CN113457572A - 一种丙酮氰醇低温反应器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种丙酮氰醇低温反应器，包括：筒体(11)，设置在所述筒体(11)相对两端的第一封头结构(12)和第二封头结构(13)，设置在所述筒体(11)内的搅拌器(14)，以及设置在所述筒体(11)内的出流器(15)；所述搅拌器(14)包括输入管(141)，以及与所述输入管(141)相连接的喷嘴(142)；所述出流器(15)包括输出管(151)，以及与所述输出管(151)相连接的出液嘴(152)；所述出液嘴(152)的位置高于所述喷嘴(142)的位置。本发明有效提高了氢氰酸的转化率。
Description
技术领域
本发明涉及化工领域，尤其涉及一种丙酮氰醇低温反应器。
背景技术
丙酮氰醇(ACH)：(CH3)2C(OH)CN，无色或棕黄色液体，稍有苦杏仁味，广泛用于民用、工业、装潢、军工等领域。由于丙酮氰醇分子中含有活泼的羟基和腈基，可发生水解、脱水、醇解、氨解、环化等系列反应，衍生出许多精细化工产品，广泛应用在医药、农药、食品和饲料添加剂、涂料助剂等行业。丙酮氰醇还是重要的化学中间体，主要用途是生产甲基丙烯酸甲酯，继而制成有机玻璃；还可用于生产重要的引发剂偶氮二异丁腈和农药杀虫剂。作为重要的有机合成中间体，发展丙酮氰醇对促进有机玻璃工业及精细化工的发展，具有显著意义。
目前丙酮氰醇的生产主要采用氢氰酸和丙酮反应的生产路线。氢氰酸属于极度危害(I级)、易燃、易爆物质，将极毒的氢氰酸转化为高毒的丙酮氰醇，进而生产甲基丙烯酸甲酯，因此在丙酮氰醇的生产过程中，如何提升反应速度、提高氢氰酸转化率、选择性，将极毒的氢氰酸最大限度地转化为高毒丙酮氰醇一直是该行业的重点课题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种丙酮氰醇低温反应器，解决高氢氰酸转化率低的问题。
为实现上述发明目的，本发明提供一种丙酮氰醇低温反应器，包括：筒体，设置在所述筒体相对两端的第一封头结构和第二封头结构，设置在所述筒体内的搅拌器，以及设置在所述筒体内的出流器；
所述搅拌器包括输入管，以及与所述输入管相连接的喷嘴；
所述出流器包括输出管，以及与所述输出管相连接的出液嘴；
所述出液嘴的位置高于所述喷嘴的位置。
根据本发明的一个方面，所述喷嘴至少为两个，且沿圆周方向相互等间隔的均匀分布。
根据本发明的一个方面，所述喷嘴的阻力降为0.05MPaG至0.1MpaG。
根据本发明的一个方面，所述输入管包括第一管路和与所述第一管路相互连通的第二管路；
所述第一管路一端位于所述筒体外侧，另一端与所述第二管路的中间位置相连通；
所述喷嘴设置在所述第二管路的端部位置。
根据本发明的一个方面，所述第二管路与所述筒体的轴线相垂直的设置。
根据本发明的一个方面，所述输出管包括第三管路和第四管路；
所述第三管路一端位于所述筒体外侧，另一端与所述第四管路的一端相互连通；
所述第四管路与所述筒体的轴线相平行的设置，且所述出液嘴设置于所述第四管路远离所述第三管路的一端。
根据本发明的一个方面，所述筒体、第一封头结构、第二封头结构和所述出流器采用S31603不锈钢；
所述喷嘴采用S31668不锈钢。
根据本发明的一个方面，所述第一封头结构和所述第二封头结构分别为椭圆形封头结构。
根据本发明的一个方面，沿所述筒体的轴线方向，所述喷嘴与所述筒体和所述第二封头结构连接位置之间的距离至少为200mm；
所述喷嘴的出口朝向与所述筒体的轴线方向相垂直设置。
根据本发明的一个方面，沿所述筒体的轴线方向，所述出液嘴的设置位置满足：由所述喷嘴输入物料至所述物料由所述出液嘴输出的时间间隔至少为30min。
根据本发明的一种方案，在本发明中通过将搅拌器设置为具有喷嘴的管道结构，实现了在反应器中进料的同时完成物料的有效混合，在提高了物料的混合效率的同时还有效的简化了本发明的结构，使得本发明的反应器的内部空间更大，更有利于保证反应的充分进行和提高反应物的产量。此外，通过采用喷嘴的搅拌方式，其能够更好的实现物料之间的混合，尤其是在靠近喷嘴的位置的混合程度更高，而且随着物料的送入，处于远离喷嘴位置的物料和靠近喷嘴位置的物料不断循环，保证了整个反应器中物料的混合均匀，使反应更加高效。此外，通过将出液嘴的位置设置在喷嘴的上方，这样可以使得反应器中具有一定的混合空间，出液嘴的高度即可决定物料的混合反应时间，使得本发明的反应器中物料反应更为充分。
根据本发明的一种方案，有效优化了物料的搅拌及反应停留时间，使得HCN的转化率比原有工艺至少提高5％。
附图说明
图1示意性表示根据本发明的一种实施方式的丙酮氰醇低温反应器的结构图。
具体实施方式
为了更清楚地说明本发明实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
在针对本发明的实施方式进行描述时，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”所表达的方位或位置关系是基于相关附图所示的方位或位置关系，其仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此上述术语不能理解为对本发明的限制。
下面结合附图和具体实施方式对本发明作详细地描述，实施方式不能在此一一赘述，但本发明的实施方式并不因此限定于以下实施方式。
如图1所示，根据本发明的一种实施方式，本发明的一种丙酮氰醇低温反应器，包括：筒体11，设置在筒体11相对两端的第一封头结构12和第二封头结构13，设置在筒体11内的搅拌器14，以及设置在筒体11内的出流器15。在本实施方式中，搅拌器14包括输入管141，以及与输入管141相连接的喷嘴142。在本实施方式中，出流器15包括输出管151，以及与输出管151相连接的出液嘴152。在本实施方式中，出液嘴152的位置高于喷嘴142的位置。通过上述设置，在本发明中通过将搅拌器14设置为具有喷嘴的管道结构，实现了在反应器中进料的同时完成物料的有效混合，在提高了物料的混合效率的同时还有效的简化了本发明的结构，使得本发明的反应器的内部空间更大，更有利于保证反应的充分进行和提高反应物的产量。此外，通过采用喷嘴的搅拌方式，其能够更好的实现物料之间的混合，尤其是在靠近喷嘴的位置的混合程度更高，而且随着物料的送入，处于远离喷嘴位置的物料和靠近喷嘴位置的物料不断循环，保证了整个反应器中物料的混合均匀，使反应更加高效。此外，通过将出液嘴的位置设置在喷嘴的上方，这样可以使得反应器中具有一定的混合空间，出液嘴的高度即可决定物料的混合反应时间，使得本发明的反应器中物料反应更为充分。
如图1所示，根据本发明的一种实施方式，喷嘴142至少为两个，且沿圆周方向相互等间隔的均匀分布。在本实施方式中，喷嘴142设置有两个，且两个喷嘴142沿圆周方向相互间隔180°的设置，即两个喷嘴142相对设置。通过上述设置，将喷嘴设置为多个且均匀分布，使得物料可从不同方向的输入，这样使得在反应器中可从不同的方向对物料进行混合，使物料的混合更为均匀，也对加快不同位置物料的循环搅拌有利。
如图1所示，根据本发明的一种实施方式，沿筒体11的轴线方向，喷嘴142与筒体11和第二封头结构13连接位置之间的距离至少为200mm。通过上述设置，保证了喷嘴142与第二封头结构13之间具有充足的空间供物料流入反应器中，保证了反应器中物料的充分反应。
在本实施方式中，喷嘴142的出口朝向与筒体11的轴线方向相垂直设置。在本实施方式中，喷嘴142的出口朝向是水平设置的，其与筒体11的轴线方向相垂直设置的同时，朝向筒体11的内壁喷射物料。通过上述设置，保证了喷嘴的出口能够向较大的空间分布物料，同时喷嘴142对称的分布使得物料分布更为均匀，提高了反应效率。
如图1所示，根据本发明的一种实施方式，喷嘴142的阻力降为0.05MPaG至0.1MpaG。通过上述设置，将喷嘴142的压降控制在上述范围内，能够使得喷嘴的出口位置物料的初速高，进而对加快物料的搅拌有利，使得物料的混合更为充分。
如图1所示，根据本发明的一种实施方式，输入管141包括第一管路1411和与第一管路1411相互连通的第二管路1412；在本实施方式中，第一管路1411一端位于筒体11外侧，另一端与第二管路1412的中间位置相连通；在本实施方式中，喷嘴142设置在第二管路1412的端部位置。通过采用端部设置喷嘴，中间位置与其它管路连通的方式，使得每个喷嘴所输出的物料的初速和压力相同，进而对保证物料的均匀混合有利。
如图1所示，根据本发明的一种实施方式，第二管路1412与筒体11的轴线相垂直的设置。通过上述设置，保证了喷嘴处于同一水平面上，使得物料喷出位置的一致，对保证不同方向的同时搅拌有利。
如图1所示，根据本发明的一种实施方式，输出管151包括第三管路1511和第四管路1512。在本实施方式中，第三管路1511一端位于筒体11外侧，另一端与第四管路1512的一端相互连通。在本实施方式中，第四管路1512与筒体11的轴线相平行的设置，且出液嘴152设置于第四管路1512远离第三管路1511的一端。通过上述设置，第四管路1512的高度则决定了物料在反应器中的搅拌时间，进而将第四管路设置为与筒体11的轴线相平行的，这样第四管路是处于竖直状态的，这样物料在第四管路中输出的过程受到的阻力小且输出速度高，对保证反应器中物料的顺利输出，以及输出过程中物料混合程度的均匀有利，避免了输出过程中速度过慢导致物料各组分浓度发生变化的弊端。
在本实施方式中，沿筒体11的轴线方向，出液嘴152的设置位置满足：由喷嘴142输入物料至物料由出液嘴152输出的时间间隔至少为30min。通过上述设置，实现了控制了物料在反应器中的搅拌时间和反应时间，对保证物料的充分反应有利。在本实施方式中，第四管路1512与筒体11的内壁相邻设置，进而方便其固定支承，使其结构稳定可靠。
如图1所示，根据本发明的一种实施方式，筒体11、第一封头结构12、第二封头结构13和出流器15采用S31603不锈钢；喷嘴142采用S31668不锈钢。通过上述设置，将反应器中不同位置的材料进行相应的设置，对保证本发明的正常运行有利，使用寿命高。
如图1所示，根据本发明的一种实施方式，第一封头结构12和第二封头结构13分别为椭圆形封头结构。通过采用椭圆形封头结构，使得反应器底部具有弧度，筒体与封头连接位置过渡平缓，这样物料在流动循环过程对筒体的冲击较小，物料搅拌过程的能量损失小，对配合搅拌器的搅拌作用有利。
为进一步说明本发明的效果，进行举例说明。
在本方案中，以某地丙酮氰醇低温反应器为例：
丙酮氰醇低温反应器的容积约60m3；操作温度：-5-5℃；设计温度：-20-60℃；操作压力：0.002-0.005MpaG；设计压力：0.3MPaG；出流器控制反应物停留时间T：约30-75分钟；丙酮氰醇低温反应器材质：S31603；出流器材质：S31603；该储罐根据实施地气候条件，做好保冷措施；搅拌器的喷嘴材质：S31668；喷嘴阻力降：0.05-0.1MpaG。最终，通过上述设置的丙酮氰醇低温反应器使HCN的转化率提高了5％-9％。
因此，通过本发明的上述设置，有效优化了物料的搅拌及反应停留时间，使得HCN的转化率比原有工艺至少提高5％。
上述内容仅为本发明的具体方案的例子，对于其中未详尽描述的设备和结构，应当理解为采取本领域已有的通用设备及通用方法来予以实施。
以上所述仅为本发明的一个方案而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种丙酮氰醇低温反应器，其特征在于，包括：筒体(11)，设置在所述筒体(11)相对两端的第一封头结构(12)和第二封头结构(13)，设置在所述筒体(11)内的搅拌器(14)，以及设置在所述筒体(11)内的出流器(15)；
所述搅拌器(14)包括输入管(141)，以及与所述输入管(141)相连接的喷嘴(142)；
所述出流器(15)包括输出管(151)，以及与所述输出管(151)相连接的出液嘴(152)；
所述出液嘴(152)的位置高于所述喷嘴(142)的位置。
2.根据权利要求1所述的丙酮氰醇低温反应器，其特征在于，所述喷嘴(142)至少为两个，且沿圆周方向相互等间隔的均匀分布。
3.根据权利要求2所述的丙酮氰醇低温反应器，其特征在于，所述喷嘴(142)的阻力降为0.05MPaG至0.1MpaG。
4.根据权利要求3所述的丙酮氰醇低温反应器，其特征在于，所述输入管(141)包括第一管路(1411)和与所述第一管路(1411)相互连通的第二管路(1412)；
所述第一管路(1411)一端位于所述筒体(11)外侧，另一端与所述第二管路(1412)的中间位置相连通；
所述喷嘴(142)设置在所述第二管路(1412)的端部位置。
5.根据权利要求4所述的丙酮氰醇低温反应器，其特征在于，所述第二管路(1412)与所述筒体(11)的轴线相垂直的设置。
6.根据权利要求5所述的丙酮氰醇低温反应器，其特征在于，所述输出管(151)包括第三管路(1511)和第四管路(1512)；
所述第三管路(1511)一端位于所述筒体(11)外侧，另一端与所述第四管路(1512)的一端相互连通；
所述第四管路(1512)与所述筒体(11)的轴线相平行的设置，且所述出液嘴(152)设置于所述第四管路(1512)远离所述第三管路(1511)的一端。
7.根据权利要求6所述的丙酮氰醇低温反应器，其特征在于，所述筒体(11)、第一封头结构(12)、第二封头结构(13)和所述出流器(15)采用S31603不锈钢；
所述喷嘴(142)采用S31668不锈钢。
8.根据权利要求7所述的丙酮氰醇低温反应器，其特征在于，所述第一封头结构(12)和所述第二封头结构(13)分别为椭圆形封头结构。
9.根据权利要求1至8任一项所述的丙酮氰醇低温反应器，其特征在于，沿所述筒体(11)的轴线方向，所述喷嘴(142)与所述筒体(11)和所述第二封头结构(13)连接位置之间的距离至少为200mm；
所述喷嘴(142)的出口朝向与所述筒体(11)的轴线方向相垂直设置。
10.根据权利要求9所述的丙酮氰醇低温反应器，其特征在于，沿所述筒体(11)的轴线方向，所述出液嘴(152)的设置位置满足：由所述喷嘴(142)输入物料至所述物料由所述出液嘴(152)输出的时间间隔至少为30min。
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