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专利号: 201910320253X
申请人: 张其凯
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 一般的物理或化学的方法或装置
更新日期:2026-03-04
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种液体非淹没式撞击流反应装置,其特征在于,包括:

反应壳体(10),具有腔体;

非淹没式撞击流反应组件(20),设置在所述腔体中,所述非淹没式撞击流反应组件(20)用于使液体原料的喷射流体在非淹没式撞击、空化、剪切作用中完成反应。

2.根据权利要求1所述的反应装置,其特征在于,所述非淹没式撞击流反应组件(20)包括:

第一筒体(21),所述第一筒体(21)具有所述液体原料的进口,所述第一筒体(21)的内腔用于提供非淹没式撞击场所,所述第一筒体(21)的筒壁上设置有多个第一孔结构,且所述第一孔结构的轴向与所述第一筒体(21)的所述液体原料的进口方向具有夹角。

3.根据权利要求2所述的反应装置,其特征在于,所述第一筒体(21)具有相对的两个侧端,且侧端设置有一个或多个所述液体原料的进口。

4.根据权利要求3所述的反应装置,其特征在于,

所述液体原料的进口均设置在一个侧端,所述第一筒体(21)的另一个侧端设置有撞击底板(24);或者,所述液体原料的进口均设置在一个侧端,所述第一筒体(21)的径向截面积沿远离所述液体原料的进口方向逐渐减小,且所述第一筒体(21)的另一侧端封闭;或者,部分所述液体原料的进口设置在一个侧端,另一部分所述液体原料的进口设置在另一侧端,其中一个侧端的所述液体原料的进口中的至少一个与另一侧端的所述液体原料的进口中的至少一个的物料进入方向重叠。

5.根据权利要求4所述的反应装置,其特征在于,所述第一筒体(21)为锥形筒体、圆筒、方筒或不规则筒体,并且,所述不规则筒体的径向截面积沿所述第一筒体(21)的两端向中间逐渐减小;或者,所述不规则筒体的径向截面积沿远离所述液体原料的进口方向逐渐减小或逐渐增大。

6.根据权利要求2至5中任一项所述的反应装置,其特征在于,所述非淹没式撞击流反应组件(20)还包括第二筒体(22),所述第二筒体(22)套设在所述第一筒体(21)的外围,且所述第二筒体(22)的筒壁上设置有多个第二孔结构,且所述第二孔结构的轴向与所述第一孔结构的轴向具有夹角。

7.根据权利要求6所述的反应装置,其特征在于,所述非淹没式撞击流反应组件(20)还包括至少一个第三筒体,所述第三筒体套设在所述第二筒体(22)的外围,所述第三筒体的筒壁上设置有多个第三孔结构,且所述第三孔结构的轴向与所述第二孔结构的轴向具有夹角。

8.根据权利要求7所述的反应装置,其特征在于,所述第一孔结构、所述第二孔结构及所述第三孔结构的孔径分别独立地选自1~3mm。

9.根据权利要求2至5中任一项所述的反应装置,其特征在于,所述非淹没式撞击流反应组件(20)还包括撞击部(23),所述撞击部(23)设置在所述第一筒体(21)的内部。

10.根据权利要求9所述的反应装置,其特征在于,所述撞击部(23)包括实心固体组件(231),具有尖状端部,所述尖状端部与所述液体原料的进口方向相对。

11.根据权利要求10所述的反应装置,其特征在于,所述撞击部(23)还包括外壳(232),所述外壳(232)设置在所述实心固体组件(231)外部,且所述尖状端部穿过所述外壳(232)延伸至所述外壳(232)的外部,所述外壳(232)的壳壁上设置有多个第四孔结构,所述第四孔结构的轴向方向分别与所述液体原料的进口方向及所述第一孔结构的轴向方向均具有夹角。

12.根据权利要求11所述的反应装置,其特征在于,所述第四孔结构的孔径为1~3mm。

13.根据权利要求1至5中任一项所述的反应装置,其特征在于,所述反应装置为重油加氢反应装置。

14.根据权利要求13所述的反应装置,其特征在于,所述反应壳体(10)底部设置有液相出口,所述反应装置还包括:循环管路(30),所述循环管路(30)的进口与所述液相出口相连,出口与所述液体原料的进口相连;

驱动设备(40),设置在所述循环管路(30)上。

15.根据权利要求14所述的反应装置,其特征在于,所述反应装置还包括混料单元(50),其设置在所述循环管路(30)上,且所述混料单元(50)设置有重油入口、氢气入口及加氢催化剂入口。

16.根据权利要求14所述的反应装置,其特征在于,所述非淹没式撞击流反应组件(20)设置在所述反应壳体(10)的内部靠近顶端的位置。

17.根据权利要求16所述的反应装置,其特征在于,所述反应装置还包括加氢产物收集单元,所述加氢产物收集单元设置在所述反应壳体(10)的内部,并位于所述非淹没式撞击流反应组件(20)的上方。

18.一种液体非淹没式撞击流反应方法,其特征在于,将液体原料以喷射流体形态通入权利要求1至17中任一项所述的反应装置中,使其在非淹没式撞击流反应组件(20)中通过非淹没式撞击、空化、剪切作用完成反应。

19.根据权利要求18所述的反应方法,其特征在于,所述液体原料为在反应环境下呈液相的化学物质,所述液体原料为单纯的液相,或者为以液相为密相、以固体和/或气体为稀相的多相流体;优选地,所述非淹没式撞击流反应组件(20)包括第一筒体(21),所述第一筒体(21)具有所述液体原料的进口,且第一孔结构的轴向与所述第一筒体(21)的所述液体原料的进口方向具有夹角;所述反应方法包括以下步骤:将所述液体原料以喷射流体的形态通入所述第一筒体(21)的内腔,并在所述内腔中进行非淹没式撞击,撞击后的物料在位于筒壁的第一孔结构的空化、剪切作用下完成反应。

20.根据权利要求19的反应方法,其特征在于,所述第一筒体(21)具有相对的两个侧端,且侧端设置有一个或多个所述液体原料的进口,其中,当所述液体原料的进口均设置在一个侧端时,将所述液体原料通入所述内腔后,使所述液体原料的喷射流体撞击位于所述第一筒体(21)的另一个侧端的撞击底板(24),完成非淹没式撞击;或者,所述第一筒体(21)的径向截面积沿远离所述液体原料的进口方向逐渐减小,将所述液体原料通入所述内腔后,使所述液体原料的喷射流体直接撞击所述第一筒体(21)的筒壁完成非淹没式撞击;

当部分所述液体原料的进口设置在一个侧端,另一部分所述液体原料的进口设置在另一侧端时,使所述液体原料分别通过位于两侧的进口进入所述内腔,使通过两侧进入的所述液体原料的喷射流体在所述内腔中完成非淹没式撞击。

21.根据权利要求19或20所述的反应方法,其特征在于,所述非淹没式撞击流反应组件(20)还包括第二筒体(22),当所述液体原料在所述内腔中进行非淹没式撞击后,撞击后的物料先在所述第一孔结构的作用下完成第一次空化、剪切,然后在位于所述第二筒体(22)筒壁的第二孔结构的第二次空化、剪切作用下,完成反应。

22.根据权利要求21所述的反应方法,其特征在于,所述非淹没式撞击流反应组件(20)还包括至少一个第三筒体,当撞击后的物料进行第二次空化、剪切后,在位于所述第三筒体筒壁的第三孔结构的进一步空化、剪切作用下,完成反应。

23.根据权利要求19或20所述的反应方法,其特征在于,所述非淹没式撞击流反应组件(20)还包括撞击部(23),所述撞击部(23)设置在所述第一筒体(21)的内部;当所述液体原料进入所述内腔之后,所述液体原料的喷射流体在所述撞击部(23)的作用下进行非淹没式撞击。

24.根据权利要求23所述的反应方法,其特征在于,所述撞击部(23)包括实心固体组件(231),具有尖状端部,所述尖状端部与所述液体原料的进口方向相对;当所述液体原料进入所述内腔之后,所述液体原料的喷射流体通过与所述尖状端部发生作用完成非淹没式撞击。

25.根据权利要求24所述的反应方法,其特征在于,所述撞击部(23)还包括外壳(232),所述外壳(232)设置在所述实心固体组件(231)外部,且所述尖状端部穿过所述外壳(232)延伸至所述外壳(232)的外部;当所述液体原料的喷射流体通过与所述尖状端部发生非淹没式撞击之后,撞击后的物料在所述外壳(232)上的第四孔结构的作用下进行第一次空化、剪切,进入所述第四孔结构的物料经二次撞击后,再次通过所述第四孔结构进行第二次空化、剪切,最后通过所述第一孔结构进一步空化、剪切,完成反应。

26.根据权利要求18至25中任一项所述的反应方法,其特征在于,在将所述液体原料通入所述非淹没式撞击流反应组件(20)时,所述液体原料的流体速度为小于等于340m/s。

27.根据权利要求18至25中任一项所述的反应方法,其特征在于,所述反应方法用于重油的加氢反应;所述重油的加氢反应包括以下步骤:将重油、氢气及加氢催化剂组成的液体原料通过所述非淹没式撞击流反应组件(20)中,通过非淹没式撞击、空化、剪切作用完成反应,形成加氢产物。

28.根据权利要求27所述的反应方法,其特征在于,反应过程中还产生了未反应原料,所述重油的加氢反应还包括:将所述未反应原料从反应壳体(10)底部排出,并在驱动设备(40)的驱动作用下通过循环管路(30)返回至所述非淹没式撞击流反应组件(20)中进行循环反应。

29.根据权利要求28所述的反应方法,其特征在于,在所述加氢反应过程中,控制所述非淹没式撞击流反应组件(20)位于所述反应壳体(10)中的液面上方。

30.根据权利要求29所述的反应方法,其特征在于,在所述加氢反应过程中,利用设置在所述非淹没式撞击流反应组件(20)上方的加氢产物收集单元收集反应生成的所述加氢产物。

31.根据权利要求27所述的反应方法,其特征在于,所述加氢反应的温度为350~410℃;所述加氢反应的压力小于等于0.1MPa。