CN101337172B - 一种恒温恒压反应器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种恒温恒压反应器，其柱形罐体的侧壁上设置有夹套或列管组，所述夹套或列管组内灌注有液体，其下端设置有进液口和排液口，其上端设置有出蒸汽口，所述排液口上安装有排液阀，所述进液口上安装有进液调节阀，该进液调节阀通过控制系统与夹套或列管组的液位计相连接，实现自动进液；所述出蒸汽口上安装有排气调节阀，该排气调节阀通过控制系统与夹套或列管组的压力计相连接，实现自动排气。所述排气调节阀通过气管与蒸汽包连通，并且蒸汽包通过气管与精馏塔连通。本发明设计合理、易于操作、恒温恒压效果好、效率高且能源利用率高，它广泛适用于化工领域反应放热的反应器，尤其是用于糠醇的生产反应器，具有很好的经济和社会效益。

Description

一种恒温恒压反应器
一.技术领域：本发明涉及一种化工领域的反应器，特别是涉及一种恒温恒压反应器。
二.背景技术：在化工领域，许多物质的反应是在管式或釜式反应器中进行反应，其中相当一部分反应还需要放出一定的热量，比如糠醇的生产就是这样：糠醛和催化剂混合，然后再和氢气混合后进入预热器预热，预热后后进入管式或釜式反应器中反应，进而生成糠醇，其中反应器的反应温度通过手动(调节阀)调节进水(或低压蒸汽)进行控制。但是，人工调节进水(或低压蒸汽)以控制反应温度，进水(或低压蒸汽)没规律，靠经验控制，结果导致反应温度忽高忽低，反应温度变化幅度大，反应出来的粗糠醇的质量不稳定；如果进水(或低压蒸汽)过量，会导致掉温，当反应掉温后，需要重新升温；由于反应温度不易控制，每人最多能操作1.2套反应器，并且频繁操作，工人劳动强度人；安全系数低。在突然断水或断电的情况下，需要采用紧急泄压和做紧急停车处理，否则，会出现超温等安全事故。
三.发明的内容：
本发明所要解决的技术问题是：克服现有技术的缺陷，提供一种设计合理、易于操作、恒温恒压效果好、效率高且能源利用率高的恒温恒压反应器。
本发明的技术方案：一种恒温恒压反应器，含有柱形罐体，并且柱形罐体上设置有进料口和出料口，所述柱形罐体的侧壁上设置有夹套或列管组，所述夹套或列管组内灌注有液体，其下端设置有进液口和排液口，其上端设置有出蒸汽口，所述排液口上安装有排液阀，所述进液口上安装有进液调节阀，该进液调节阀通过DCS自动控制系统与夹套或列管组的液位计相连接，实现自动进液；所述出蒸汽口上安装有排气调节阀，该排气调节阀通过DCS自动控制系统与夹套或列管组的眶力计相连接，实现自动排气。
所述排气调节阀通过气管与蒸汽包连通，并且蒸汽包通过气管与精馏塔连通。所述夹套或列管组位于柱形罐体的外壁上，或者位于柱形罐体的内壁上。所述夹套或列管组为一个，从柱形罐体的上部排列到下部。或者所述夹套或列管组为两个以上，间隔地从柱形罐体的上部排列到下部。
所有夹套或列管组的进液调节阀的进液端并联式连接在一起，所有夹套或列管组的排气调节阀的出气端并联式连接在一起，所有夹套或列管组的排液阀并联式连接在一起；或者，所有夹套或列管组的进液调节阀的进液端、排气调节阀的出气端、排液阀分别与供液管、蒸汽包、排液管连通。
所述液体为水，或为酒精。所述液体占夹套或列管组容积的5-98％；所述液体保持60-240°的恒定温度和0.2-3.0Mpa.的恒定压力。
所述柱形罐体上、夹套或列管组上均设置有安全阀。
本发明的有益效果：
1、本发明采用DCS自动控制系统来进行恒温恒压自动控制，达到了以下效果：①反应温度波动幅度比较小，粗糠醇质量稳定；②反应温度高时，多余热量被换热介质蒸发热带走；反应温度低时，被换热介质升温，反应过程不会出现掉温；⑧由于反应温度稳定，每人可以操作8套以上反应器，不用频繁操作，工人劳动强度大大降低；④安全系数高.在突然断水或断电的情况下，反应换热系统进出口自动阀门自动开启，冷液体进入，被汽化的气体或高温液体自动排出，起到反应系统降温的目的，系统自动安全停车，不需要采取紧急泄压和做紧急停车处理，大大提高生产的连续性，提高经济效益，降低企业的生产和经营成本.
2、本发明的反应热得到充分的利用，夹套或列管组中排出的蒸汽进入蒸汽包，该蒸汽包为其他工序比如精馏塔提供热蒸汽，不需要另外建造蒸汽发生器，整个糠醇生产中除首次开车使用蒸汽外，正常生产几乎不用另设蒸汽，达到很好的节能降耗作用。
3、本发明反应温度稳定，副产物少，粗糠醇主含量平均在97％以上，提高了合成物质的率用率，提高了企业的经济效益。
4、本发明的夹套或列管组可以采用多种设置方式，既可以设置在柱形罐体的外壁上，也可以设置在柱形罐体的内壁上。它们既可以是一个，从柱形罐体的上部排列到下部，也可以是两个以上，间隔地从柱形罐体的上部排列到下部。多个时，进液和排气均分别并联式连接在一起，达到同步控制，且节约管路链接，降低资金投入。
5、本发明的夹套或列管组中的液体优先采用水，易于取用，其成本低，另外，根据需要也可以采用其它冷却介质或者需要加热的原料、反应物等液体，根据具体情况确定，十分方便。
6、本发明的夹套或列管组中的液体占夹套或列管组容积的5-98％，这样既能满足液体的需要量，又能满足产生蒸汽所需的空间。
7.本发明使用范围广，广泛适用于化工领域反应放热的反应器，尤其是用于糠醇的生产反应器，其结构简单、成本较低，易于推广，具有很好的经济和社会效益。
四.附图说明：
图1为恒温恒压反应器的结构示意图之一；
图2为恒温恒压反应器的结构示意图之二；
图3为恒温恒压反应器的结构示意图之三；
图4为恒温恒压反应器的结构示意图之四；
图5为恒温恒压反应器的结构示意图之五；
图6为恒温恒压反应器的结构示意图之六：
图7为恒温恒压反应器的结构示意图之七；
图8为恒温恒压反应器的结构示意图之八。
五.具体实施方式：
实施例一：参见图1，图中，恒温恒压反应器的柱形罐体3上设置有进料口和出料口，并且柱形罐体3的外壁上设置有一个夹套4，夹套4内灌注有液体，其下端设置有进液口和排液口，其上端设置有出蒸汽口，排液口上安装有排液阀12，排水阀的外端与排水管13连接，进液口上安装有进液调节阀2，该进液调节阀2通过DCS自动控制系统与夹套液位计5相连接，实现自动进液，并且进液调节阀2的进液端与供液管1连通；出蒸汽口上安装有排气调节阀9，该排气调节阀9通过DCS自动控制系统与夹套压力计8相连接，实现自动排气.排气调节阀9通过气管与蒸汽包10连通，并且蒸汽包10通过气管与精馏塔11连通.柱形罐体3上设置有安全阀7，夹套4上设置有安全阀6.
液体为水或酒精，根据需要也可以采用其它冷却介质或者需要加热的原料、反应物等液体，根据具体情况确定。液体占夹套4容积的5-98％，根据需要可以选取10％、20％、30％、50％、60％、70％、85％、90％等等，不一一列举；液体保持60-240°的恒定温度和0.2-3.0Mpa的恒定压力，温度的具体是可以选取80°、100°、110°、130°、150°、180°、210°等等，不一一列举；恒定的压力可以选取0.5Mpa、0.8Mpa、1.1Mpa、1、5Mpa、1.80Mpa、2.0Mpa、2.4Mpa、2.6Mpa、2.8Mpa等等，不一一列举。
在生产时，糠醛在催化剂的作用下与氢气产生反应生成糠醇，期间产生一定的热量，致使柱形罐体3内温度升高，DCS自动控制系统此时控制向进液口进液，液体在夹套中吸热，以降低柱形罐体3内的温度，液体吸收一定温度后产生蒸汽，蒸汽聚集在夹套4的上部，当蒸汽达到一定压力的时候，DCS自动控制系统此时控制排气调节阀9打开，向蒸汽包10内排放蒸汽，蒸汽排出，带走热量，同时也降低夹套4内的压力，形成恒温恒压状态，有利于糠醇的质量稳定。
实施例二：参见图2，本实施例与实施例一基本相同，相同之处不重述，不同之处在于：夹套4位于柱形罐体3的内壁上。
实施例三：参见图3，本实施例与实施例一基本相同，相同之处不重述，不同之处在于：柱形罐体3的外壁上设置有列管组14，列管组14的结构形式为现有技术，不详述。
实施例四：参见图4，本实施例与实施例三基本相同，相同之处不重述，不同之处在于：列管组14位于柱形罐体3的内壁上。
实施例五：参见图5，本实施例与实施例一基本相同，相同之处不重述，不同之处在于：夹套4为两个，间隔地从柱形罐体3的上部排列到下部，上下两个夹套42、41的进液调节阀22、21的进液端并联式连接在供液管1上，排气调节阀92、91的出气端并联式连接在蒸汽包10上，排液阀122、121并联式连接在排液管13上；当然，它们也可以分别直接与供液管1、蒸汽包10、排液管13连通。上夹套42上还设置有上液位计52、安全阀62、压力计82、排气调节阀92；下夹套41上还设置有上液位计51、安全阀61、压力计81、排气调节阀91。实现分段联合控制，适用于比较高的反应器，当然还可以以此类推采用三个、四个或五个等等夹套，多个依次并联式连接。
实施例六：参见图6，本实施例与实施例五基本相同，相同之处不重述，不同之处在于：上夹套42和下夹套41位于柱形罐体3的内壁上。
实施例七：参见图7，本实施例与实施例五基本相同，相同之处不重述，不同之处在于：柱形罐体3的外壁上设置有上下列管组142、141。
实施例八：参见图8，本实施例与实施例七基本相同，相同之处不重述，不同之处在于：柱形罐体3的内壁上设置有上下列管组142、141。
改变夹套的结构形式和数量、改变列管组的具体结构和数量、以及改变夹套和列管组的安装位置(例如：柱形罐体内壁和外壁上分别设置有夹套和列管组)能够组成多个实施例，均为本发明的常见变化范围，在此不一一详述。

Claims (9)

1.一种恒温恒压反应器，含有柱形罐体，并且柱形罐体上设置有进料口和出料口，其特征是：所述柱形罐体的侧壁上设置有夹套或列管组，所述夹套或列管组内灌注有液体，其下端设置有进液口和排液口，其上端设置有出蒸汽口，所述排液口上安装有排液阀，所述进液口上安装有进液调节阀，该进液调节阀通过DCS自动控制系统与夹套或列管组的液位计相连接，实现自动进液；所述出蒸汽口上安装有排气调节阀，该排气调节阀通过DCS自动控制系统与夹套或列管组的压力计相连接，实现自动排气。
2.根据权利要求1所述的恒温恒压反应器，其特征是：所述排气调节阀通过气管与蒸汽包连通，并且蒸汽包通过气管与精馏塔连通。
3.根据权利要求2所述的恒温恒压反应器，其特征是：所述夹套或列管组位于柱形罐体的外壁上，或者位于柱形罐体的内壁上。
4.根据权利要求3所述的恒温恒压反应器，其特征是：所述夹套或列管组为一个，从柱形罐体的上部排列到下部。
5.根据权利要求3所述的恒温恒压反应器，其特征是：所述夹套或列管组为两个以上，间隔地从柱形罐体的上部排列到下部。
6.根据权利要求5所述的恒温恒压反应器，其特征是：所有夹套或列管组的进液调节阀的进液端并联式连接在一起，所有夹套或列管组的排气调节阀的出气端并联式连接在一起，所有夹套或列管组的排液阀并联式连接在一起；或者，所有夹套或列管组的进液调节阀的进液端、排气调节阀的出气端、排液阀分别与供液管、蒸汽包、排液管连通。
7.根据权利要求1所述的恒温恒压反应器，其特征是：所述液体为水，或为酒精。
8.根据权利要求1所述的恒温恒压反应器，其特征是：所述液体占夹套或列管组容积的5-98％；所述液体保持60-240°的恒定温度和0.2-3.0Mpa的恒定压力。
9.根据权利要求1-8任一所述的恒温恒压反应器，其特征是：所述柱形罐体上、夹套或列管组上均设置有安全阀。
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