Mezclador para un reactor de flujo continuo.

Un mezclador para un reactor de flujo continuo, que comprende:

un manguito interior alargado (102) que tiene una superficie interior (112) que define una abertura axial (114) para recibir un árbol de montaje que se extiende a través de un primer extremo (108) y un segundo extremo (110) del manguito alargado (102), y una superficie exterior (116) opuesta a la superficie interior; y un manguito exterior alargado (104) concéntricamente dispuesto con el manguito interior alargado (102) teniendo el manguito exterior alargado una primera superficie (120) y una segunda superficie (122) opuesta a la primera superficie, y una pluralidad de orificios (124) que se entienden a través de la primera y de la segunda superficie del manguito exterior alargado (104), en que la superficie exterior (116) del manguito interior alargado (102) y la primera superficie (120) del manguito exterior alargado (104) definen un canal anular (126) que se extiende a través del primer extremo (108) y del segundo extremo (110) del manguito interior alargado.

Mezclador para un reactor de flujo continuo.

Campo de la Invención La presente invención se refiere en general a mezcladores y en particular a mezcladores para reactores de flujo continuo.

Antecedentes La turbulencia promueve reacciones químicas, operaciones de transferencia de calor, mezclado y procesos de combustión en muchos procesos químicos. El uso efectivo de la turbulencia puede aumentar el contacto interfacial de reactivos de modo que disminuyan los tiempos de reacción y el coste y el tiempo de producir muchos productos químicos.

Muchas unidades de proceso químico existentes usan reactores tubulares para mezclar continuamente y hacer reaccionar dos o más reactivos en condiciones de difusión turbulentas (Re > 2000) . Los reactivos pueden ser inyectados en reactores tubulares de varias formas diferentes. Una aproximación es introducir los reactivos de tal forma que puedan encontrarse en un ángulo (por ejemplo, 90 grados) . Otra aproximación tiene los reactivos que se encuentran coaxialmente. La aproximación coaxial, sin embargo, es menos eficiente para inducir un mezclado rápido entre los dos fluidos comparada con cuando los fluidos se encuentran formando ángulo.

Ejemplos de tales reactores tubulares incluyen los ilustrados en la Patente Norteamericana nº 4.909.997 de Mitchel, que proporciona una ilustración de un mezclador de impacto usado en un esquema de reacción para producir tetrabromobisfenol-A. Pueden encontrarse otros ejemplos de reactores tubulares en la Patentes Norteamericanas nº

3.332.442 de Reed; nº 5.845.993 de Shirtum; y nº 5.117.048 de Zaby. Otros ejemplos incluyen los encontrados en los documentos DE 32 24 961 A1, DE 20 46 254 A1, FR-A-2.750.889, DE 103 02 699 A1, EP-A-0.226.495, WO 2006/065766 A, y DE 20 2006 001952 U1.

Sumario La invención proporciona un mezclador para un reactor de flujo continuo, que comprende un manguito interior alargado que tiene una superficie interior que define una abertura axial para recibir un árbol de montaje que se extiende a través de un primer extremo y de un segundo extremo del manguito alargado, y una superficie exterior opuesta a la superficie interior; y un manguito exterior alargado dispuesto concéntricamente con el manguito interior alargado, teniendo el manguito exterior alargado una primera superficie y una segunda superficie opuesta a la primera superficie, y una pluralidad de orificios o aberturas que se extienden a través de la primera y la segunda superficies del manguito exterior alargado, en los que la superficie exterior del manguito interior alargado y la primera superficie del manguito exterior alargado definen un canal anular que se extiende a través del primer extremo y del segundo extremo del manguito interior alargado.

Las realizaciones de la presente invención proporcionan medios para un mezclado rápido con mezclado en retroceso mínimo. Específicamente, las realizaciones del mezclador permiten que un flujo reactivo primario sea segmentado a través de una pluralidad de orificios en muchos flujos menores que son inyectados como chorros en un flujo reactivo secundario en canales del mezclador.

El canal a través del cual el flujo reactivo secundario se mueve y en el que el flujo reactivo primario es inyectado puede tener una dimensión de anchura constante para mejorar incluso la distribución del flujo y la turbulencia local. La dimensión de anchura constante del canal y el tamaño y número de los orificios del mezclador pueden estar configurados para asegurar que el flujo reactivo primario inyectado en el canal impacte directamente sobre una superficie del canal que está opuesta al punto de inyección en condiciones de funcionamiento normales.

Para lograr esto, las dimensiones relativas y las relaciones proporcionales predeterminadas del mezclado pueden permitir que el número y diámetro de los orificios esté dimensionado para proporcionar un Número de Mezclado de Chorro, por ejemplo, de al menos 0, 9. Teniendo el Número de Mezclado de Chorro de al menos 0, 9 combinado con el número de orificios y su posición con relación a la pared opuesta del canal permiten un mayor grado de segmentación de los chorros al tiempo que mantiene una velocidad de chorro elevada y un buen mezclado localizado. El mezclador puede ser útil en flujos de reacción rápida sensibles al mezclado (selectivo) .

Breve descripción de los dibujos La figura. 1 ilustra una realización de un mezclador para un reactor de flujo continuo de acuerdo con la presente invención.

La figura. 2 ilustra una realización de un mezclador para un reactor de flujo continuo de acuerdo con la presente invención.

La figura. 3 ilustra una vista en sección transversal de una realización de un reactor de flujo continuo y un mezclador de acuerdo con la presente invención.

La figura. 4 ilustra una vista en sección transversal de un segmento del reactor de flujo continuo y mezclador de acuerdo con una realización de la presente invención.

Descripción detallada Las realizaciones de la presente invención incluyen un mezclador para un reactor de flujo continuo que proporciona medios para un mezclado rápido con un mínimo mezclado en retroceso de modo que ayude a reducir la formación de subproducto indeseada. Para lograr el mezclado rápido, el mezclador incluye canales que tienen una dimensión de anchura constante, y orificios que se abren a los canales. Las realizaciones del mezclador de la presente invención pueden segmentar e inyectar un flujo reactivo primario a través de los orificios del mezclador a un flujo reactivo secundario que se mueve a través de un canal del mezclador. La segmentación e inyección del flujo reactivo primario en el flujo reactivo secundario puede ayudar a minimizar la longitud de mezclado de los reactivos (es decir, permite el mezclado de flujos en un espacio muy corto) .

Para las diferentes realizaciones, los flujos relativos de los flujos reactivos primario y secundario pueden depender de la concentración de los reactivos y la estequiometría de la reacción o reacciones deseadas. En tales casos, el número y tamaño de los orificios (es decir, el grado de segmentación) puede ser determinado para asegurar que el flujo reactivo primario inyectado al canal incide directamente en una superficie del canal que es opuesta al punto de inyección en condiciones operativas normales. Inyectar el flujo reactivo primario a través del número y tamaño de la pluralidad de los orificios también proporciona una distribución del tiempo de residencia para los reactivos que tienen una variación muy pequeña del tiempo de residencia medio para cualquier cantidad de fluido.

En una realización, la longitud de mezclado minimizada resulta del dimensionar los orificios y el canal de tal forma que se asegure que el flujo reactivo primario pueda tener tanto el arrastre maximizado con el flujo reactivo secundario como que impacta sobre una superficie del canal que es opuesta al punto de inyección del canal para provocar el mezclado turbulento de los flujos reactivos en el canal del mezclador. Este tipo de mezclado puede ser importante cuando hay reacciones competitivas rápidas de los reactivos y el proceso requería una homogeneidad rápida en composición.

Como se ha usado aquí el "flujo reactivo primario" incluye al menos un reactivo que fluye a través de los orificios al canal del mezclador. Como se ha usado aquí el "flujo reactivo secundario" incluye al menos un reactivo que fluye completamente a través del canal (es decir, de un primer extremo a un segundo extremo) y en el que es lanzado en chorro el flujo reactivo primario.

Para las distintas realizaciones, el caudal del flujo reactivo primario puede ser mayor que el del flujo reactivo secundario. Por ejemplo, el flujo reactivo primario puede tener un caudal que comprende la mayoría del flujo volumétrico secundario que sale del mezclador. En un ejemplo específico, el flujo reactivo primario puede tener un caudal que es al menos el doble del caudal volumétrico del flujo reactivo secundario. En una realización alternativa, el caudal del flujo reactivo primario puede ser menor que el del flujo reactivo secundario. Por ejemplo, el flujo reactivo primario puede tener un caudal que comprende la mayoría del flujo volumétrico total que sale del mezclador.

Las figuras siguen aquí una numeración tradicional en la que el primer dígito o dígitos corresponden al número de figura del dibujo y los dígitos restantes identifican un elemento o componente en el dibujo. Pueden identificarse... [Seguir leyendo]

1. Un mezclador para un reactor de flujo continuo, que comprende:

un manguito interior alargado (102) que tiene una superficie interior (112) que define una abertura axial (114) para recibir un árbol de montaje que se extiende a través de un primer extremo (108) y un segundo extremo (110) del manguito alargado (102) , y una superficie exterior (116) opuesta a la superficie interior; y un manguito exterior alargado (104) concéntricamente dispuesto con el manguito interior alargado (102) teniendo el manguito exterior alargado una primera superficie (120) y una segunda superficie (122) opuesta a la primera superficie, y una pluralidad de orificios (124) que se entienden a través de la primera y de la segunda superficie del manguito exterior alargado (104) , en que la superficie exterior (116) del manguito interior alargado (102) y la primera superficie (120) del manguito exterior alargado (104) definen un canal anular (126) que se extiende a través del primer extremo (108) y del segundo extremo (110) del manguito interior alargado.

2. Un mezclador según la reivindicación 1, en el que el canal anular (126) presenta una dimensión en anchura constante con relación a un diámetro de la primera superficie del manguito exterior alargado del orden de 0, 01 a 1, 0.

3. Un mezclador según la reivindicación 1, en el que cada uno de la pluralidad de orificios (124) tiene un diámetro con relación a una anchura del canal anular (126) de 0, 4.

4. Un mezclador según una de las reivindicaciones 1 a 3, en el que la superficie exterior del manguito interior alargado tiene una pared continua ininterrumpida, de superficie arqueada.

5. Un mezclador según una de las reivindicaciones 1 a 3, que incluye una pared de soporte (206) que conecta el manguito interior alargado (202) y el manguito exterior alargado (204) , en el que la pared de soporte, la superficie exterior (216) del manguito interior alargado (202) y la primera superficie (220) del manguito exterior alargado (204) definen el canal anular.

6. Un mezclador según una de las reivindicaciones 1 a 3, en el que el canal anular (126) tiene un área en sección transversal para acomodar un Número de Mezclado de Chorro mayor de 0, 07.

7. Un mezclador según la reivindicación 1, en el que el canal anular (126) presenta una dimensión en anchura constante de aproximadamente 3, 2 cm.

8. Un mezclador según la reivindicación 1, en el que los orificios (124) tienen un área total en sección transversal para acomodar un flujo mayor de al menos el doble de un flujo menor que se mueve a través del canal anular (126) .

9. Un mezclador según la reivindicación 1, en el que el canal anular (126) tiene una dimensión en anchura constante con relación a un diámetro de la primera superficie (120) del manguito exterior alargado (104) de 0, 09, y cada uno de la pluralidad de orificios (124) tiene un diámetro con relación a una anchura del canal anular de 0, 4.

10. Un mezclador según la reivindicación 5, en el que el manguito interior alargado (102) , el manguito exterior alargado (104) y la pared de soporte (206) están hechos de fluoropolímero.