一種適用于強(qiáng)放熱反應(yīng)的等溫反應(yīng)器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種反應(yīng)器，特別是一種用于化工、石油化工中的氣氣相、氣液相、液液相反應(yīng)的強(qiáng)放熱反應(yīng)器，屬于化工、石油化工設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002]在化工行業(yè)，經(jīng)常遇到氣氣相、氣液相、液液相反應(yīng)的強(qiáng)放熱反應(yīng)，例如己內(nèi)酰胺生產(chǎn)過(guò)程中，涉及環(huán)己酮肟在發(fā)煙硫酸催化下通過(guò)貝克曼重排(Beckmann)合成己內(nèi)酰胺的過(guò)程，該反應(yīng)速度快、放熱量大、反應(yīng)溫度區(qū)間比較窄，屬于液液強(qiáng)放熱反應(yīng)。目前工業(yè)上的反應(yīng)器結(jié)構(gòu)一般采用絕熱式，先反應(yīng)后移熱，且反應(yīng)中必須采用大循環(huán)比和較低的循環(huán)液溫度，以降低絕熱溫升，減少副反應(yīng)的產(chǎn)生。由于采用絕熱反應(yīng)器，反應(yīng)不能在最適合的溫度下反應(yīng)，且反應(yīng)溫度不易控制，容易出現(xiàn)局部溫度過(guò)高造成產(chǎn)品變質(zhì)。另外，采用大循環(huán)比和較低的循環(huán)液溫度，不但增加了反應(yīng)器及附屬設(shè)備的規(guī)格尺寸，而且還增加了副產(chǎn)物的量，使粗己內(nèi)酰胺產(chǎn)品純度降低。對(duì)現(xiàn)有反應(yīng)器進(jìn)行必要的改進(jìn)，設(shè)計(jì)新的反應(yīng)器，對(duì)于解決諸如環(huán)己酮肟貝克曼重排反應(yīng)的取熱問(wèn)題，提高產(chǎn)品品質(zhì)，成為業(yè)界共同的課題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種適用于強(qiáng)放熱反應(yīng)的等溫反
[0004]應(yīng)器，適用于氣氣相、氣液相、液液相反應(yīng)，其特別適用于環(huán)己酮肟重排合成己內(nèi)酰胺生產(chǎn)。
[0005]本實(shí)用新型解決其技術(shù)問(wèn)題采取的技術(shù)方案是這樣的:一種適用于強(qiáng)放
[0006]熱反應(yīng)的等溫反應(yīng)器，包括反應(yīng)器主體，反應(yīng)器主體為設(shè)有上封頭和下封頭的柱形罐體，反應(yīng)器主體設(shè)有進(jìn)料口、出料口和冷卻介質(zhì)進(jìn)出料口，反應(yīng)器主體內(nèi)至少設(shè)有一根套管，每根套管由相互嵌套的外管和內(nèi)管組成，內(nèi)管套裝在外管內(nèi)，外管和內(nèi)管間留有間隙，外管兩端開(kāi)口且兩端固定在反應(yīng)器主體內(nèi)的上固定板和下固定板上，內(nèi)管下端固定在位于外管下固定板下方的內(nèi)管固定板上，內(nèi)管下端開(kāi)口、上端封口且上端與外管上固定板間留有距離，內(nèi)管側(cè)壁位于外管下固定板以上段開(kāi)有出液孔。
[0007]本實(shí)用新型，一個(gè)進(jìn)料口位于下封頭上，另一個(gè)進(jìn)料口位于內(nèi)管固定板和外管下固定板之間。
[0008]為增強(qiáng)傳熱效率，外管設(shè)置有翅片，反應(yīng)器主體內(nèi)設(shè)置折流擋板。
[0009]內(nèi)管側(cè)壁上的出液孔沿內(nèi)管軸向勻分布，分段或連續(xù)布置，沿內(nèi)管圓周方向的兩相鄰出液孔上、下交錯(cuò)布置，出液孔的開(kāi)孔方向?yàn)檠貎?nèi)管反應(yīng)物流動(dòng)方向與軸向夾角0°?90°，以增加反應(yīng)段的長(zhǎng)度。內(nèi)管開(kāi)孔率、出液孔大小及上端封口距外管上固定板間距離由物料及能量衡算確定。
[0010]為了增加移熱速率，外管可以選擇光滑管或翅片管或螺旋管，優(yōu)先選擇翅片管。
[0011]本實(shí)用新型適用于氣氣相、氣液相、液液相強(qiáng)放熱反應(yīng)，特別是環(huán)己酮肟重排合成己內(nèi)酰胺的反應(yīng)。
[0012]本實(shí)用新型的工作原理如下:用于強(qiáng)放熱的等溫反應(yīng)時(shí)，一種反應(yīng)物A經(jīng)進(jìn)料口進(jìn)入外管，另一種反應(yīng)物B經(jīng)進(jìn)料口進(jìn)入內(nèi)管，反應(yīng)物B沿內(nèi)管軸向向上通過(guò)側(cè)壁的出液孔均勻分散到內(nèi)管與外管間并與通過(guò)進(jìn)料口進(jìn)入外管內(nèi)的反應(yīng)物A進(jìn)行反應(yīng)；在反應(yīng)的同時(shí)，冷卻介質(zhì)在外管外部循環(huán)及時(shí)取熱。
[0013]由于反應(yīng)分散到多個(gè)點(diǎn)進(jìn)行，并且反應(yīng)的同時(shí)進(jìn)行移熱，從而實(shí)現(xiàn)了反應(yīng)溫度的平穩(wěn)和可控。
[0014]本實(shí)用新型取得的有益效果是:將反應(yīng)分散到多個(gè)點(diǎn)進(jìn)行，并且反應(yīng)的同時(shí)進(jìn)行移熱，實(shí)現(xiàn)了嚴(yán)格控制反應(yīng)溫度，操作控制容易，單管生產(chǎn)能力大，減少設(shè)備投資及副產(chǎn)物的量，提高原料收率及產(chǎn)品的純度。
【附圖說(shuō)明】
[0015]圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016]圖2是外管采用翅片管的實(shí)施例示意圖。
[0017]圖3為翅片管的橫向剖視圖。
[0018]圖中標(biāo)號(hào)含義如下:
[0019]1、反應(yīng)器主體2、出料口 3、上封頭4、外管上固定板5，13、冷
[0020]卻介質(zhì)進(jìn)出料口 6、外管 7、內(nèi)管 8、外管下固定板 9，10、進(jìn)料口 11、下封頭 12、內(nèi)管固定板 14、折流擋板 15、翅片。
【具體實(shí)施方式】
[0021]以下結(jié)合附圖以及附圖給出的具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步描述。
[0022]如圖1所示，一種適用于強(qiáng)放熱反應(yīng)的等溫反應(yīng)器，反應(yīng)器主體I為設(shè)有上封頭3和下封頭11的圓柱形罐體，反應(yīng)器主體下側(cè)部和底部設(shè)有進(jìn)料口 9和10，頂部設(shè)有出料口2，冷卻介質(zhì)進(jìn)出料口 5和13，在反應(yīng)器主體內(nèi)設(shè)有7根套管，每根套管由相互嵌套的外管6和內(nèi)管7組成，內(nèi)管7套裝在外管6內(nèi)，內(nèi)管7與外管6之間留有間隙。外管6兩端開(kāi)口并固定在反應(yīng)器主體內(nèi)的外管上固定板4和外管下固定板8上，外管上固定板4和外管下固定板8采用與外管對(duì)應(yīng)開(kāi)孔的管板，內(nèi)管下端固定在位于外管下固定板8下方的內(nèi)管固定板12上，內(nèi)管固定板12采用與內(nèi)管對(duì)應(yīng)開(kāi)孔的管板，內(nèi)管上端封口且與外管上固定板間留有距離，內(nèi)管7側(cè)壁位于外管下固定板8以上段部分開(kāi)有出液孔，所開(kāi)出液孔沿內(nèi)管軸向分布，相鄰兩豎排出液孔沿內(nèi)管圓周方向交錯(cuò)布置。為增強(qiáng)傳熱效率，外管6設(shè)置有翅片15，反應(yīng)器主體內(nèi)設(shè)置折流擋板14。進(jìn)料口 9位于內(nèi)管固定板12和外管下固定板8之間，進(jìn)料口 10位于下封頭上。
[0023]其用于強(qiáng)放熱的等溫反應(yīng)時(shí)，一種反應(yīng)物A經(jīng)進(jìn)料口 9進(jìn)入外管6內(nèi)，另一種反應(yīng)物B經(jīng)進(jìn)料口 10進(jìn)入內(nèi)管7內(nèi)，反應(yīng)物B沿內(nèi)管軸向向上通過(guò)側(cè)壁的出液孔均勻分散到內(nèi)管7與外管6之間，并與通過(guò)進(jìn)料口 9進(jìn)入外管6內(nèi)的反應(yīng)物A進(jìn)行反應(yīng)；在反應(yīng)的同時(shí)，冷卻介質(zhì)在外管6外部循環(huán)及時(shí)取熱。由于反應(yīng)分散到多個(gè)點(diǎn)進(jìn)行，并且反應(yīng)的同時(shí)進(jìn)行移熱，實(shí)現(xiàn)了反應(yīng)溫度的平穩(wěn)和可控。
[0024]本實(shí)用新型特別用于環(huán)己酮肟重排合成己內(nèi)酰胺反應(yīng)器。在小型實(shí)驗(yàn)裝置上，反應(yīng)器主體I的直徑為100 mm，高度為2200 mm，反應(yīng)器主體內(nèi)設(shè)置三根套管，其中，每根外管6的管徑為25 mm，管長(zhǎng)為2000 mm,內(nèi)管7的管徑為10 mm，管長(zhǎng)為1500 mm,內(nèi)管7在外管下固定板8以上附近位置、中間位置和頂端封口位置沿圓周均勻設(shè)置3個(gè)直徑為0.1 _的出液孔，出液孔的方向?yàn)檠胤磻?yīng)物流動(dòng)方向與軸向夾角90°。發(fā)煙硫酸自進(jìn)料口 9進(jìn)入外管6內(nèi)，進(jìn)料流量為450 L/h，溫度為91°C。環(huán)己酮肟自進(jìn)料口 10進(jìn)入內(nèi)管7內(nèi)，進(jìn)料流量為5 kg/h，進(jìn)料壓力為1.5MPa (表壓)；循環(huán)冷卻水自冷卻介質(zhì)進(jìn)料口 13進(jìn)入，溫度為32°C,自冷卻介質(zhì)出料口 5流出，溫度為40°C。反應(yīng)物料自出料口 2流出，溫度為91°C ;通過(guò)反應(yīng)物料出口溫度控制冷卻介質(zhì)的流量，實(shí)現(xiàn)反應(yīng)器的等溫操作，嚴(yán)格控制了反應(yīng)溫度，減少了設(shè)備投資及副產(chǎn)物的量，提高原料收率及產(chǎn)品的純度。
[0025]實(shí)施例2
[0026]如圖2所示，一種適用于強(qiáng)放熱反應(yīng)的翅片式等溫反應(yīng)器，與實(shí)施例1不同之處在于外管6采用翹片管，即在普通管上嵌套有矩形翅片15，翅片排布如圖3，該等溫反應(yīng)器的優(yōu)點(diǎn)在于強(qiáng)化了傳熱速率，使反應(yīng)器沿軸向的溫度更趨于一致。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種適用于強(qiáng)放熱反應(yīng)的等溫反應(yīng)器，包括反應(yīng)器主體，反應(yīng)器主體為設(shè)有上封頭和下封頭的柱形罐體，反應(yīng)器主體設(shè)有進(jìn)料口、出料口和冷卻介質(zhì)進(jìn)出料口，反應(yīng)器主體內(nèi)至少設(shè)有一根套管，每根套管由相互嵌套的外管和內(nèi)管組成，內(nèi)管套裝在外管內(nèi)，外管和內(nèi)管間留有間隙，外管兩端開(kāi)口且兩端固定在反應(yīng)器主體內(nèi)的上固定板和下固定板上，內(nèi)管下端固定在位于外管下固定板下方的內(nèi)管固定板上，內(nèi)管下端開(kāi)口、上端封口且上端與外管上固定板間留有距離，內(nèi)管側(cè)壁位于外管下固定板以上段開(kāi)有出液孔。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的反應(yīng)器，其特征在于一個(gè)進(jìn)料口位于下封頭上，另一個(gè)進(jìn)料口位于內(nèi)管固定板和外管下固定板之間。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的反應(yīng)器，其特征在于外管設(shè)置有翅片，反應(yīng)器主體內(nèi)設(shè)置有折流擋板。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的反應(yīng)器，其特征在于內(nèi)管側(cè)壁上的出液孔沿內(nèi)管軸向分布，分段或連續(xù)布置，沿內(nèi)管圓周方向的兩相鄰出液孔上、下交錯(cuò)布置，出液孔的開(kāi)孔方向?yàn)檠貎?nèi)管反應(yīng)物流動(dòng)方向與軸向夾角0°?90°。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的反應(yīng)器，其特征在于外管為光滑管或翅片管或螺旋管。
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型涉及一種適用于強(qiáng)放熱反應(yīng)的等溫反應(yīng)器。反應(yīng)器主體設(shè)有上、下封頭、進(jìn)、出料口以及冷卻介質(zhì)進(jìn)出口，反應(yīng)器主體內(nèi)至少設(shè)有一根套管，每根套管由相互嵌套的外管和內(nèi)管組成，外管兩端固定在反應(yīng)器主體內(nèi)的上、下固定板上，內(nèi)管下端固定在位于外管下固定板下方的內(nèi)管固定板上，內(nèi)管下端開(kāi)口、上端封口且與外管上固定板間留有距離，內(nèi)管側(cè)壁位于外管下固定板以上段開(kāi)有出液孔。用于強(qiáng)放熱的等溫反應(yīng)時(shí)，一種反應(yīng)物A經(jīng)進(jìn)料口進(jìn)入外管，另一反應(yīng)物B經(jīng)進(jìn)料口進(jìn)入內(nèi)管，反應(yīng)物B沿內(nèi)管軸向向上通過(guò)出液孔均勻分散到內(nèi)管外并與進(jìn)入外管內(nèi)的反應(yīng)物A反應(yīng)。由于反應(yīng)分散到多個(gè)點(diǎn)進(jìn)行并同時(shí)進(jìn)行移熱，實(shí)現(xiàn)了反應(yīng)溫度的平穩(wěn)和可控。
【IPC分類(lèi)】B01J14/00, C07D223/10, B01J10/00, B01J19/00, C07D201/04, B01J12/00
【公開(kāi)號(hào)】CN204656515
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520293938
【發(fā)明人】劉常青, 張敏卿, 張金利, 張玉新, 高文杲, 李文鵬
【申請(qǐng)人】河北美邦工程科技股份有限公司
【公開(kāi)日】2015年9月23日
【申請(qǐng)日】2015年5月8日