的連續(xù)壁，所述連續(xù)壁具有弓形表面。
10. 權(quán)利要求9所述的混合器，其中所述通道具有垂直所述混合器的縱軸截取的扇形環(huán)面的橫截面形狀。
11. 權(quán)利要求7所述的混合器，其中所述多個(gè)孔口中的每一個(gè)的直徑相對于所述環(huán)形通道的寬度為0.4。
12. 權(quán)利要求7所述的混合器，其中所述細(xì)長內(nèi)套管、所述細(xì)長外套管和所述支撐壁由含氟聚合物形成。
13. —種連續(xù)流反應(yīng)器，其包括細(xì)長芯，所述細(xì)長芯具有第一外表面和安裝軸；混合器，所述混合器被安置在所述安裝軸周圍，所述混合器具有細(xì)長內(nèi)套管，所述細(xì)長內(nèi)套管具有內(nèi)表面以及與所述內(nèi)表面相反的外表面，所述內(nèi)表面限定所述安裝軸從其中通過的軸向開口；和細(xì)長外套管，所述細(xì)長外套管是與所述細(xì)長內(nèi)套管同心安置的，所述細(xì)長外套管具有第一表面以及與第一表面相反的第二表面，以及多個(gè)孔口，所述多個(gè)孔口貫穿所述細(xì)長外套管的第一表面和第二表面；支撐壁，所述支撐壁連接所述細(xì)長內(nèi)套管和所述細(xì)長外套管，其中所述支撐壁、所述細(xì)長內(nèi)套管的所述外表面和所述細(xì)長外套管的第一表面限定環(huán)形通道的第一部分，所述環(huán)形通道貫穿所述連續(xù)流反應(yīng)器；以及細(xì)長外殼，所述細(xì)長外殼被同心地安置在所述混合器和在所述細(xì)長芯的至少一部分周圍，其中所述細(xì)長芯的第一外表面和所述細(xì)長外殼的第一內(nèi)表面限定所述環(huán)形通道的第二部分，并且其中所述細(xì)長外殼的內(nèi)表面和所述細(xì)長外套管的第二表面限定具有入口的環(huán)形管道，通過所述入口 ，流體可以進(jìn)入所述環(huán)形管道，并且經(jīng)由所述多個(gè)孔口進(jìn)入所述環(huán)形通道。
14. 權(quán)利要求13所述的連續(xù)流反應(yīng)器，其中所述環(huán)形通道的第二部分位于由所述混合器限定的第一部分的任一側(cè)。
15. 權(quán)利要求13所述的連續(xù)流反應(yīng)器，其中所述通道具有適應(yīng)大于(0.07的噴射混合值的橫截面面積。
16. 權(quán)利要求13所述的連續(xù)流反應(yīng)器，其中所述孔口具有適應(yīng)流經(jīng)所述通道的較小流量的至少兩倍的較大流量的總橫截面積。
17. 權(quán)利要求13所述的連續(xù)流反應(yīng)器，其中所述通道的恒定寬度尺寸 相對于所述細(xì)長外套管的第一表面的直徑為0.09，并且所述多個(gè)孔口中的 每一個(gè)的直徑相對于所述環(huán)形通道的寬度為0.4。
18. 權(quán)利要求13所述的連續(xù)流反應(yīng)器，其中所述細(xì)長芯的第一外表面 限定第一圓錐形端部，以及與第一圓錐形端部相反的第二圓錐形端部，第 一圓錐形端部連接到第一安裝懸臂上，以提供用于所述環(huán)形通道的入口 端，并且第二圓錐形端部連接到第二安裝懸臂上，以提供用于所述環(huán)形通 道的出口端。
19. 權(quán)利要求18所述的連續(xù)流反應(yīng)器，其中第一安裝懸臂和第二安裝 懸臂包括徑向支撐構(gòu)件，所述徑向支撐構(gòu)件各自相對于所述細(xì)長芯的縱軸 具有螺旋形間距。
20. 權(quán)利要求13所述的連續(xù)流反應(yīng)器，其中所述混合器由第一材料形 成，并且所述細(xì)長芯和所述細(xì)長外殼由不同于第一材料的第二材料形成。
21. 權(quán)利要求20所述的連續(xù)流反應(yīng)器，其中第一材料是含氟聚合物， 并且第二材料是鈦。
22. 權(quán)利要求13所述的連續(xù)流反應(yīng)器，所述連續(xù)流反應(yīng)器包括O-環(huán)， 所述O-環(huán)位于所述細(xì)長外套管的第一端部和第二端部中的每一個(gè)與所述 細(xì)長外殼之間。
23. 權(quán)利要求13所述的連續(xù)流反應(yīng)器，所述連續(xù)流反應(yīng)器包括推動(dòng)器 型密封件，所述推動(dòng)器型密封件位于所述細(xì)長芯和所述混合器之間，以在 所述混合器與所述細(xì)長芯和所述細(xì)長外殼之間提供壓縮力。
24. —種形成用于連續(xù)流反應(yīng)器的混合器的方法，所述方法包括 形成穿過含氟聚合物材料的直圓柱體的軸向開口； 形成穿過所述含氟聚合物材料的直圓柱體的兩個(gè)以上具有恒定寬度的通道，所述兩個(gè)以上的通道是與所述軸向開口同心安置的；和形成穿過所述直圓柱體的孔口以將所述兩個(gè)以上的通道連接到所述 直圓柱體的外表面上。
25. 權(quán)利要求24所述的方法，其中形成所述孔口包括形成所述多個(gè)孔口中的每一個(gè)，使其具有相對于所述通道的所述恒定寬度為0.4的直徑/寬度比率的直徑。
26. 權(quán)利要求24所述的方法，所述方法包括相對于其中所述孔口通向所述兩個(gè)以上的通道的混合器的直徑，確定所述兩個(gè)以上的通道的所述恒定寬度，其中所述恒定寬度/直徑的比率在0.01至1.0的范圍內(nèi)。
27. 權(quán)利要求24所述的方法，其中形成所述孔口包括提供用于所述孔口的橫截面面積，所述橫截面面積足以適應(yīng)將較大流量輸送至所述混合器的所述兩個(gè)以上的通道中。
28. —種操作連續(xù)流反應(yīng)器的方法，所述方法包括采用多個(gè)孔口將第一反應(yīng)物流分成多個(gè)射流；和將分開的第一反應(yīng)物流注入到所述連續(xù)流反應(yīng)器的通道內(nèi)的第二反應(yīng)物流中，以對第一和第二反應(yīng)物流提供至少0.9的噴射混合值和少于0.5秒的均勻化時(shí)間。
29. 權(quán)利要求28所述的方法，其中將分開的第一反應(yīng)物流注入到第二反應(yīng)物流中包括提供1.0至2.0的噴射混合值。
30. 權(quán)利要求28所述的方法，所述方法包括以第二反應(yīng)物流的流量的至少兩倍的流量供給第一反應(yīng)物流。
31. 權(quán)利要求28所述的方法，其中注入所述分開的第一反應(yīng)物流包括使所述分開的第一反應(yīng)物流通過所述多個(gè)孔口的第一部分的體積流量比通過所述多個(gè)孔口的第二部分的體積流量更大。
全文摘要
一種用于連續(xù)流反應(yīng)器(330)的混合器(100)和用于形成混合器及其操作的方法。所述混合器允許通過多個(gè)孔口(124)將第一反應(yīng)物流分成多個(gè)更小的流，所述多個(gè)更小的流以射流的形式注入到混合器的通道中的第二反應(yīng)物流中。所述通道(126)具有恒定寬度尺寸，以改善第一和第二反應(yīng)物流的均勻流動(dòng)分布和局部湍流。可以設(shè)定所述通道的恒定寬度尺寸以及所述混合器的所述孔口的大小和數(shù)量，以在正常的操作條件下確保注入到所述通道中的第一反應(yīng)物流直接碰撞通道(116)的與注入點(diǎn)相反的表面。
文檔編號B01F3/04GK101663084SQ200780052186
公開日2010年3月3日 申請日期2007年3月15日 優(yōu)先權(quán)日2007年3月15日
發(fā)明者史蒂夫·F·揚(yáng)達(dá), 吉恩·W·巴赫曼, 布雷迪·J·庫默斯, 斯科特·J·戴格爾, 查爾斯·W·利普, 邁克爾·D·克勒特, 雷蒙德·M·瓊斯, 馬克·J·巴特爾 申請人:陶氏環(huán)球技術(shù)公司