CN113578247A - 醋酸丁酯生产用酯化反应釜 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了醋酸丁酯生产用酯化反应釜，属于醋酸丁酯生产设备技术领域，包括固定底座与固定架，固定架上设置有循环反应装置，循环反应装置包括主体，主体两端设置有连接机构，固定架上设置有驱动机构，主体两端分别设置有磁性搅拌机构，主体两端分别设置有除水机构，主体外侧设置有加热机构。与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明的结构简单、使用方便，通过驱动机构调节主体的位置，通过加热装置将主体加热，通过磁性搅拌装置对反应溶液进行搅拌，通过除水机构对转移到上侧的反应室内的气体进行除水，本发明能够有效的提高酯化反应的反应速率，同时保证反应釜内酯化反应的连续进行。
Description
技术领域
本发明涉及醋酸丁酯生产设备技术领域，具体是醋酸丁酯生产用酯化反应釜。
背景技术
醋酸丁酯是一种优良的有机溶剂，广泛的应用与涂料、香料、制革、制药等行业。
现有的醋酸丁酯生产用酯化反应一般都是采用浓硫酸进行催化，酯化反应一般是可逆反应，传统的酯化技术是用酸和醇在酸（常为浓硫酸）催化下加热回流反应，浓硫酸主要的作用是催化剂和吸水剂，它可以将羧酸的羧基质子化，增强羧基碳的亲电性，使反应速率加快，也可以出去反应的副产物水，提高酯的产率。
现有的醋酸丁酯采用浓硫酸进行催化反应时，由于产物水的作用会稀释浓硫酸的浓度，导致浓硫酸的催化作用下降，进而导致酯化反应的速率降低，影响醋酸丁酯的生产效率。为此本领域技术人员提出了醋酸丁酯生产用酯化反应釜，以解决上述背景中提出的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供醋酸丁酯生产用酯化反应釜，旨在解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
醋酸丁酯生产用酯化反应釜，包括固定底座，所述固定底座一端设置有固定架，固定架上设置有循环反应装置，循环反应装置用于在酯化反应速率降低时更换反应容器并对反应溶液除水，循环反应装置包括主体，主体两侧设置有连接机构，连接机构用于将主体转动连接到固定架上，固定架一端设置有驱动机构，驱动机构用于驱动主体转动，主体两端分别设置有磁性搅拌机构，磁性搅拌机构用于在驱动机构转动主体后对主体靠近固定底座一侧的反应溶液进行搅拌，磁性搅拌机构一侧的主体上设置有除水机构，除水机构包括吸水罐，吸水罐内填充有吸水剂，吸水罐通过管件导通到主体内，管件上设置有抽气泵与电磁阀，主体外侧设置有加热机构，加热机构用于对主体进行加热。
作为本发明进一步的方案：所述主体内中部设置有隔板，隔板将主体分为两个相互对称的反应室，主体远离隔板一端设置有弧形罩。
作为本发明再进一步的方案：所述连接机构包括管套，主体两侧分别固定连接有管套，管套与固定架转动连接，管套靠近主体一侧设置有换向阀，换向阀通过导管导通到主体内，一侧管套固定连接有进料管，进料管导通到两侧反应室内，另一侧管套固定连接有出料管，出料管导通到两侧反应室内。
作为本发明再进一步的方案：所述驱动机构包括蜗轮，蜗轮固定连接在一侧管套上，蜗杆与蜗轮啮合，蜗杆转动连接在固定架上，蜗杆传动连接有驱动机，驱动机固定连接在固定架上。
作为本发明再进一步的方案：所述磁性搅拌机构包括外部驱动组件与内部搅拌组件，外部驱动组件用于驱动内部搅拌组件转动，外部驱动组件通过磁力与内部搅拌组件传动连接，内部搅拌组件用于搅拌反应溶液。
作为本发明再进一步的方案：所述外部驱动组件包括外壳体，外壳体固定连接在主体上，外壳体内固定连接有电机，电机输出端固定连接有第一永磁体。
作为本发明再进一步的方案：所述内部搅拌组件包括内壳体，内壳体固定连接在主体上，内壳体内侧转动连接有第二永磁体，第二永磁体两侧磁极与第一永磁体两侧磁极相互对应且极性相反，第二永磁体固定连接有转轴，转轴与内壳体转动连接，转轴上固定连接有搅拌叶。
作为本发明再进一步的方案：所述加热机构包括加热罩，加热罩固定连接在主体外侧。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明通过驱动机构的驱动机构带动蜗杆蜗轮转动调节主体的位置，通过加热装置的加热板将主体加热，加热上侧的反应室将溶液中的水分子蒸发出来，加热下侧的反应室保证酯化反应的必要温度，通过磁性搅拌装置对反应溶液进行搅拌，防止颠倒时溶液泄露，通过除水机构对转移到上侧的反应室内的气体进行除水，能够有效的提高酯化反应的反应速率，同时保证反应釜内酯化反应的连续进行，不会由于除水而导致反应的中断。
附图说明
图1为醋酸丁酯生产用酯化反应釜的结构示意图；
图2为醋酸丁酯生产用酯化反应釜中磁性搅拌机构的结构示意图；
图3为醋酸丁酯生产用酯化反应釜中除水机构的结构示意图；
图4为醋酸丁酯生产用酯化反应釜中主体的结构示意图；
图中：1-固定底座、2-固定架、3-循环反应装置、31-主体、32-连接机构、321-管套、322-换向阀、323-进料管、324-出料管、325-导管、33-驱动机构、331-蜗轮、332-蜗杆、333-驱动机、34-磁性搅拌机构、341-外部驱动组件、3411-外壳体、3412-电机、3413-第一永磁体、342-内部搅拌组件、3421-内壳体、3422-第二永磁体、3423-转轴、3424-搅拌叶、35-除水机构、351-吸水罐、352-管件、353-抽气泵、354-电磁阀、36-加热机构、361-加热罩、37-隔板、38-反应室、39-弧形罩。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本专利的技术方案作进一步详细地说明。
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
可以理解，本申请所使用的术语“第一”、“第二”等可在本文中用于描述各种元件，但除非特别说明，这些元件不受这些术语限制。这些术语仅用于将第一个元件与另一个元件区分。
结合图1-4，本发明的一个实施例提供了醋酸丁酯生产用酯化反应釜，结合图示的内容，该醋酸丁酯生产用酯化反应釜包括：固定底座1，所述固定底座1一端设置有固定架2，固定架2上设置有循环反应装置3，循环反应装置3用于在酯化反应速率降低时更换反应容器并对反应溶液除水，循环反应装置3包括主体31，主体31两侧设置有连接机构32，连接机构32用于将主体31转动连接到固定架2上，固定架2一端设置有驱动机构33，驱动机构33用于驱动主体31转动，主体31两端分别设置有磁性搅拌机构34，磁性搅拌机构34用于对反应溶液进行搅拌，磁性搅拌机构34一侧主体31上设置有除水机构35，除水机构35包括吸水罐351，吸水罐351内填充有吸水剂，吸水剂采用与其他反应物不产生反应的物质，吸水罐351通过管件352导通到主体31内，管件352上设置有抽气泵353与电磁阀354，除水机构35还可以采用冷凝器对主体31内的气体进行除水，主体31外侧设置有加热机构36，加热机构36用于对主体31进行加热，通过加热机构36将主体31加热，导致主体31内溶液温度升高，溶液中水分子析出，再通过除水机构35将水分子除去，浓硫酸的浓度升高，催化效率增高，由于浓硫酸具有吸水性，酯化反应过程中会产生一定的水，产生的水会被浓硫酸大量的吸收，浓硫酸的浓度降低，进而导致酯化反应速率降低，为提高浓硫酸的催化效率，需要对反应溶液中的浓硫酸进行除水，一般对浓硫酸进行除水是通过加热反应溶液的方式进行去除，现有技术中直接对气体反应产物进行除水，无法将浓硫酸中的水分去除，无法保证浓硫酸的浓度维持较高的水平，在进行连续的酯化反应时，反应溶液中会不断的添加醋酸和丁醇，反应溶液的热量基本用于酯化反应，无法对浓硫酸中的水分进行有效的去除，并且酯化反应产生的水也会影响浓硫酸的除水，要想对浓硫酸中的水分进行有效的去除，需要停止添加醋酸与丁醇到反应溶液内，同时对反应溶液进行加热，加热时会将浓硫酸中的水分蒸发，这样做会导致反应釜的酯化反应无法连续的进行，设置有两个反应室38的主体31能有效的解决这个问题，位于上侧的反应室38对反应溶液进行除水时，下侧的反应室38内反应溶液继续进行酯化反应，当下侧的反应室38内的浓硫酸浓度降低时，主体31转动使上下侧的反应室38颠倒，颠倒后的上侧反应室38内的反应溶液进行除水，而颠倒后的下侧的反应室38内的反应溶液进行酯化反应，由于下侧的反应室38内的浓硫酸的浓度升高，催化效率提升，使得主体31内的浓硫酸的催化效率维持在较高的水平，进而使得主体31内的酯化反应效率提升。
结合图1、图4，在本发明的一个实施例中，所述主体31内中部设置有隔板37，隔板37将主体31分为两个相互对称的反应室38，主体31远离隔板37一端设置有弧形罩39，且弧形罩39材料为非磁性材料，弧形罩39材料可采用陶瓷材质，磁性材料会对磁性搅拌机构34造成影响。
结合图1、图4，在本发明的一个实施例中，所述连接机构32包括管套321，主体31两侧分别固定连接有管套321，管套321与固定架2转动连接，管套321靠近主体31一侧设置有换向阀322，换向阀322通过导管325导通到主体31内，一侧管套321固定连接有进料管323，进料管323导通到两侧反应室38内，另一侧管套321固定连接有出料管324，出料管324导通到两侧反应室38内，通过导管325对两侧的反应室38进行进料与出料的操作，连接机构32还可以采用转轴直接与固定架2转动连接，再通过柔性的管道连接主体31两侧的反应室38，柔性的管道在主体31转动时跟随其转动，主体31回转时柔性管道再跟随其转动会来，同样能实现上料出料的操作。
结合图1，在本发明的一个实施例中，所述驱动机构33包括蜗轮331，蜗轮331固定连接在一侧管套321上，蜗杆332与蜗轮331啮合，蜗杆332转动连接在固定架2上，蜗杆332传动连接有驱动机333，驱动机333固定连接在固定架2上，驱动机构33还可以采用液压伸缩杆配合齿轮齿条带动主体31转动，在管套321上设置齿轮，在固定架2上设置齿条与液压伸缩杆，齿条与齿轮啮合，液压伸缩杆固定连接有齿条，液压伸缩杆伸缩带动齿条滑动，齿条带动齿轮转动，进而带动主体31转动，实现主体31的翻动，主体31转动的角度最大为180°，主体31带动除水机构35，连接机构32转动时，由于主体31进行180°的翻动，除水机构35与连接机构32的柔性管不会出现缠绕的情况，同时，主体31上的除水机构36、加热机构36、磁性搅拌机构34的电线等不会出现打结缠绕的情况。
结合图1、图2，在本发明的一个实施例中，所述磁性搅拌机构34包括外部驱动组件341与内部搅拌组件342，外部驱动组件341用于驱动内部搅拌组件342转动，内部搅拌组件342用于搅拌反应溶液，外部驱动组件341通过磁力驱动内部搅拌组件342转动，具有较好的密封性，能够配合主体31转动，防止转动时产生泄露。
结合图1、图2，在本发明的一个实施例中，所述外部驱动组件341包括外壳体3411，外壳体3411固定连接在弧形罩39上，外壳体3411内固定连接有电机3412，电机3412输出端固定连接有第一永磁体3413，第一永磁体3413可以替换为环形斜向排列的电磁铁，电磁铁用于驱动内部搅拌组件342的第二永磁体3422。外部驱动组件341还可以采用气动马达带动第一永磁体3413转动。
结合图1、图2，在本发明的一个实施例中，所述内部搅拌组件342包括内壳体3421，内壳体3421固定连接在弧形罩39上，内壳体3421内侧转动连接有第二永磁体3422，第二永磁体3422固定连接有转轴3423，转轴3423与内壳体3421转动连接，转轴3423上固定连接有搅拌叶3424，内部搅拌组件342的各个部件均采用抗腐蚀材料，例如陶瓷或搪瓷金属件，内部搅拌组件342还可以采用若干较小的永磁体排列到转盘上，转盘转动连接在内壳体3421上，永磁体的同一磁极朝向外部驱动组件341，外部驱动组件341通过电磁铁驱动永磁体带动转盘转动，进而带动转盘上的转轴3423与搅拌叶3424转动。
结合图1、图3，在本发明的一个实施例中，所述除水机构35包括吸水罐351，吸水罐351内填充有吸水剂，吸水剂采用与其他反应物不产生反应的物质，吸水罐351通过管件352导通到主体31内，管件352上设置有抽气泵353与电磁阀354，除水机构35还可以采用冷凝器对主体31内的气体进行除水。
结合图1，在本发明的一个实施例中，所述加热机构36包括加热罩361，加热罩361固定连接在主体31外侧，加热罩361为反应提供热量，同时为除水机构35提供热量，加热机构36还可以采用电热管或盘状的热水管进行加热。
本发明的工作原理是：首先，预先将定量的浓硫酸加入到主体31的反应室38内，通过进料管323向主体31内导入按比例混合好的醋酸与丁醇，醋酸与丁醇通过管件352与换向阀322的作用导向下侧反应室38内，启动加热机构36的加热罩361，同时启动下侧磁性搅拌机构34的电机3412，电机3412带动第一永磁体3413转动，第一永磁体3413通过磁力带动第二永磁体3422转动，第二永磁体3422带动转轴3423与搅拌叶3424转动，进而对主体31内的醋酸与丁醇以及浓硫酸进行搅拌，由于醋酸与浓硫酸具有一定的腐蚀性，一般的转动密封组件容易失效，而采用磁性搅拌机构34就不会存在这样的问题，反应釜内的反应物由气相状态从出料管324中导出，由于浓硫酸的吸水性，反应物中部分的水被浓硫酸吸收，浓硫酸的浓度降低，导致酯化反应的速率降低；
此时启动驱动机333，驱动机333带动蜗杆332转动，蜗杆332带动蜗轮331转动，蜗轮331带动管套321转动，管套321带动主体31转动，驱动机333将主体31转动180°后停止，主体31颠倒，将两侧换向阀322换向，同时启动下侧的磁性搅拌机构34，与此同时，主体31上侧的除水机构35上的电磁阀354开启，抽气泵353启动，抽气泵353将上侧反应室38内的气体导入吸水罐351内，吸水罐351内的吸水剂将反应室38内由于加热罩361加热析出的水分子吸收，浓硫酸的浓度变浓，此时上侧的反应室38内的酯化反应速率更高，一段时间后，驱动机构33将主体31再次颠倒回来，即可再次对上侧的反应室38内的反应液进行除水，除水后的能有效的提高酯化反应的速率，本发明能通过对主体31两侧的反应室38进行循环除水，既保证反应速率，又能保证反应的持续进行。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
Claims (8)
1.醋酸丁酯生产用酯化反应釜，包括固定底座，其特征在于，所述固定底座一端设置有固定架，固定架上设置有循环反应装置，循环反应装置用于在酯化反应速率降低时更换反应容器并对反应溶液除水，循环反应装置包括主体，主体两侧设置有连接机构，连接机构用于将主体转动连接到固定架上，固定架一端设置有驱动机构，驱动机构用于驱动主体转动，主体两端分别设置有磁性搅拌机构，磁性搅拌机构用于在驱动机构转动主体后对主体靠近固定底座一侧的反应溶液进行搅拌，磁性搅拌机构一侧的主体上设置有除水机构，除水机构包括吸水罐，吸水罐内填充有吸水剂，吸水罐通过管件导通到主体内，管件上设置有抽气泵与电磁阀，主体外侧设置有加热机构，加热机构用于对主体进行加热。
2.根据权利要求1所述的醋酸丁酯生产用酯化反应釜，其特征在于，所述主体内中部设置有隔板，隔板将主体分为两个相互对称的反应室，主体远离隔板一端设置有弧形罩。
3.根据权利要求2所述的醋酸丁酯生产用酯化反应釜，其特征在于，所述连接机构包括管套，主体两侧分别固定连接有管套，管套与固定架转动连接，管套靠近主体一侧设置有换向阀，换向阀通过导管导通到主体内，一侧管套固定连接有进料管，进料管导通到两侧反应室内，另一侧管套固定连接有出料管，出料管导通到两侧反应室内。
4.根据权利要求1所述的醋酸丁酯生产用酯化反应釜，其特征在于，所述驱动机构包括蜗轮，蜗轮固定连接在一侧管套上，蜗杆与蜗轮啮合，蜗杆转动连接在固定架上，蜗杆传动连接有驱动机，驱动机固定连接在固定架上。
5.根据权利要求1所述的醋酸丁酯生产用酯化反应釜，其特征在于，所述磁性搅拌机构包括外部驱动组件与内部搅拌组件，外部驱动组件用于驱动内部搅拌组件转动，外部驱动组件通过磁力与内部搅拌组件传动连接，内部搅拌组件用于搅拌反应溶液。
6.根据权利要求5所述的醋酸丁酯生产用酯化反应釜，其特征在于，所述外部驱动组件包括外壳体，外壳体固定连接在主体上，外壳体内固定连接有电机，电机输出端固定连接有第一永磁体。
7.根据权利要求6所述的醋酸丁酯生产用酯化反应釜，其特征在于，所述内部搅拌组件包括内壳体，内壳体固定连接在主体上，内壳体内侧转动连接有第二永磁体，第二永磁体两侧磁极与第一永磁体两侧磁极相互对应且极性相反，第二永磁体固定连接有转轴，转轴与内壳体转动连接，转轴上固定连接有搅拌叶。
8.根据权利要求1所述的醋酸丁酯生产用酯化反应釜，其特征在于，所述加热机构包括加热罩，加热罩固定连接在主体外侧。
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