液体分布器和沉淀反应合成方法
阅读说明：本技术 液体分布器和沉淀反应合成方法 (Liquid distribution trough and precipitation reaction synthetic method ) 是由 刘媛 张玉龙 孔劼琛 徐晓颖 张凡 邱正璞 杨盼盼 于 2018-05-23 设计创作，主要内容包括：本发明涉及两种液体的分布器领域,公开了液体分布器和沉淀反应合成方法。一种液体分布器,其中,该液体分布器包括设置有多个第一分布孔的中盘、设置有多个第二分布孔的外盘,以及在中盘开设的第一原料入口,在外盘开设的第二原料入口；其中,第一分布孔和第二分布孔之间的位置关系满足以下条件：(I)多个第二分布孔在水平面上的投影区域与多个第一分布孔在水平面上的投影区域交错排列；且(II)在水平面上的投影中,每个第一分布孔与两个或多个第二分布孔相邻。该液体分布器能够保证两种液体在接触反应底料前不互相接触,且由于该液体分布器具有交错排列的第一分布孔和第二分布孔,使得两种液体与反应底料接触后能够高效均匀地混合。(The present invention relates to the distributor fields of two kinds of liquid, disclose liquid distribution trough and precipitation reaction synthetic method.A kind of liquid distribution trough, wherein the liquid distribution trough includes the mid-game for being provided with multiple first distribution holes, the external disk for being provided with multiple second distribution holes, and in the first feed(raw material)inlet that mid-game opens up, in the second feed(raw material)inlet that external disk opens up；Wherein, the positional relationship between the first distribution hole and the second distribution hole meets the following conditions: the view field of (I) multiple second distribution holes in the horizontal plane and the view field of multiple first distribution holes in the horizontal plane are staggered；And in the projection of (II) in the horizontal plane, each first distribution hole is adjacent with two or more second distribution holes.The liquid distribution trough can guarantee that two kinds of liquid are not contacted with each other before haptoreaction bottom material, and since the liquid distribution trough has staggered first distribution hole and the second distribution hole, so that two kinds of liquid can mix to efficient uniform after contacting with reaction bottom material.)
技术领域
本发明涉及两种液体的分布器领域，具体涉及液体分布器，以及采用该液体分布器进行沉淀反应合成方法。
背景技术
在沉淀反应合成过程中，经常需要沉淀剂和金属盐溶液同时滴加的反应。在沉淀过程中，首先要避免沉淀剂和金属盐溶液在滴入反应器前接触，其次需要增加沉淀剂和金属盐溶液与反应釜内反应底料的接触面积，从而增加沉淀剂、金属盐溶液及反应釜内底料之间的混合程度。通常的做法是改进搅拌桨的速度和结构，以改进搅拌效率。不过在工业生产中，为了提高生产效率，沉淀合成反应器往往比较大，搅拌桨的转速等往往会受到一定程度限制，因此在反应容器中增设液体分布器很有必要。
现有的液体分布器往往是用在精馏塔、填料吸收塔中，为了减少液体的不良分布所引起的放大效应，充分发挥填料的效率，将液体在填料顶部或者某一高度进行初始分布或者再分布，从而提高传质、传热的有效表面，改善相间接触，进而提高塔效率。
CN106076076A公开了一种新型的液体分布器，该液体分布器用于填料吸收塔中，一种新型液体分布器，该布水器由两层系统组成，每层系统中心进水口分设四根主布料母管，四根主布料母管均匀分布，每根主布料母管中分设布料支管，各布料支管分为八支路花瓣式排布，每根布料支管上设有三溅式外螺纹喷头，两层系统的四根主布料母管投影成45°相间错位。该液体分布器的使用改善了填料塔内的气液传质情况。
CN206198956U公开了一种抛射式液体分布器，它是由进液管、锥形挡液板及多层布液板组成；锥形挡液板与布液板之间及各层布液板之间分别设置若干连接片，连接片沿圆周均布，将锥形挡液板与各层布液板之间连接固定；各层布液板均为圆形板，各层布液板中央均钻有圆形通液孔，各层布液板从上至下等间距排列，各层布液板直径以及布液板上通液孔直径从上至下逐渐减小；这种抛射式液体分布器能将液体通过多层布液板作水平喷射式分布，可以将液体分布形成多层抛物面液体膜，布液较均匀，布液面积大，不易堵塞，有利于气液接触传质传热。
但是以上液体分布器通常是将一种混合液体在某个空间内分布均匀，也即一种液体的均匀分布。而沉淀反应合成方法通常需要在一个空间内均匀分布两种液体。
CN204841597U公开了一种两种液体的分布器，所属液体分布器包括主体管及连接管，所述主体管的两端分别设有封头，所述主体管内设有中央隔层，所述主体管的底部设有数个第一小孔，所述中央隔层设有数个第二小孔，所述第一小孔的直径小于第二小孔的直径。从而可适用于大量物料短时间进料的情形，而且可防止液体分布器底部的小孔堵塞。但是没有有效得将两种液体相互之间进行均匀的分布，只是每一种液体在各自的空间进行分散，即与反应底料接触时某个大的区域内反应物A的浓度较高，另外一个区域反应物B的浓度较高。
综上，现有液体分布器多用于一种液体的均匀分布，即便有用于两种液体的分布器，但是并不能满足针对沉淀反应合成方法，也即一方面要确保在滴入反应器前两种液体不会接触，另一方面要保证两种液体与反应底料反应时能够高效均匀地结合。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术存在的两种液体与反应底料接触前，两种液体已经接触；两种液体与反应底料接触后，三者混合效率低的问题，提供一种液体分布器和沉淀反应合成方法，该液体分布器能够保证两种液体在接触反应底料前不互相接触，且由于该液体分布器具有交错排列的第一分布孔和第二分布孔，使得两种液体与反应底料接触后能够高效均匀地混合。
为了实现上述目的，本发明第一方面提供了一种液体分布器，其中，该液体分布器包括设置有多个第一分布孔1的中盘A、设置有多个第二分布孔2的外盘B，以及在中盘A开设的第一原料入口6，在外盘B开设的第二原料入口7；其中，第一分布孔1和第二分布孔2之间的位置关系满足以下条件：
(I)多个第二分布孔2在水平面上的投影区域B′与多个第一分布孔在水平面上的投影区域A′交错排列；且
(II)在水平面上的投影中，每个第一分布孔1与两个或多个第二分布孔2相邻。
优选地，中盘A设置在外盘B的内部，且设置隔板3用于分隔中盘A和外盘B。
优选地，所述隔板3在水平面上的投影形状为锯齿形、波浪形、圆形或不规则形状。
优选地，中盘A和外盘B设置为上下两层，中盘A在外盘B的下方。
优选地，所述第一分布孔1的个数为3-10000个/平方米。
优选地，每个所述第一分布孔1设置第一导流管4。
优选地，所述第二分布孔2的个数为3-10000个/平方米。
优选地，每个所述第二分布孔2设置第二导流管5。
本发明第二方面提供了一种沉淀反应合成方法，其中，方法包括：将第一原料和第二原料通过上述的液体分布器进行分布后，分别与反应底料接触。
优选地，所述第一原料为沉淀剂，第二原料为金属盐溶液，或者，所述第一原料为金属盐溶液，第二原料为沉淀剂。
通过本发明的液体分布器可以将沉淀剂和金属盐溶液均匀分散的滴入反应釜底料中，从而增加沉淀剂、金属盐溶液及反应釜底料三者之间的混合程度。而且，本发明的通过限定在水平面上的投影中，每个第一分布孔与两个或多个第二分布孔相邻，可以将沉淀剂和金属盐溶液交错分散滴入反应釜底料中，每一个沉淀剂分布孔边上是金属盐溶液分布孔，而每一个金属盐溶液分布孔边上是沉淀剂分布孔，从而实现沉淀剂和金属盐溶液与反应底料接触后能够高效均匀地混合的效果。
附图说明
图1a是隔板为圆形的液体分布器的俯视示意图；
图1b是隔板为圆形的液体分布器的侧视示意图；
图1c是隔板为圆形的液体分布器的内部结构俯视示意图；
图2a是隔板为锯齿形的液体分布器的俯视示意图；
图2b是隔板为锯齿形的液体分布器的内部结构俯视示意图；
图2c是隔板为锯齿形的液体分布器在水平面上的投影示意图；
图3a是隔板为不规则形状的液体分布器的内部结构俯视示意图；
图3b是隔板为不规则形状的液体分布器的内部结构俯视示意图；
图4a是中盘在外盘的下方液体分布器的俯视示意图；
图4b是中盘在外盘的下方液体分布器的侧视示意图；
图5是第一分布孔与第二分布孔为同直径圆环环线分布的液体分布器的示意图；
图6是第一分布孔与第二分布孔为不同直径圆环环线分布的液体分布器的示意图。
附图标记说明
A、中盘 B、外盘
1、第一分布孔 2、第二分布孔
3、隔板 4、第一导流管
5、第二导流管 6、第一原料入口
7、第二原料入口
A′、多个第一分布孔在水平面上的投影区域
B′、多个第二分布孔在水平面上的投影区域
具体实施方式
在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。
本发明第一方面提供了一种液体分布器，其中，该液体分布器包括设置有多个第一分布孔1的中盘A、设置有多个第二分布孔2的外盘B，以及在中盘A开设的第一原料入口6，在外盘B开设的第二原料入口7；其中，第一分布孔1和第二分布孔2之间的位置关系满足以下条件：
(I)多个第二分布孔2在水平面上的投影区域B′与多个第一分布孔在水平面上的投影区域A′交错排列；且
(II)在水平面上的投影中，每个第一分布孔1与两个或多个第二分布孔2相邻。
在本发明中，中盘A与外盘B可以为相同高度的结构或者上下两层的结构。
具体地，在一种实施方式中，本发明的液体分布器可以是中盘A设置在外盘B的内部，且设置隔板3用于分隔中盘A和外盘B。也即，中盘A与外盘B为相同高度的结构，中盘A的外部边缘与外盘B的内部边缘形状在水平面上的投影互补。
其中，所述隔板3的形状以能够将中盘A和外盘B分隔，且确保中盘的第一分布孔1和外盘的第二分布孔2相邻为目的，例如隔板3在水平面上的投影形状为锯齿形、波浪形、圆形或不规则形状。
例如，俯视图可以如1a、2a所示。其中，图1a是隔板为圆形的液体分布器的俯视示意图，图2a是隔板为锯齿形的液体分布器的俯视示意图。中盘A有第一原料入口6，外盘B有第二原料入口7。沿图1a的中心线切割，侧视图如图1b所示，再将图1b沿水平方向切割，能够看到有第一分布孔1和第二分布孔2的内部结构俯视示意图，如图1c所示。再例如，将隔板为锯齿形的液体分布器2a沿水平方向切割，内部结构俯视示意图如图2b所示。同样的，隔板为不规则形状的液体分布器的内部结构俯视示意图可以如图3a和图3b所示，但并不限于此。
在本发明中，多个第二分布孔2在水平面上的投影区域B′与多个第一分布孔1在水平面上的投影区域A′交错排列；且在水平面上的投影中，每个第一分布孔1与两个或多个第二分布孔2相邻。例如，图2b在水平面上的投影示意图如图2c所示。其中，交错排列可以以中盘的圆心为中心，第一分布孔和第二分布孔为同直径的结构，也即第一分布孔与第二分布孔为同直径圆环环线分布的液体分布器的示意图，例如图5所示。也可以以中盘的圆心为中心，第一分布孔和第二分布孔为不同直径的结构，也即第一分布孔与第二分布孔为不同直径圆环环线分布的液体分布器的示意图，例如图6所示。但是本发明的结构并不限于此。
具体地，第一原料通过第一液体泵打入中盘A，然后通过第一分布孔流入反应釜，与反应釜内的底料接触；第二原料通过第二液体泵打入外盘B，然后通过第二分布孔流入反应釜，与反应釜内的底料接触。
在另一种实施方式中，本发明的液体分布器可以是中盘A和外盘B设置为上下两层，中盘A在外盘B的下方。也即，中盘A与外盘B为上下两层的结构，中盘A的外部边缘形状不变，为上层的B盘第二分布孔留下相应的投影区域，以便上层B盘液体与A盘液体交错流入反应底料中，上层B盘不必为空心的与A盘互补的环形盘，而是可以为实心圆盘，原料可以从B盘的中心打入，再分散到第二分布孔。该液体分布器的俯视图可以如图4a所示，侧视图可以如图4b所示。也即具有上下两层布置的分布器，上面层为外盘B，下面层为中盘A，该方案有利于第一原料和第二原料的均匀进料。其中，中盘、第一分布孔以及第一原料入口被外盘挡住了，俯视图未显示。其中，中盘(即下盘)的外边缘可以是锯齿形、波浪形、圆形或不规则形状，但是并不限于此。以确保上下两盘的两种分布孔在水平面上的投影交错排列且上盘的分布孔不被下盘挡住即可。
具体地，第一原料液体通过第一液体泵打入中盘A的中心，再分布至各第一分布孔，然后流入反应釜，与反应釜内的底料接触；第二原料液体通过第二液体泵打入外盘B的中心，再分布至各第二分布孔，然后流入反应釜，与反应釜内的底料接触。
在本发明中，第一原料入口和/或第二原料入口的个数可以是1个或多个，通常一个原料入口与一个液体泵相连通，考虑到经济成本，优选为1个。
在本发明中，所述第一分布孔1的个数以实验需要而定，例如可以为3-10000个/平方米。
在本发明中，所述第一分布孔1的孔径以实验需要而定，例如可以为1mm-200mm。
在本发明中，每个所述第一分布孔1可以设置第一导流管4，所述第一导流管的长度根据实验需要而定，例如可以为1mm-200mm。导流管4有利于原料通过液体分布器后垂直落入反应釜内的底料中，从而避免两种液体在滴入底料前的接触。
在本发明中，所述第二分布孔2的个数以实验需要而定，例如可以为3-10000个/平方米。
在本发明中，每个第二分布孔2的直径以实验需要而定，例如可以为1mm-200mm。
在本发明中，每个所述第二分布孔2可以设置第二导流管5，所述第二导流管的长度根据实验需要而定，例如可以为1mm-200mm。导流管5有利于原料通过液体分布器后垂直落入反应釜内的底料中，从而避免两种液体在滴入底料前的接触。
在本发明中，液体分布器的材质以能够实现反应为目的，无特别限定，例如可以为不锈钢、聚四氟乙烯、搪瓷等。
本发明第二方面提供了一种沉淀反应合成方法，其中，该方法包括：将第一原料和第二原料通过上述的液体分布器进行分布后，分别与反应底料接触。
在本发明中，所述第一原料可以为但不限于沉淀剂，第二原料可以为但不限于金属盐溶液。两种原料也可以互换，也即第一原料为金属盐溶液，第二原料为沉淀剂。此外，本发明的第一原料和第二原料并不限制与此。
以下将通过实施例对本发明进行详细描述。
实施例1
如图1a，1b和1c所示，将沉淀剂通过第一液体泵输送至第一原料入口6，并打入中盘A，然后通过50个/平方米的第一分布孔1流入反应釜，与反应釜内的底料接触。隔板3分隔中盘A和外盘B。将金属盐溶液通过第二液体泵输送至第二原料入口7，并打入外盘B，然后通过50个/平方米的第二分布孔2流入反应釜，与反应釜内的底料接触。其中，每个第一分布孔设置有长度为200mm的导流管4，每个第二分布孔设置有长度为200mm的导流管5。
在沉淀剂和金属盐溶液与反应釜内底料接触前，两种溶液不接触。在沉淀剂和金属盐溶液与反应釜内底料接触后，两种液体与反应底料接触时，三者高效均匀地结合。
实施例2
如图4a和4b所示，将沉淀剂液体通过第一液体泵输送至第一原料入口，并打入中盘(也即下盘)A的中心，然后通过100个/平方米的第一分布孔流入反应釜，与反应釜内的底料接触。将金属盐溶液通过第二液体泵输送至第二原料入口7，并打入外盘(也即上盘)B的中心，然后通过100个/平方米的第二分布孔流入反应釜，与反应釜内的底料接触。其中，每个第一分布孔和每个第二分布孔均设置有长度为100mm的导流管。
在沉淀剂和金属盐溶液与反应釜内底料接触前，两种溶液不接触。在沉淀剂和金属盐溶液与反应釜内底料接触后，两种液体与反应底料接触时，三者高效均匀地结合。
对比例1
制备CN204841597U公开的带有液体分布器的反应容器，其中，反应容器主体及设置于反应容器主体上方的压力表口、温度计口、备用口、沉淀剂进料口、金属盐溶液进料口及人孔，所述沉淀剂进料口和金属盐溶液进料口分别设置在反应容器上封头0°～180°的对角位置。所述沉淀剂进料口及金属盐溶液进料口均往反应容器主体内延伸10mm，所述沉淀剂进料口的下方设有第一液体分布器，所述第一液体分布器与沉淀剂进料口之间通过第一法兰连接，所述金属盐溶液进料口的下方设有第二液体分布器，所述第二液体分布器与金属盐溶液进料口之间通过第二法兰连接，所述第一液体分布器包括：主体管及与主体管相焊接的连接管，所述主体管及连接管均由直径为50mm的不锈钢管制成，所述主体管与连接管相垂直，所述主体管呈圆弧状设置，所述主体管的两端分别设有封头，所述主体管内设有中央隔层，所述主体管的底部设有数个第一小孔，所述中央隔层设有数个第二小孔，所述第一小孔的直径小于第二小孔的直径，所述第二液体分布器的结构与第一液体分布器的结构相同。所述第一小孔的数量为25个，所述第一小孔的直径为10mm，所述第二小孔的数量为10个，所述第二小孔的直径为20mm。所述主体管的弧长为600mm，所述主体管圆弧的圆心与反应容器主体的圆心相重合。所述主体管中心轴线的半径为750mm。
将沉淀剂液体通过第一液体泵输送至沉淀剂进料口，将金属盐溶液通过第二液体泵输送至金属盐溶液进料口，沉淀剂和金属盐溶液分别与反应釜内的底料接触。
在沉淀剂与反应底料接触时出现接触区域内沉淀剂的浓度较高，未接触区域沉淀剂浓度低的问题，同时，金属盐溶液与反应底料接触时也出现接触区域内金属盐溶液的浓度较高，未接触区域金属盐溶液浓度低的问题。
通过以上实施例和对比例能够看出，本发明的液体分布器能够保证两种液体在接触反应底料前不互相接触，且由于该液体分布器具有交错排列的第一分布孔和第二分布孔，使得沉淀剂、金属盐溶液与反应底料接触后能够高效均匀地混合。而对比例1的液体分布器，由于第一小孔在水平面上的投影区域与第二小孔在水平面上的投影区域不是交错排列的，而且第一小孔与第二小孔也不相邻，存在沉淀剂、金属盐溶液和反应底料不能均匀地结合的缺陷。
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于此。在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，包括各个技术特征以任何其它的合适方式进行组合，这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容，均属于本发明的保护范围。