CN113967455A - 一种甲烷氢氯化反应器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及反应器技术领域，尤其是涉及一种甲烷氢氯化反应器，包括筒体，所述筒体的上下两端分别固定有上封盖和下封盖，所述上封盖的顶端固定有电机，所述电机的输出端固定有转轴，所述转轴依次穿过连通件、转盘和下封盖并延伸到油箱的顶端，所述下封盖的顶端均匀固定有多个U形换热管，所述U形换热管呈环状均匀分布在下封盖的顶端，所述U形换热管与进料管间隔布置。本发明通过电机带动转盘上的进料管转动，实现对氯气的浓度在筒体内进行均匀布置，防止因局部氯气的浓度过高而将甲烷还原为碳和盐酸，造成原料的浪费；在转盘带动进料管转动的同时，进料管对筒体内的原料进行搅拌，避免了原料反应不充分，效率低的问题。

Description

一种甲烷氢氯化反应器
技术领域
本发明涉及反应器技术领域，尤其是涉及一种甲烷氢氯化反应器。
背景技术
公开号CN110947354A的一种甲烷氢氯化反应器，包括从上至依次固定连接的上封头、壳体、下封头，所述上封头上部设有进料管，下封头底部设有出料管，还包括，上封板，固定连接于所述壳体上端；下封板，固定连接于所述壳体下端；进液管，固定连接于壳体下部、位于下封板上方；出液管，固定连接于壳体上部、位于上封板下方；多根换热管，两端分别固定连接于上封板、下封板，用于连通上封头、下封头的内腔；该发明适用于利用甲醇法生产甲烷氯化物，无法适用于热氯化法生产甲烷氯化物，而在热氯化法生产甲烷氯化物过程中，氯气具有强氧化性，由于局部氯气的浓度过高会将甲烷还原为碳和盐酸，造成原料的浪费；由于原料的密度不同，且反应生成的甲烷氯化物的品类较多，多种物质在反应器内沉积，造成原料反应不充分，效率低。
发明内容
本发明以解决局部氯气的浓度过高会将甲烷还原为碳和盐酸，造成原料的浪费；原料反应不充分，效率低的问题，提出了一种甲烷氢氯化反应器。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种甲烷氢氯化反应器，包括上封盖、下封盖、筒体、U形换热管和连通件，所述筒体的上下两端分别通过螺纹连接有上封盖和下封盖，所述上封盖的顶端固定有电机，所述上封盖的侧面布置有两个进料口，两个所述进料口对称布置，所述进料口通过通道与连通件连通，所述下封盖的底端固定有油箱，所述电机的输出端固定有转轴，所述转轴依次穿过连通件、转盘和下封盖并延伸到油箱的顶端，所述转盘的底端固定有多个进料管，所述下封盖的顶端均匀固定有多个U形换热管，通过U形换热管呈环状均匀分布在下封盖的顶端，提高换热效率，避免换热不均匀导致原料反应不充分，通过向U形换热管内通入热油，利用热油的热能激发氯气，生成氯自由基，进而实现甲烷在热氯化条件下生产甲烷氯化物，所述U形换热管与进料管间隔布置，避免转盘带动进料管转动时与U形换热管发生干涉。
本发明通过电机带动转盘上的进料管转动，实现对氯气的浓度在筒体内进行均匀布置，防止因局部氯气的浓度过高而将甲烷还原为碳和盐酸，造成原料的浪费；在转盘带动进料管转动的同时，进料管对筒体内的原料进行搅拌，避免了原料反应不充分，效率低的问题。
作为本发明的一种具体实施方式，通过在转轴内部设置有一号管道、二号管道和多个连接管，方便不同原料从一号管道和二号管道进入筒体内部，由于转轴在转动，通过多个连接管沿一号管道与二号管道的圆周方向均匀布置，方便连接管与连通件之间在转动过程中依旧能连通，避免无法通过一号管道与二号管道进料。
作为本发明的一种具体实施方式，所述连通件包括上部分和下部分，所述上部分为矩形且上部分的一侧设置有连通槽，所述连通槽与连接管连通，所述连通槽远离连接管的一端通过通道与进料口连通，所述上部分和下部分的结构相同，两者的区别在于，所述上部分和下部分的连通槽对称布置，且上部分和下部分的连通槽分别与一号管道和二号管道连通。
本发明在转轴转动过程中，通过连通件的连通槽与连接管间断连通，实现连通槽与一号管道与二号管道连通，进而实现不同原料能分别从一号管道和二号管道持续进入筒体内部，防止原料在一号管道与二号管道内混合，由于局部氯气的浓度过高而将甲烷还原为碳和盐酸，造成原料的浪费且由于碳的产生会堵塞一号管道与二号管道，进而影响进料。
作为本发明的一种具体实施方式，所述上封盖和下封盖与筒体螺纹连接处设置有封槽，所述封槽内装填有密封液体，密封液可使用饱和食盐水，一方面由于在甲烷的氢氯化反应中会生成副产品盐酸，盐酸的腐蚀性不利于橡胶类密封圈的使用，另一方面防止氯气因为饱和食盐水氯离子浓度较大，导致可逆反应
Figure BDA0003284236620000021
平衡逆向移动，氯气溶于水中，进而减少氯气的量，使甲烷反应不充分。
作为本发明的一种具体实施方式，所述转盘上均匀布置有进料孔，所述进料孔与进料管的位置相对应，所述进料孔分为一组孔和二组孔，所述一组孔内部设置的进料孔之间相互连通，所述二组孔内部设置的进料孔之间相互连通，通过一组孔与一号管道连通，所述二组孔与二号管道连通，进一步实现不同原料能分别从一号管道和二号管道持续进入筒体内部，避免原料在一号管道与二号管道内混合。
作为本发明的一种具体实施方式，所述下封盖上设置有出料口，所述下封盖内设置有与U形换热管连通的油路，所述下封盖的侧面活动连接有插杆，所述下封盖的内部设置有加热槽，所述插杆能够使加热槽和U形换热管不同时与油路连通或者关闭。
作为本发明的一种具体实施方式，所述插杆包括封头、连接杆和推杆，所述封头与连接杆的一端固定，所述连接杆远离封头的一端固定有推杆，所述推杆远离连接杆的一端延伸至下封盖的外部。
作为本发明的一种具体实施方式，通过封头和推杆与油路相配合，能对油路进行密封，通过连接杆的直径小于油路的直径，当封头封住加热槽的进油端使，油路内的热油能沿连接杆与油路间的间隙流动，避免热油无法进入U形换热管。
由于在反应过程中会出现盐酸，在取出甲烷氯化物时，下封盖上的出料口会出现局部温度低于盐酸的腐蚀露点的情况，导致露点腐蚀的发生，严重影响设备的使用寿命，本发明通过人为拉动插杆，使封头向右端移动，进而阻挡U形换热管的进油口，使油路与加热槽的进油端连通，加热槽对下封盖进行加热，使下封盖上的出料口的温度高于盐酸的腐蚀露点，进而避免腐蚀现象发生。
作为本发明的一种具体实施方式，所述进料管的表面均匀布置有多个通孔，方便原料通过通孔进入筒体。
作为本发明的一种具体实施方式，所述油箱内转动连接有铰龙，所述铰龙与转轴固定连接，所述铰龙上缠绕有加热丝，加热丝用于油箱内的油进行加热，所述油箱的顶端通过油路与U形换热管和加热槽的进油端连通，所述油箱的底端通过油管与U形换热管和加热槽的出油端连通，本发明通过电机带动转轴转动，进而带动铰龙转动，铰龙将油箱内的热油挤入U形换热管或者加热槽，热油进入U形换热管内形成热交换，为原料的反应提供能量，热油进入加热槽内对下封盖进行加热，避免盐酸的腐蚀露点出现，进而使腐蚀现象发生。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、通过电机带动转盘上的进料管转动，实现对氯气的浓度在筒体内进行均匀布置，防止因局部氯气的浓度过高而将甲烷还原为碳和盐酸，造成原料的浪费；在转盘带动进料管转动的同时，进料管对筒体内的原料进行搅拌，避免了原料反应不充分，效率低的问题；通过U形换热管呈环状均匀分布在下封盖的顶端，提高换热效率，避免换热不均匀导致原料反应不充分，通过向U形换热管内通入热油，利用热油的热能激发氯气，生成氯自由基，进而实现甲烷在热氯化条件下生产甲烷氯化物，通过U形换热管与进料管间隔布置，避免转盘带动进料管转动时与U形换热管发生干涉。
2、本发明在转轴转动过程中，通过连通件的连通槽与连接管间断连通，实现连通槽与一号管道与二号管道连通，进而实现不同原料能分别从一号管道和二号管道持续进入筒体内部，防止原料在一号管道与二号管道内混合，由于局部氯气的浓度过高而将甲烷还原为碳和盐酸，造成原料的浪费且由于碳的产生会堵塞一号管道与二号管道，进而影响进料。
3、本发明通过人为拉动插杆，使封头向右端移动，进而阻挡U形换热管的进油口，使油路与加热槽的进油端连通，使下封盖上的出料口的温度高于盐酸的腐蚀露点，进而避免腐蚀现象发生。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，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。
图1为本发明的正面剖视图；
图2为本发明的图1中A-A出剖视图；
图3为本发明的图1中B-B处剖视图；
图4为本发明的图1中C-C处剖视图。
附图标记说明：上封盖1、封槽11、下封盖2、出料口21、油路22、插杆23、封头231、连接杆232、推杆233、加热槽24、U形换热管25、筒体3、转盘31、进料孔311、一组孔312、二组孔313、进料管32、通孔321、连通件4、上部分41、连通槽411、下部分42、电机5、转轴51、一号管道511、二号管道512、连接管513、进料口6、油箱7、铰龙71、加热丝72。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语"中心"、"纵向"、"横向"、"长度"、"宽度"、"厚度"、"上"、"下"、"前"、"后"、"左"、"右"、"竖直"、"水平"、"顶"、"底"、"内"、"外"、"顺时针"、"逆时针"等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，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，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语"第一"、"第二"仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有"第一"、"第二"的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本发明的描述中，"多个"的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。此外，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
请参阅图1至图4，本发明提供一种技术方案：
一种甲烷氢氯化反应器，包括上封盖1、下封盖2、筒体3、U形换热管25和连通件4，所述筒体3的上下两端分别通过螺纹连接有上封盖1和下封盖2，所述上封盖1的顶端固定有电机5，所述上封盖1的侧面布置有两个进料口6，两个所述进料口6对称布置，所述进料口6通过通道与连通件4连通，所述下封盖2的底端固定有油箱7，所述电机5的输出端固定有转轴51，所述转轴51依次穿过连通件4、转盘31和下封盖2并延伸到油箱7的顶端，所述转盘31的底端固定有多个进料管32，所述下封盖2的顶端均匀固定有多个U形换热管25，通过U形换热管25呈环状均匀分布在下封盖2的顶端，提高换热效率，避免换热不均匀导致原料反应不充分，通过向U形换热管25内通入热油，利用热油的热能激发氯气，生成氯自由基，进而实现甲烷在热氯化条件下生产甲烷氯化物，所述U形换热管25与进料管32间隔布置，避免转盘31带动进料管32转动时与U形换热管25发生干涉。
本发明通过电机5带动转盘31上的进料管32转动，实现对氯气的浓度在筒体3内进行均匀布置，防止因局部氯气的浓度过高而将甲烷还原为碳和盐酸，造成原料的浪费；在转盘31带动进料管32转动的同时，进料管32对筒体3内的原料进行搅拌，避免了原料反应不充分，效率低的问题。
作为本发明的一种具体实施方式，通过在转轴51内部设置有一号管道511、二号管道512和多个连接管513，方便不同原料从一号管道511和二号管道512进入筒体3内部，由于转轴51在转动，通过多个连接管513沿一号管道511与二号管道512的圆周方向均匀布置，方便连接管513与连通件4之间在转动过程中依旧能连通，避免无法通过一号管道511与二号管道512进料。
作为本发明的一种具体实施方式，所述连通件4包括上部分41和下部分42，所述上部分41为矩形且上部分41的一侧设置有连通槽411，所述连通槽411与连接管513连通，所述连通槽411远离连接管513的一端通过通道与进料口6连通，所述上部分41和下部分42的结构相同，两者的区别在于，所述上部分41和下部分42的连通槽411对称布置，且上部分41和下部分42的连通槽411分别与一号管道511和二号管道512连通。
本发明在转轴51转动过程中，通过连通件4的连通槽411与连接管513间断连通，实现连通槽411与一号管道511与二号管道512连通，进而实现不同原料能分别从一号管道511和二号管道512持续进入筒体3内部，防止原料在一号管道511与二号管道512内混合，由于局部氯气的浓度过高而将甲烷还原为碳和盐酸，造成原料的浪费且由于碳的产生会堵塞一号管道511与二号管道512，进而影响进料。
作为本发明的一种具体实施方式，所述上封盖1和下封盖2与筒体3螺纹连接处设置有封槽11，所述封槽11内装填有密封液体，密封液可使用饱和食盐水，一方面由于在甲烷的氢氯化反应中会生成副产品盐酸，盐酸的腐蚀性不利于橡胶类密封圈的使用，另一方面防止氯气因为饱和食盐水氯离子浓度较大，导致可逆反应
Figure BDA0003284236620000061
平衡逆向移动，氯气溶于水中，进而减少氯气的量，使甲烷反应不充分。
作为本发明的一种具体实施方式，所述转盘31上均匀布置有进料孔311，所述进料孔311与进料管32的位置相对应，所述进料孔311分为一组孔312和二组孔313，所述一组孔312与所述二组孔313内部相互连通，通过一组孔312与一号管道511连通，所述二组孔313通过一组孔312与二号管道512连通，进一步实现不同原料能分别从一号管道511和二号管道512持续进入筒体3内部，避免原料在一号管道511与二号管道512内混合。
作为本发明的一种具体实施方式，所述下封盖2上设置有出料口21，所述下封盖2内设置有与U形换热管25连通的油路22，所述下封盖2的侧面活动连接有插杆23，所述下封盖2的内部设置有加热槽24，所述插杆23能够使加热槽24和U形换热管25不同时与油路22连通或者关闭。
作为本发明的一种具体实施方式，所述插杆23包括封头231、连接杆232和推杆233，所述封头231与连接杆232的一端固定，所述连接杆232远离封头231的一端固定有推杆233，所述推杆233远离连接杆232的一端延伸至下封盖2的外部。
作为本发明的一种具体实施方式，通过封头231和推杆233与油路22相配合，能对油路22进行密封，通过连接杆232的直径小于油路22的直径，当封头231封住加热槽24的进油端使，油路22内的热油能沿连接杆232与油路22间的间隙流动，避免热油无法进入U形换热管25。
由于在反应过程中会出现盐酸，在取出甲烷氯化物时，下封盖2上的出料口21会出现局部温度低于盐酸的腐蚀露点的情况，导致露点腐蚀的发生，严重影响设备的使用寿命，本发明通过人为拉动插杆23，使封头231向右端移动，进而阻挡U形换热管25的进油口，使油路22与加热槽24的进油端连通，加热槽24对下封盖2进行加热，使下封盖2上的出料口21的温度高于盐酸的腐蚀露点，进而避免腐蚀现象发生。
作为本发明的一种具体实施方式，所述进料管32的表面均匀布置有多个通孔321，方便原料通过通孔321进入筒体3。
作为本发明的一种具体实施方式，所述油箱7内转动连接有铰龙71，所述铰龙71与转轴51固定连接，所述铰龙71上缠绕有加热丝72，加热丝72用于油箱7内的油进行加热，所述油箱7的顶端通过油路22与U形换热管25和加热槽24的进油端连通，所述油箱7的底端通过油管与U形换热管25和加热槽24的出油端连通，本发明通过电机5带动转轴51转动，进而带动铰龙71转动，铰龙71将油箱7内的热油挤入U形换热管25或者加热槽24，热油进入U形换热管25内形成热交换，为原料的反应提供能量，热油进入加热槽24内对下封盖2进行加热，避免盐酸的腐蚀露点出现，进而使腐蚀现象发生。
工作原理：通过工作人员打开电机5，电机5带动转轴51转动，进而带动铰龙71转动，铰龙71将油箱7内的热油挤入U形换热管25，热油流经U形换热管25为筒体3进行预加热，接着从进料口6注入原料，原料进入连通件4上的连通槽411，通过连通件4和转轴51的特殊设计，实现在电机5转动的同时，不同原料能分别从一号管道511和二号管道512持续进入转盘31，再从转盘31底端的进料管32进入筒体3内部，防止原料在一号管道511与二号管道512内混合，由于局部氯气的浓度过高而将甲烷还原为碳和盐酸，造成原料的浪费且由于碳的产生会堵塞一号管道511与二号管道512，进而影响进料；由于电机5在转动，转轴51上的转盘31带动进料管32在筒体3内部转动，利用进料管32对原料进行搅拌，实现原料的均匀分布，一方面避免了原料反应不充分，效率低的问题，另一方面避免局部氯气的浓度过高而将甲烷还原为碳和盐酸，造成原料的浪费；在取出甲烷氯化物时，通过人为拉动插杆23，使封头231向右端移动，进而阻挡U形换热管25的进油口，使油路22与加热槽24的进油端连通，加热槽24对下封盖2进行加热，使下封盖2上的出料口21的温度高于盐酸的腐蚀露点，进而避免盐酸的腐蚀现象发生。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种甲烷氢氯化反应器，包括上封盖(1)、下封盖(2)、筒体(3)、U形换热管(25)和连通件(4)，其特征在于：所述筒体(3)的上下两端分别通过螺纹连接有上封盖(1)和下封盖(2)，所述上封盖(1)的顶端固定有电机(5)，所述上封盖(1)的侧面布置有两个进料口(6)，两个所述进料口(6)对称布置，所述进料口(6)通过通道与连通件(4)连通，所述下封盖(2)的底端固定有油箱(7)，所述电机(5)的输出端固定有转轴(51)，所述转轴(51)依次穿过连通件(4)、转盘(31)和下封盖(2)并延伸到油箱(7)的顶端，所述转盘(31)的底端固定有多个进料管(32)，所述下封盖(2)的顶端均匀固定有多个U形换热管(25)，所述U形换热管(25)呈环状均匀分布在下封盖(2)的顶端，所述U形换热管(25)与进料管(32)间隔布置。
2.根据权利要求1所述的一种甲烷氢氯化反应器，其特征在于：所述转轴(51)内部设置有一号管道(511)、二号管道(512)和多个连接管(513)，多个所述连接管(513)沿一号管道(511)与二号管道(512)的圆周方向均匀布置。
3.根据权利要求1所述的一种甲烷氢氯化反应器，其特征在于：所述连通件(4)包括上部分(41)和下部分(42)，所述上部分(41)为矩形且上部分(41)的一侧设置有连通槽(411)，所述连通槽(411)与连接管(513)连通，所述连通槽(411)远离连接管(513)的一端通过通道与进料口(6)连通，所述上部分(41)和下部分(42)的结构相同，两者的区别在于，所述上部分(41)和下部分(42)的连通槽(411)对称布置，且上部分(41)和下部分(42)的连通槽(411)分别与一号管道(511)和二号管道(512)连通。
4.根据权利要求1所述的一种甲烷氢氯化反应器，其特征在于：所述上封盖(1)和下封盖(2)与筒体(3)螺纹连接处设置有封槽(11)，所述封槽(11)内装填有密封液体。
5.根据权利要求1所述的一种甲烷氢氯化反应器，其特征在于：所述转盘(31)上均匀布置有进料孔(311)，所述进料孔(311)与进料管(32)的位置相对应，所述进料孔(311)分为一组孔(312)和二组孔(313)，所述一组孔(312)内的进料孔(311)之间相互连通，所述二组孔(313)内的进料孔(311)之间相互连通，所述一组与一号管道(511)连通，所述二组与二号管道(512)连通。
6.根据权利要求4所述的一种甲烷氢氯化反应器，其特征在于：所述下封盖(2)上设置有出料口(21)，所述下封盖(2)内设置有与U形换热管(25)连通的油路(22)，所述下封盖(2)的侧面活动连接有插杆(23)，所述下封盖(2)的内部设置有加热槽(24)，所述插杆(23)能够使加热槽(24)和U形换热管(25)不同时与油路(22)连通或者关闭。
7.根据权利要求6所述的一种甲烷氢氯化反应器，其特征在于：所述插杆(23)包括封头(231)、连接杆(232)和推杆(233)，所述封头(231)与连接杆(232)的一端固定，所述连接杆(232)远离封头(231)的一端固定有推杆(233)，所述推杆(233)远离连接杆(232)的一端延伸至下封盖(2)的外部。
8.根据权利要求7所述的一种甲烷氢氯化反应器，其特征在于：所述封头(231)和推杆(233)与油路(22)相配合，所述连接杆(232)的直径小于油路(22)的直径。
9.根据权利要求1所述的一种甲烷氢氯化反应器，其特征在于：所述进料管(32)的表面均匀布置有多个通孔(321)。
10.根据权利要求1所述的一种甲烷氢氯化反应器，其特征在于：所述油箱(7)内转动连接有铰龙(71)，所述铰龙(71)与转轴(51)固定连接，所述铰龙(71)上缠绕有加热丝(72)，所述油箱(7)的顶端通过油路(22)与U形换热管(25)和加热槽(24)的进油端连通，所述油箱(7)的底端通过油路(22)与U形换热管(25)和加热槽(24)的出油端连通。
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