CN107243301A - 一种1,4丁二醇生产γ‑丁内酯的脱氢反应器 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种1,4丁二醇生产γ‑丁内酯的脱氢反应器，其能解决现有脱氢反应器的进气口设置在球形封头顶部或侧部时均会影响反应进行和产品质量的问题。其包括两端分别安装有球形封头的立式筒体，位于上方的所述球形封头的顶部设有进气口，位于下方的所述球形封头的底部设有出料口，所述立式筒体内部的上、下两端分别密封安装有水平设置的管板，两个所述管板之间设置有若干根换热管，且所述换热管的两端分别与两个所述管板垂直连通，所述换热管内填充有催化剂，位于上方的所述球形封头内安装有进气分布器，所述进气分布器水平设置、将所述球形封头分隔为上腔室和下腔室，所述上腔室与所述下腔室之间设有均匀的气体通道。

Description

一种1,4丁二醇生产γ-丁内酯的脱氢反应器
技术领域
本发明涉及脱氢反应器技术领域，具体为一种1,4丁二醇生产γ-丁内酯的脱氢反应器。
背景技术
γ-丁内酯是重要的有机合成原料和优良溶剂，用于合成吡咯烷酮系列产品、环丙氨、乙酰基γ-丁内酯及香料、医药中间体等，也用作有机聚合反应、染料合成的溶剂，其需求不断增长。目前γ-丁内酯的生产方法主要有顺酐加氢法和1,4丁二醇脱氢法两种，其中后者应用较为广泛。
采用1,4丁二醇脱氢法生产γ-丁内酯需要用到脱氢反应器，脱氢反应器通常为立式的圆筒状结构且两端分别安装有球形封头，上端的球形封头上设有进气口，下端的球形分头上设有出气口，脱氢反应器的内部的上、下两端分别安装有管板，两个管板之间安装有多根换热管且换热管内均填充有催化剂。进气口的位置通常有两种设置形式，一种是设置在球形封头的侧部，另一种是设置在球形封头的顶部，当设置在球形封头的侧部时，很难保证气体物料均匀的进入到每根换热管内；当设置在球形封头的顶部时，气体物料又极易吹散换热管内的催化剂，因此两种设置形式均会影响反应的进行和产品质量。
发明内容
针对上述问题，本发明提供了一种1,4丁二醇生产γ-丁内酯的脱氢反应器，其能解决现有脱氢反应器的进气口设置在球形封头顶部或侧部时均会影响反应进行和产品质量的问题。
其技术方案是这样的：一种1,4丁二醇生产γ-丁内酯的脱氢反应器，其包括两端分别安装有球形封头的立式筒体，位于上方的所述球形封头的顶部设有进气口，位于下方的所述球形封头的底部设有出料口，所述立式筒体内部的上、下两端分别密封安装有水平设置的管板，两个所述管板之间设置有若干根换热管，且所述换热管的两端分别与两个所述管板垂直连通，所述换热管内填充有催化剂，其特征在于：位于上方的所述球形封头内安装有进气分布器，所述进气分布器水平设置、将所述球形封头分隔为上腔室和下腔室，所述上腔室与所述下腔室之间设有均匀的气体通道。
其进一步特征在于：
所述进气分布器呈圆板状，所述进气分布器的边缘密封固接在所述球形封头的内壁上，所述进气分布器的板面上均布开设有若干个通气孔。
所述进气分布器呈圆板状，所述进气分布器通过若干根连杆固接在所述球形封头的内壁上，所述连杆沿所述进气分布器的周向均布设置，所述进气分布器的边缘与所述球形封头的内壁之间留有气体通道。
所述立式筒体的下端侧壁上设有导热油进口、上端侧壁上设有导热油出口，位于两个所述管板之间的所述立式筒体的内部安装有若干个折流板，所述折流板为单弓形折流板，所述折流板的缺口呈上下交替设置，所述换热管垂直穿过所述折流板，所述折流板沿所述立式筒体的高度方向均布设置。
所述折流板的弓形缺口高度等于所述立式筒体内径的1/5。
两个所述球形封头上均设有压力表口，位于上方的所述球形封头上安装有温度计和热电偶，位于下方的所述球形封头上安装有双金属温度计和热电偶。
所述立式筒体的高度为4m~6m，所述立式筒体的中部设有膨胀节。
所述立式筒体的上端外侧壁上沿其周向安装有耳座，所述耳座上安装有接地板。
所述换热管在所述管板上呈转角正三角形排列。
本发明的有益效果是：
本发明的脱氢反应器的进气口设置在封头的顶部，在进气口与管板之间安装有进气分布器，进气分布器一方面对进气物料进行缓冲，防止其吹散换热管内的催化剂，另一方面，进气分布器将进气物料均匀分布，使其均匀进入换热管，确保反应的有效性，保证产品质量。
附图说明
图1为本发明的主视图（进气分布器上设有通气孔）；
图2为进气分布器、连杆、球形封头的连接关系示意图；
图3为图1的俯视图；
图4为沿图1中A-A线的剖视图。
附图标记：1-球形封头；2-立式筒体；3-进气口；4-出料口；5-导热油进口；6-导热油出口；7-管板；8-换热管；9-折流板；10-进气分布器；11-拉杆；12-定距管；13-通气孔；14-连杆；15-气体通道；16-压力表口；17-温度计；18-热电偶；19-双金属温度计；20-膨胀节；21-耳座；22-接地板；23-上腔室；24-下腔室；25-放空口；26-排污口。
具体实施方式
见图1，本发明的一种1,4丁二醇生产γ-丁内酯的脱氢反应器，其包括两端分别安装有球形封头1的立式筒体2，位于上方的球形封头1的顶部设有进气口3，位于下方的球形封头1的底部设有出料口4，立式筒体2的下端侧壁上设有导热油进口5和排污口26、上端侧壁上设有导热油出口6和放空口25；立式筒体2内部的上、下两端分别密封安装有水平设置的管板7，两个管板7之间设置有若干根换热管8（图1中仅示意一根换热管），且换热管8的两端分别与两个管板7垂直连通，换热管8的两端采用强度焊和帖胀的连接方式与两端的管板7连接；位于两个管板7之间的立式筒体2的内部安装有若干个折流板9，折流板9为单弓形折流板，折流板9的缺口呈上下交替设置，换热管8垂直穿过折流板9，折流板9沿立式筒体2的高度方向均布设置；位于上方的球形封头1内安装有进气分布器10，进气分布器10水平设置、将球形封头1分隔为上腔室23和下腔室24，上腔室23与下腔室24之间设有均匀的气体通道。
见图1，优选的，折流板9通过拉杆11固定，拉杆11为两端带螺纹的长杆，其上端拧入管板7，折流板9穿在拉杆11上，折流板9之间以套在拉杆11上的定距管12来保持板件距离，最后一块折流板9用螺母拧在拉杆11上紧固。
见图1，优选的，进气分布器10呈圆板状，进气分布器10的边缘密封固接在球形封头1上，进气分布器10的板面上均布开设有若干个通气孔13（图1中只示意了一个通气孔13）。当气体物料由进气口进入上腔室，由进气分布器缓冲的同时由通气孔均匀分布，再进入下腔室和换热管。以立式筒体内径为1800mm为例，可选用直径为1350mm的进气分布器，进气分布器的板面上均布40个直径为50mm的通气孔。
进气分布器还可选用如下结构：见图2，进气分布器10呈圆板状，进气分布器10通过若干根连杆14固接在球形封头1上，连杆14沿进气分布器10的周向均布设置，进气分布器10的边缘与球形封头1的内侧壁之间留有气体通道15。当气体物料由进气口进入上腔室后，由进气分布器缓冲的同时流向进气分布器的边缘，并由边缘处的气体通道均匀进入下腔室和换热管。
见图1，优选的，折流板9的弓形缺口高度等于立式筒体2内径的1/5，有利于导热油的传热。
见图1，优选的，两个球形封头1上均设有压力表口16，位于上方的球形封头1上安装有温度计17和热电偶18，位于下方的球形封头1上安装有双金属温度计19和热电偶18。
通常，立式筒体2的高度为4 m ~6m，立式筒体2的中部设有膨胀节20。优选的，立式筒体的高度为5m，换热管的管径为50mm，如此可保证换热管内的催化剂能够均匀分布，使催化剂的阻力适中，有利于反应的进行，有利于换热。
见图1，优选的，立式筒体2的上端外侧壁上沿其周向安装有耳座21，耳座21上安装有接地板22。如此便于将反应器架设在楼层上。
见图3，优选的，换热管8在管板7上呈转角正三角形排列。以立式筒体内径为1800mm为例，换热管的数量为450根，在管板上呈转角正三角形排列。如此布置，结构紧凑，传热系数高。
下面具体描述下采用本发明装置生产γ-丁内酯的过程：
向立式筒体2内通入导热油，将1,4丁二醇气体和氢气经进气口3同时送入反应器，混合气体先由气体分布器10进行缓冲并进行均匀分布，然后进入下方的换热管8内，在换热管8内1,4丁二醇在催化剂的催化下脱氢生成γ-丁内酯，γ-丁内酯和氢气由下方的出料口4流出后通过后续的分离装置（现有技术）进行分离，获得γ-丁内酯产品。氢气的作用是为了防止结焦。

Claims (9)

1.一种1,4丁二醇生产γ-丁内酯的脱氢反应器，其包括两端分别安装有球形封头的立式筒体，位于上方的所述球形封头的顶部设有进气口，位于下方的所述球形封头的底部设有出料口，所述立式筒体内部的上、下两端分别密封安装有水平设置的管板，两个所述管板之间设置有若干根换热管，且所述换热管的两端分别与两个所述管板垂直连通，所述换热管内填充有催化剂，其特征在于：位于上方的所述球形封头内安装有进气分布器，所述进气分布器水平设置、将所述球形封头分隔为上腔室和下腔室，所述上腔室与所述下腔室之间设有均匀的气体通道。
2.根据权利要求1所述的一种1,4丁二醇生产γ-丁内酯的脱氢反应器，其特征在于：所述进气分布器呈圆板状，所述进气分布器的边缘密封固接在所述球形封头的内壁上，所述进气分布器的板面上均布开设有若干个通气孔。
3.根据权利要求1所述的一种1,4丁二醇生产γ-丁内酯的脱氢反应器，其特征在于：所述进气分布器呈圆板状，所述进气分布器通过若干根连杆固接在所述球形封头的内壁上，所述连杆沿所述进气分布器的周向均布设置，所述进气分布器的边缘与所述球形封头的内壁之间留有气体通道。
4.根据权利要求1～3中任一所述的一种1,4丁二醇生产γ-丁内酯的脱氢反应器，其特征在于：所述立式筒体的下端侧壁上设有导热油进口、上端侧壁上设有导热油出口，位于两个所述管板之间的所述立式筒体的内部安装有若干个折流板，所述折流板为单弓形折流板，所述折流板的缺口呈上下交替设置，所述换热管垂直穿过所述折流板，所述折流板沿所述立式筒体的高度方向均布设置。
5.根据权利要求4所述的一种1,4丁二醇生产γ-丁内酯的脱氢反应器，其特征在于：所述折流板的弓形缺口高度等于所述立式筒体内径的1/5。
6.根据权利要求5所述的一种1,4丁二醇生产γ-丁内酯的脱氢反应器，其特征在于：两个所述球形封头上均设有压力表口，位于上方的所述球形封头上安装有温度计和热电偶，位于下方的所述球形封头上安装有双金属温度计和热电偶。
7.根据权利要求1、2、3、5或6所述的一种1,4丁二醇生产γ-丁内酯的脱氢反应器，其特征在于：所述立式筒体的高度为4m~6m，所述立式筒体的中部设有膨胀节。
8.根据权利要求7所述的一种1,4丁二醇生产γ-丁内酯的脱氢反应器，其特征在于：所述立式筒体的上端外侧壁上沿其周向安装有耳座，所述耳座上安装有接地板。
9.根据权利要求8所述的一种1,4丁二醇生产γ-丁内酯的脱氢反应器，其特征在于：所述换热管在所述管板上呈转角正三角形排列。
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