CN105561893B - 一种油脂环氧化反应装置 - Google Patents

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Abstract

一种油脂环氧化反应装置，属于环氧油脂生产技术领域。它包括通过反应循环管路依次连接构成循环反应体系的反应罐、中间罐、循环泵和水力空化器，所述反应罐的封头上端设有物料循环出口，封头下端设有物料循环进口，物料循环出口和物料循环进口连接反应循环管路，循环泵输入端设有物料进口，所述反应罐为列管式反应器，反应罐内排布有列管及折流板，反应罐筒体下、上两端设有第一换热介质进出口和第二换热介质进出口，管路上对应设有阀门。本发明的装置结构简单、设计合理、投资小、能耗及生产成本低，产品质量好，其有利于工程放大。

Description

一种油脂环氧化反应装置
技术领域
本发明属于环氧油脂生产技术领域，尤其是一种油脂环氧化反应装置。
背景技术
在环氧油脂工业生产过程中，环氧化反应是环氧油酯生产过程体系中的主反应，而环氧化过程装备必须保证：1 油脂与水相中的双氧水和甲酸充分混合，保证非均相反应的相界面，促进反应快速进行；2 环氧化反应属于强放热反应，要求装备必须及时快速地移走反应热；3 反应装置需要适合不同的生产规模，不能单纯的从反应装置的复制来实现产能放大。
现有的油脂环氧化反应装置多用机械搅拌反应器（中国专利 CN 201482479U，CN101914219B，CN102391210A，CN 101139328B，CN 101284821A，CN 100580025C，CN100590188C，CN 101928267B，CN 102675254A），混合主要靠搅拌桨来实现，因为搅拌过程中液体局部容易形成小循环，导致油脂和双氧水、甲酸不能充分接触、混合，从而反应效率较低；另外，采用搅拌结构，反应罐越大，搅拌功率越大，不利于工业放大。中国专利CN102993132 B采用水力空化反应器，实现了两相的有效混合，但是在换热方面尚且存在一定缺陷。而且在传统的搅拌釜式反应装置中，物料与冷却介质之间的扰动较小，导致传热系数较小，不利于及时有效地移走反应过程放出的热量，进而导致副反应的增多，影响产品的质量。
发明内容
本发明的目的正是要解决上述技术存在的不足，而提供一种油脂环氧化反应装置，该装置结构简单,设计合理，能耗低，降低生产成本，提高了产品质量，有利于工程放大。
所述的一种油脂环氧化反应装置，其特征在于包括通过反应循环管路依次连接构成循环反应体系的反应罐、中间罐、循环泵和水力空化器，所述反应罐的封头上端设有物料循环出口，封头下端设有物料循环进口，物料循环出口和物料循环进口连接反应循环管路，循环泵输入端设有物料进口，所述反应罐为列管式反应器，反应罐内排布有列管及折流板，反应罐筒体下、上两端设有第一换热介质进出口和第二换热介质进出口，管路上对应设有阀门。
所述的一种油脂环氧化反应装置，其特征在于所述物料进口包括油脂进口、双氧水进口及甲酸进口，物料循环管路与油脂进口、双氧水进口及甲酸进口分别与循环泵的输入端相连接，循环泵输出端分为两路，一种与反应产物出口连接，另一路通过水力空化器后与物料循环入口连接，循环泵和水力空化器之间设有压力表。
所述的一种油脂环氧化反应装置，其特征在于所述油脂进口与循环泵之间设有油脂进料阀、双氧水进口与循环泵之间设有双氧水进料阀，甲酸进口与循环泵之间设有甲酸进料阀，循环泵和水力空化器之间设置空化器前阀门，循环泵和反应产物出口之间设有物料出口阀。
所述的一种油脂环氧化反应装置，其特征在于所述中间罐顶部设有放空阀。
所述的一种油脂环氧化反应装置，其特征在于换热介质包括冷却水和蒸汽，第一换热介质进出口上包括冷却水进口和蒸汽出口，第二换热介质进出口上包括冷却水出口和蒸汽入口，冷却水进口和第一换热介质进出口之间设有冷却水进口阀，蒸汽出口和第一换热介质进出口之间设有蒸汽出口阀，冷却水出口和第二换热介质进出口之间设有冷却水出口阀，蒸汽入口和第二换热介质进出口之间设有蒸汽进口阀，所述的水力空化器两端通过法兰与管路连接。
所述的一种油脂环氧化反应装置，其特征在于循环泵采用扬程为20-50m的离心泵。
所述的一种油脂环氧化反应装置，其特征在于所述的列管直径为10-100mm之间，列管内填充有能促进环氧化反应的固体物质，所述固体物质包括填料、固体酸催化剂。
所述的一种油脂环氧化反应装置，其特征在于所述的油脂进口的进油包括植物油脂或植物油脂酯化衍生油脂。
所述的一种油脂环氧化反应装置，其特征在于蒸汽出口和第一换热介质进出口之间设有疏水阀。
通过采用上述技术，与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
1）本发明通过在该循环反应体系的循环管路上设置水力空化器，在该水力空化器内反应物料中油脂和双氧水、甲酸实现了微观初混合，极大的提高了环氧化反应所需要的相界面积，提高了反应速率；
2）本发明的反应罐采用列管式反应器，在反应器内排布有列管及折流板，有利于即时高效地移走反应热，保证了装置的平稳运行，提高产品的质量，且在列管内填充有能促进环氧化反应的固体物质，如填料、固体酸催化剂或离子交换树脂等，能有效促进环氧化反应的进行；
3）本发明的装置结构简单、设计合理、投资小、能耗及生产成本低，产品质量好，其有利于工程放大。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
图中：1-反应罐，101-列管，102-折流板，103-第一换热介质进出口，104-第二换热介质进出口，105-物料循环出口，106-物料循环进口，2-循环泵，3-水力空化器，4-压力表，5-反应循环管路，6-中间罐，7-放空阀，8-油脂进口，9-双氧水进口，10-甲酸进口，11-冷却水出口，12-蒸汽入口，13-冷却水进口，14-蒸汽出口，15-反应产物出口，16-空化器前阀门，17-冷却水进口阀，18-蒸汽出口阀，19-疏水阀，20-第一循环管路阀，21-第二循环管路阀，22-油脂进料阀，23-双氧水进料阀，24-甲酸进料阀，25-冷却水出口阀，26-蒸汽进口阀，27-物料出口阀。
具体实施方式
下面将结合说明书附图对本发明做详细介绍，但本发明的保护范围并不仅限于此：
如图1所示，本发明的一种油脂环氧化反应装置，包括通过反应循环管路5依次连接构成循环反应体系的反应罐1、中间罐6、循环泵2和水力空化器3，所述反应罐1的封头上端设有物料循环出口105，封头下端设有物料循环进口106，物料循环出口105和物料循环进口106连接反应循环管路5，循环泵2输入端设有油脂进口8、双氧水进口9及甲酸进口10，循环泵2输出端分为两路，一种与反应产物出口15连接，另一路通过水力空化器3后与物料循环入口106连接，循环泵2和水力空化器3之间设有压力表4，所述反应罐1为列管式反应器，反应罐1内排布有列管101及折流板102，反应罐1筒体下、上两端设有第一换热介质进出口103和第二换热介质进出口104，第一换热介质进出口103上包括冷却水进口13和蒸汽出口14，第二换热介质进出口104上包括冷却水出口11和蒸汽入口12，换热介质包括冷却水与蒸汽。
如图所示，为了便于操作，本发明在相应管路上对应设有阀门，如冷却水进口13和第一换热介质进出口103之间设有冷却水进口阀17，蒸汽出口14和第一换热介质进出口103之间设有蒸汽出口阀18，冷却水出口11和第二换热介质进出口104之间设有冷却水出口阀25，蒸汽入口12和第二换热介质进出口104之间设有蒸汽进口阀26，油脂进口8与循环泵2之间设有油脂进料阀22、双氧水进口9与循环泵2之间设有双氧水进料阀23，甲酸进口10与循环泵2之间设有甲酸进料阀24，循环泵2和水力空化器3之间设置空化器前阀门16，循环泵2和反应产物出口15之间设有物料出口阀27，中间罐6与循环泵2之间设有第一循环管路阀20，中间罐6与反应罐1的第二循环管路阀21，蒸汽出口14和第一换热介质进出口103之间设有疏水阀19。所述中间罐6顶部设有放空阀7。
本发明所用的循环泵2采用扬程为20-50m的离心泵，反应罐1的列管101直径为10-100mm之间，列管101内填充有能促进环氧化反应的固体物质，所述固体物质包括常用填料，固体酸催化剂，如：Ti-SiO2、Ti-MCM-41、Ti-SBA-15、Ti-β、强酸性阳离子交换树脂等，其中油脂进口8的进油包括:大豆油、亚麻油、棉籽油、蓖麻油酸甲酯、葵花油、米糠油酸辛酯、脂肪酸甲酯（脂肪酸乙酯、脂肪酸丁酯等）等基于含有不饱和双键的植物油基原料。
如图1所示，利用本发明油脂环氧化反应装置进行油脂环氧化反应的操作步骤具体为：同时关闭装置其他阀门，打开油脂进料阀22，启动循环泵2，打开空化器前阀门16和循环管路阀门20，油脂从油脂进料阀22经反应循环管路5进料，至油脂进料完毕后关闭油脂进料阀22；油脂在管路上循环后打开甲酸进料阀24，甲酸从甲酸进口10进料，至甲酸进料完毕后，关闭甲酸进料阀24，打开蒸汽进口阀26和蒸汽出口阀18，蒸汽从蒸汽入口12进入，对反应罐1内的物料进行换热，再从蒸汽出口14排出，使物料温度维持在设定的反应温度，蒸汽出口14和第一换热介质进出口103之间设有疏水阀19，能将蒸汽系统中的凝结水、空气等尽快排出，同时最大限度地自动防止蒸汽的泄漏；之后打开双氧水进料阀23，双氧水从双氧水进口9进料，进料完毕后，关闭双氧水进料阀23；在打开双氧水进料阀23的同时，将蒸汽进口阀26和蒸汽出口阀18均关闭，同时打开冷却水进口阀17、冷却水出口阀25及中间罐6顶部的放空阀7，待反应结束后，关闭第一循环管路阀20，打开第二循环管路阀21和物料出口阀27，反应物料进入后续处理工段。
除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式，凡采用等同变化或等效变化形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。

Claims (7)

1.一种油脂环氧化反应装置，其特征在于包括通过反应循环管路（5）依次连接构成循环反应体系的反应罐（1）、中间罐（6）、循环泵（2）和水力空化器（3），所述反应罐（1）的封头上端设有物料循环出口（105），封头下端设有物料循环进口（106），物料循环出口（105）和物料循环进口（106）连接反应循环管路（5），循环泵（2）输入端设有物料进口，所述反应罐（1）为列管式反应器，反应罐（1）内排布有列管（101）及折流板（102），反应罐（1）筒体下、上两端设有第一换热介质进出口（103）和第二换热介质进出口（104），第一换热介质进出口（103）上包括冷却水进口（13）和蒸汽出口（14），第二换热介质进出口（104）上包括冷却水出口（11）和蒸汽入口（12），管路上对应设有阀门；所述物料进口包括油脂进口（8）、双氧水进口（9）及甲酸进口（10），物料循环管路（5）与油脂进口（8）、双氧水进口（9）及甲酸进口（10）分别与循环泵（2）的输入端相连接，循环泵（2）输出端分为两路，一路与反应产物出口（15）连接，另一路通过水力空化器（3）后与物料循环进口（106）连接，循环泵（2）和水力空化器（3）之间设有压力表（4），所述中间罐（6）顶部设有放空阀（7），列管（101）内填充有能促进环氧化反应的固体物质。
2.根据权利要求1所述的一种油脂环氧化反应装置，其特征在于所述油脂进口（8）与循环泵（2）之间设有油脂进料阀（22）、双氧水进口（9）与循环泵（2）之间设有双氧水进料阀（23），甲酸进口（10）与循环泵（2）之间设有甲酸进料阀（24），循环泵（2）和水力空化器（3）之间设置空化器前阀门（16），循环泵（2）和反应产物出口（15）之间设有物料出口阀（27）。
3.根据权利要求1所述的一种油脂环氧化反应装置，其特征在于换热介质包括冷却水和蒸汽，冷却水进口（13）和第一换热介质进出口（103）之间设有冷却水进口阀（17），蒸汽出口（14）和第一换热介质进出口（103）之间设有蒸汽出口阀（18），冷却水出口（11）和第二换热介质进出口（104）之间设有冷却水出口阀（25），蒸汽入口（12）和第二换热介质进出口（104）之间设有蒸汽进口阀（26）。
4.根据权利要求1所述的一种油脂环氧化反应装置，其特征在于循环泵（2）采用扬程为20-50m的离心泵。
5.根据权利要求1所述的一种油脂环氧化反应装置，其特征在于所述的列管（101）直径为10-100mm之间，所述固体物质包括填料、固体酸催化剂。
6.根据权利要求1所述的一种油脂环氧化反应装置，其特征在于所述的油脂进口（8）的进油包括植物油脂或植物油脂酯化衍生油脂。
7.根据权利要求1所述的一种油脂环氧化反应装置，其特征在于蒸汽出口（14）和第一换热介质进出口（103）之间设有疏水阀（19）。
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