一種硝基甲烷合成反應(yīng)塔的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及化工領(lǐng)域，特別公開(kāi)了一種硝基甲烷合成反應(yīng)塔。該硝基甲烷合成反應(yīng)塔，包括塔體，在塔體的頂部和底部分別設(shè)有頂部出氣口和物料出口，在塔體內(nèi)通過(guò)從上到下依次設(shè)置的第一塔板、第二塔板、第三塔板和第四塔板將塔體內(nèi)部從上到下依次分隔為第一塔腔、第二塔腔、第三塔腔、第四塔腔和第五塔腔，在第二塔腔和第三塔腔的側(cè)壁上均設(shè)有一第一物料進(jìn)料口和第二物料進(jìn)料口，在第二塔腔與第三塔腔、第三塔腔與第四塔腔、第四塔腔與第五塔腔之間分別設(shè)有一連通上、下兩塔腔的溢流筒和氣體通道。本發(fā)明硝基甲烷合成反應(yīng)塔的有益效果是：操作簡(jiǎn)單、能連續(xù)生產(chǎn)、使合成反應(yīng)充分均勻、反應(yīng)速度快、生產(chǎn)效率高、節(jié)能降耗。
【專利說(shuō)明】一種硝基甲院合成反應(yīng)塔
(-)【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及化工領(lǐng)域，特別涉及一種硝基甲烷合成反應(yīng)塔。
(二)【背景技術(shù)】
[0002]反應(yīng)塔是化工生產(chǎn)中常見(jiàn)的用于將兩種或兩種以上的物料在一定壓力、一定溫度下發(fā)生反應(yīng)的裝置，常用于氣體和液體逆流接觸反應(yīng)。一般情況下，物料進(jìn)入塔內(nèi)后，在蒸汽或其它外部供熱(或降溫)的條件下，使物料之間由于物料的特性而發(fā)生化學(xué)反應(yīng)?；どa(chǎn)中常見(jiàn)的反應(yīng)塔大部分是采用液體物料從塔頂(塔側(cè))進(jìn)入，氣體物料從塔底側(cè)面進(jìn)入，最終生成的產(chǎn)品從塔底部采出，并利用塔內(nèi)部設(shè)置的熱交換器采用外部動(dòng)力對(duì)反應(yīng)所需要的熱量進(jìn)行強(qiáng)制循環(huán)的措施，從而保證反應(yīng)所需要的溫度和壓力。現(xiàn)有的反應(yīng)塔只能滿足一般物料簡(jiǎn)單的氣液接觸反應(yīng)，而硝基甲烷的合成過(guò)程是兩種液體物料之間的反應(yīng)，而液體物料反應(yīng)時(shí)又有氣體副產(chǎn)物產(chǎn)生，同時(shí)硝基甲烷的合成反應(yīng)又是一個(gè)不穩(wěn)定、對(duì)溫度、壓力等反應(yīng)條件要求很高的一個(gè)硝化反應(yīng)，原料亞硝酸鈉和硫酸二甲酯反應(yīng)劇烈，放熱很快，對(duì)合成反應(yīng)塔的要求也很高，因此一般的反應(yīng)塔不能滿足硝基甲烷合成反應(yīng)的需要。
[0003]現(xiàn)有的硝基甲烷的合成過(guò)程一般是采用搪玻璃反應(yīng)釜進(jìn)行，為了保證充分反應(yīng)，因此需要相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間讓原料充分反應(yīng)，這就使生產(chǎn)過(guò)程造成了間斷，且反應(yīng)還是會(huì)不完全、不均勻，反應(yīng)速度慢，反應(yīng)效率低，此外硝基甲烷的合成過(guò)程會(huì)產(chǎn)生大量的熱量，而搪玻璃反應(yīng)釜自身的特性要求釜內(nèi)的溫度不能過(guò)高,因此需要持續(xù)的外部夾套降溫和攪拌混合來(lái)保證釜內(nèi)的溫度，能耗高，給生產(chǎn)工作帶來(lái)了不便。
(三)
【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明為了彌補(bǔ)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種結(jié)構(gòu)合理、操作簡(jiǎn)單、能連續(xù)生產(chǎn)、使合成反應(yīng)充分均勻、反應(yīng)速度快、生產(chǎn)效率高、節(jié)能降耗的硝基甲烷合成反應(yīng)塔。
[0005]本發(fā)明是通過(guò)如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
[0006]一種硝基甲烷合成反應(yīng)塔，包括塔體，在塔體的頂部和底部分別設(shè)有頂部出氣口和物料出口，在塔體內(nèi)通過(guò)從上到下依次設(shè)置的第一塔板、第二塔板、第三塔板和第四塔板將塔體內(nèi)部從上到下依次分隔為第一塔腔、第二塔腔、第三塔腔、第四塔腔和第五塔腔，第一塔板為篩孔塔板，在第一塔板上表面上設(shè)有填料層，第二塔板、第三塔板和第四塔板為密封塔板，在第二塔腔和第三塔腔的側(cè)壁上均設(shè)有一第一物料進(jìn)料口和第二物料進(jìn)料口，第二塔腔和第三塔腔側(cè)壁上的第一物料進(jìn)料口與第二物料進(jìn)料口分別通過(guò)管道與設(shè)于第二塔腔和第三塔腔底部中間位置的一液體分布器相連通，第二塔腔和第三塔腔側(cè)壁上的第一物料進(jìn)料口和第二物料進(jìn)料口分別通過(guò)各自管道與其對(duì)應(yīng)的物料源相連通，在第二塔腔與第三塔腔、第三塔腔與第四塔腔、第四塔腔與第五塔腔之間分別設(shè)有一連通上、下兩塔腔的溢流筒和氣體通道，在溢流筒的上端與下端分別設(shè)有一進(jìn)液口和出液口，每一溢流筒的出液口位置均高于下一溢流筒的進(jìn)液口位置；在第二塔腔、第三塔腔和第四塔腔的側(cè)壁上均設(shè)有一組上下設(shè)置的循環(huán)液進(jìn)口和循環(huán)液出口，每一組中的循環(huán)液出口均通過(guò)管道依次經(jīng)循環(huán)泵、第一冷凝器和與其配合的循環(huán)液進(jìn)口相連通，每一氣體通道的上端氣體出口位置均高于該層塔腔的循環(huán)液進(jìn)口的位置，下端氣體進(jìn)口均位于所處塔腔的頂部，每一溢流筒的進(jìn)液口位置均高于該層塔腔的循環(huán)液出口的位置；物料出口通過(guò)管道經(jīng)物料泵與一三通管的進(jìn)口端連通，三通管的一出口端通過(guò)管道與外部的分離系統(tǒng)相連通，另一出口端通過(guò)管道經(jīng)第二冷凝器與填料層上方的第一塔腔內(nèi)部相連通。
[0007]所述氣體通道包括一氣體導(dǎo)流管，在氣體導(dǎo)流管的上方設(shè)有一圓錐形導(dǎo)流帽，圓錐形導(dǎo)流帽的內(nèi)壁通過(guò)若干根支桿與氣體導(dǎo)流管的頂部固連。
[0008]本發(fā)明硝基甲烷合成反應(yīng)塔的有益效果是:將搪玻璃反應(yīng)釜改為合成反應(yīng)塔進(jìn)行合成反應(yīng)，把間斷操作改為連續(xù)化操作，采用兩段進(jìn)料，兩段同時(shí)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，提高了塔的產(chǎn)能及效率；延長(zhǎng)了反應(yīng)行程及反應(yīng)時(shí)間，提高了反應(yīng)得率；采用分段設(shè)計(jì)，而段與段之間通過(guò)溢流筒和氣體通道連通，使氣體和液體各走各的通道，使每一段都不發(fā)生氣液接觸吸收，讓液體物料在塔體內(nèi)均勻反應(yīng)，同時(shí)使液體物料和產(chǎn)生的氣體物料在塔體內(nèi)不直接接觸，很好地解決了塔內(nèi)反應(yīng)壓力的問(wèn)題，使生產(chǎn)過(guò)程的安全性得到了有效保障；把原先的夾套降溫和攪拌混合改為外部強(qiáng)制循環(huán)降溫和混合，使反應(yīng)溫度更易控制和穩(wěn)定，使反應(yīng)更充分、完全、均勻；在第一塔板上表面上設(shè)置填料層并在塔體頂部側(cè)面增加了物料回流，使合成反應(yīng)塔具有了精餾塔功能，解決了部分硝基甲烷氣體隨尾氣跑掉的問(wèn)題，減少了浪費(fèi)，提高了合成得率，降低了消耗和成本，使合成反應(yīng)更易操作，生產(chǎn)中的各項(xiàng)指標(biāo)更加穩(wěn)定，整個(gè)生產(chǎn)更加封閉、連續(xù)，大大降低了安全和環(huán)保的風(fēng)險(xiǎn)。
(四)【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0009]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說(shuō)明。
[0010]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0011]圖2為本發(fā)明氣體通道的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0012]圖中，I塔體，2頂部出氣口，3物料出口，4第一塔板，5第二塔板，6第三塔板，7第四塔板，8第一塔腔，9第二塔腔，10第三塔腔，11第四塔腔，12第五塔腔，13填料層，14第一物料進(jìn)料口，15第二物料進(jìn)料口，16液體分布器，17溢流筒，18氣體通道，19進(jìn)液口，20出液口，21循環(huán)液進(jìn)口，22循環(huán)液出口，23第一冷凝器，24物料泵，25第二冷凝器，26氣體導(dǎo)流管，27圓錐形導(dǎo)流帽，28支桿，29循環(huán)泵。
(五)【具體實(shí)施方式】
[0013]為了使本發(fā)明的技術(shù)、特征、目的及效果等更易于了解、明白，下面結(jié)合本發(fā)明的附圖，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整的描述，但本發(fā)明并不局限于此。
[0014]如圖1-圖2中所示，該實(shí)施例包括塔體1，在塔體I的頂部和底部分別設(shè)有頂部出氣口 2和物料出口 3，在塔體I內(nèi)通過(guò)從上到下依次設(shè)置的第一塔板4、第二塔板5、第三塔板6和第四塔板7將塔體I內(nèi)部從上到下依次分隔為第一塔腔8、第二塔腔9、第三塔腔10、第四塔腔11和第五塔腔12，第一塔板4為篩孔塔板，在第一塔板4上表面上設(shè)有填料層13，第二塔板5、第三塔板6和第四塔板7為密封塔板，在第二塔腔9和第三塔腔10的側(cè)壁上均設(shè)有一第一物料進(jìn)料口 14和第二物料進(jìn)料口 15，第二塔腔9和第三塔腔10側(cè)壁上的第一物料進(jìn)料口 14與第二物料進(jìn)料口 15分別通過(guò)管道與設(shè)于第二塔腔9和第三塔腔10底部中間位置的一液體分布器16相連通，第二塔腔9和第三塔腔10側(cè)壁上的第一物料進(jìn)料口 14和第二物料進(jìn)料口 15分別通過(guò)各自管道與其對(duì)應(yīng)的物料源相連通，在第二塔腔9與第三塔腔10、第三塔腔10與第四塔腔11、第四塔腔11與第五塔腔12之間分別設(shè)有一連通上、下兩塔腔的溢流筒17和氣體通道18，在溢流筒17的上端與下端分別設(shè)有一進(jìn)液口 19和出液口 20，每一溢流筒17的出液口 20位置均高于下一溢流筒17的進(jìn)液口 19位置；在第二塔腔9、第三塔腔10和第四塔腔11的側(cè)壁上均設(shè)有一組上下設(shè)置的循環(huán)液進(jìn)口 21和循環(huán)液出口 22，每一組中的循環(huán)液出口 22均通過(guò)管道依次經(jīng)循環(huán)泵29、第一冷凝器23和與其配合的循環(huán)液進(jìn)口 21相連通，每一氣體通道18的上端氣體出口位置均高于該層塔腔的循環(huán)液進(jìn)口 21的位置，下端氣體進(jìn)口均位于所處塔腔的頂部，每一溢流筒17的進(jìn)液口 19位置均高于該層塔腔的循環(huán)液出口 22的位置；物料出口 3通過(guò)管道經(jīng)物料泵24與一三通管的進(jìn)口端連通，三通管的一出口端通過(guò)管道與外部的分離系統(tǒng)相連通，另一出口端通過(guò)管道經(jīng)第二冷凝器25與填料層13上方的第一塔腔8內(nèi)部相連通；氣體通道18包括一氣體導(dǎo)流管26，在氣體導(dǎo)流管26的上方設(shè)有一圓錐形導(dǎo)流帽27，圓錐形導(dǎo)流帽27的內(nèi)壁通過(guò)若干根支桿28與氣體導(dǎo)流管26的頂部固連。
[0015]工作時(shí)，亞硫酸鈉液體物料和硫酸二甲酯液體物料分別經(jīng)各自的管道通過(guò)第二塔腔9和第三塔腔10側(cè)壁上的第一物料進(jìn)料口 14和第二物料進(jìn)料口 15分別進(jìn)入第二塔腔9和第三塔腔10中，由于液體物料的特點(diǎn)，兩種物料在塔腔內(nèi)接觸后即發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，有一部分物料經(jīng)液體分布器16分布后即生成了一部分硝基甲烷產(chǎn)品，剩余的大量物料在第二塔腔9和第三塔腔10內(nèi)繼續(xù)發(fā)生反應(yīng)，隨著第二塔腔9和第三塔腔10內(nèi)物料的增多，開(kāi)始啟動(dòng)外部強(qiáng)制循環(huán)降溫系統(tǒng)，物料從該層塔腔的循環(huán)液出口 22出來(lái)后，通過(guò)管道依次經(jīng)循環(huán)泵29、第一冷凝器23再?gòu)呐c其配合的循環(huán)液進(jìn)口 21進(jìn)入該層塔腔中，使物料在循環(huán)中既發(fā)生反應(yīng)又降溫，使反應(yīng)速率又快、反應(yīng)又均勻。
[0016]隨著反應(yīng)物料不斷的進(jìn)入及反應(yīng)產(chǎn)品的不斷生成，反應(yīng)段第二塔腔9和第三塔腔10內(nèi)的物料越來(lái)越多，當(dāng)物料液位超過(guò)該層塔腔內(nèi)溢流筒17的進(jìn)液口 19的高度時(shí)，物料開(kāi)始逐級(jí)進(jìn)入下一段，即第二塔腔9內(nèi)的物料通過(guò)連通的溢流筒17進(jìn)入第三塔腔10內(nèi)，與第三塔腔10內(nèi)不斷進(jìn)入的反應(yīng)物料和不斷生成的反應(yīng)產(chǎn)品混合，同時(shí)啟動(dòng)該層塔腔的外部循環(huán)降溫系統(tǒng)，讓物料再一次循環(huán)反應(yīng)使反應(yīng)更完全，當(dāng)?shù)谌?0內(nèi)的物料液位超過(guò)該層塔腔內(nèi)的溢流筒17的進(jìn)液口 19的高度時(shí)，物料通過(guò)該溢流筒17進(jìn)入第四塔腔11內(nèi)，讓未反應(yīng)完全的物料在第四塔腔11內(nèi)再充分反應(yīng)，同時(shí)啟動(dòng)該層塔腔的外部循環(huán)降溫系統(tǒng)，讓物料再一次循環(huán)反應(yīng)使反應(yīng)更完全，然后再通過(guò)該層塔腔內(nèi)的溢流筒17的進(jìn)液口 19進(jìn)入第五塔腔12內(nèi)，最后由物料出口 3采出，大部分的產(chǎn)品物料送至分離系統(tǒng)做產(chǎn)品的分離，少量的產(chǎn)品物料通過(guò)管道經(jīng)第二冷凝器25送入填料層13上方的第一塔腔8內(nèi)，作為冷卻回流液使用，對(duì)含有部分揮發(fā)的硝基甲烷產(chǎn)物的尾氣進(jìn)行冷凝，使硝基甲烷氣體冷凝為液體后通過(guò)填料層13和第一塔板4上的篩孔回落到第二塔腔9中，回收利用，減少浪費(fèi)；而反應(yīng)過(guò)程中產(chǎn)生的不凝氣體及副產(chǎn)物氣體，會(huì)通過(guò)各層塔腔之間的氣體通道18逐級(jí)上升到上一層塔腔中，最后經(jīng)第一塔板4，再通過(guò)填料層13冷凝、阻擋回收產(chǎn)品后由頂部出氣口 2進(jìn)入尾氣回收系統(tǒng)，經(jīng)處理達(dá)標(biāo)排放。
[0017]為了解決硝基甲烷合成過(guò)程中如果反應(yīng)溫度控制不好、反應(yīng)物料不均勻就直接影響最終合成得率甚至發(fā)生安全事故的問(wèn)題，本發(fā)明把合成塔分成五段，其中有兩段作為物料直接反應(yīng)段，分散解決了反應(yīng)產(chǎn)生的大量熱量集中存在某一區(qū)域而產(chǎn)生安全事故的問(wèn)題，同時(shí)為了使反應(yīng)更加完全，對(duì)第二塔腔9和第三塔腔10反應(yīng)生產(chǎn)的混合物料增設(shè)了一個(gè)第四塔腔11反應(yīng)段，延長(zhǎng)了反應(yīng)行程及反應(yīng)時(shí)間，提高了反應(yīng)得率。
[0018]為了解決塔內(nèi)物料之間反應(yīng)不完全、不均勻的問(wèn)題，本發(fā)明在第二塔腔9與第三塔腔10、第三塔腔10與第四塔腔11、第四塔腔11與第五塔腔12之間設(shè)置了溢流筒17，保證每層塔腔均有足夠的液體物料存在，同時(shí)在第二塔腔9、第三塔腔10和第四塔腔11設(shè)置了塔外強(qiáng)制循環(huán)降溫系統(tǒng)，使反應(yīng)溫度更加易于控制和穩(wěn)定，使物料之間的混合更加均勻，反應(yīng)更完全。
[0019]為了解決反應(yīng)過(guò)程中會(huì)有一部分產(chǎn)品揮發(fā)從尾氣跑掉，造成浪費(fèi)，本發(fā)明采用了精餾塔所具有的結(jié)構(gòu)，在第一塔板4上表面上設(shè)置了填料層13并在塔體I頂部側(cè)面增加了物料回流，利用填料層13和物流回流，回收揮發(fā)的產(chǎn)品氣體，杜絕了浪費(fèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種硝基甲烷合成反應(yīng)塔，其特征是:包括塔體，在塔體的頂部和底部分別設(shè)有頂部出氣口和物料出口，在塔體內(nèi)通過(guò)從上到下依次設(shè)置的第一塔板、第二塔板、第三塔板和第四塔板將塔體內(nèi)部從上到下依次分隔為第一塔腔、第二塔腔、第三塔腔、第四塔腔和第五塔腔，第一塔板為篩孔塔板，在第一塔板上表面上設(shè)有填料層，第二塔板、第三塔板和第四塔板為密封塔板，在第二塔腔和第三塔腔的側(cè)壁上均設(shè)有一第一物料進(jìn)料口和第二物料進(jìn)料口，第二塔腔和第三塔腔側(cè)壁上的第一物料進(jìn)料口與第二物料進(jìn)料口分別通過(guò)管道與設(shè)于第二塔腔和第三塔腔底部中間位置的一液體分布器相連通，第二塔腔和第三塔腔側(cè)壁上的第一物料進(jìn)料口和第二物料進(jìn)料口分別通過(guò)各自管道與其對(duì)應(yīng)的物料源相連通，在第二塔腔與第三塔腔、第三塔腔與第四塔腔、第四塔腔與第五塔腔之間分別設(shè)有一連通上、下兩塔腔的溢流筒和氣體通道，在溢流筒的上端與下端分別設(shè)有一進(jìn)液口和出液口，每一溢流筒的出液口位置均高于下一溢流筒的進(jìn)液口位置；在第二塔腔、第三塔腔和第四塔腔的側(cè)壁上均設(shè)有一組上下設(shè)置的循環(huán)液進(jìn)口和循環(huán)液出口，每一組中的循環(huán)液出口均通過(guò)管道依次經(jīng)循環(huán)泵、第一冷凝器和與其配合的循環(huán)液進(jìn)口相連通，每一氣體通道的上端氣體出口位置均高于該層塔腔的循環(huán)液進(jìn)口的位置，下端氣體進(jìn)口均位于所處塔腔的頂部，每一溢流筒的進(jìn)液口位置均高于該層塔腔的循環(huán)液出口的位置；物料出口通過(guò)管道經(jīng)物料泵與一三通管的進(jìn)口端連通，三通管的一出口端通過(guò)管道與外部的分離系統(tǒng)相連通，另一出口端通過(guò)管道經(jīng)第二冷凝器與填料層上方的第一塔腔內(nèi)部相連通。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種硝基甲烷合成反應(yīng)塔，其特征是:所述氣體通道包括一氣體導(dǎo)流管，在氣體導(dǎo)流管的上方設(shè)有一圓錐形導(dǎo)流帽，圓錐形導(dǎo)流帽的內(nèi)壁通過(guò)若干根支桿與氣體導(dǎo)流管的頂部固連 。
【文檔編號(hào)】C07C205/02GK103599740SQ201310624548
【公開(kāi)日】2014年2月26日 申請(qǐng)日期:2013年11月28日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月28日
【發(fā)明者】陳功玉 申請(qǐng)人:臨沂遠(yuǎn)博化工有限公司