CN114130331A - 固相羧化用的具有高搅拌效率的反应釜结构 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种固相羧化用的具有高搅拌效率的反应釜结构，包括釜体和釜盖，釜盖上设有伸入到釜体内的搅拌装置，釜体上设有进料口和出料口，釜体外侧设有分别连通进料口和出料口的第一保压腔和第二保压腔，第一保压腔和第二保压腔内均设有压力监测装置，第一保压腔连通设有增压射流装置，第二保压腔连通设有缓冲腔，釜体内还设有加热装置和冷却装置；进料口和出料口上分别设有第一控制阀门，增压射流装置和第一保压腔之间设有第二控制阀门，缓冲腔和第二保压腔连通设有第三控制阀门。本发明的好处是能够提供连续的反应操作，无需泄压停机就能向反应釜内补充物料，提高反应质量和产品收率；搅拌装置的稳定性高，提高搅拌质量。

Description

固相羧化用的具有高搅拌效率的反应釜结构
技术领域
本申请涉及反应釜技术领域，尤其涉及一种固相羧化用的具有高搅拌效率的反应釜结构。
背景技术
对羟基苯甲酸即PHBA是一种重要的有机合成原料，因其独特的羟基及羧基官能团，成为有机化学原料中应用最广的材料之一，在医药、农药、食品、电子通信、高分子材料工业等领域广泛应用。近年来，国内外市场对PHBA的需求量巨大。现有PHBA生产工艺较为落后，操作复杂、产率低、能耗大且废水生产量大。此外，随着社会的不断发展，相关下游行业对高纯度、低色度、高稳定性PHBA的需求日益增加。为了在高端电子化学品方向实现突破，在制造业创新升级、绿色转型的大背景下，开发一种PHBA高效绿色合成技术已成为PHBA行业的重要研究内容。提高羧化反应速度及转化率、改进粗产品纯化技术、研究废水处理及资源化利用是PHBA高效绿色合成的关键研究内容。
为保证羧化反应的连续稳定进行，除了催化剂优化外，反应装置的改进也非常重要。目前使用的羧化反应装置为间歇式反应釜，产品收率低且质量不稳定。此外，反应釜内搅拌器结构设计不合理，不仅设备容易损坏，还导致搅拌效率及搅拌质量不高的问题，从而造成羧化反应转化率较低。
针对现有技术的上述不足，本申请设计了一种固相羧化用的具有高搅拌效率的反应釜结构，将现有间接式搅拌反应装置改进连续操作式反应釜，取代传统的间歇式反应釜工艺，生产装置可连续投入原物料，大幅提高反应速度及转化率，有效解决目前PHBA生产工艺复杂且效率低的技术难题，从而提高搅拌效率及搅拌质量。
发明内容
基于现有技术中的上述不足，本发明提供了一种固相羧化用的具有高搅拌效率的反应釜结构，能够提供连续的反应操作，提高反应质量和产品收率。
本发明的另一个目的是提供了一种具有稳定性高的搅拌装置，提高搅拌质量。
为了实现上述发明目的，本发明采用以下技术方案。
一种固相羧化用的具有高搅拌效率的反应釜结构，包括釜体和釜盖，釜盖上设有伸入到釜体内的搅拌装置，釜体上设有进料口和出料口，釜体外侧设有分别连通进料口和出料口的第一保压腔和第二保压腔，第一保压腔和第二保压腔内均设有压力监测装置，第一保压腔连通设有增压射流装置，第二保压腔连通设有缓冲腔，釜体内还设有加热装置和冷却装置；进料口和出料口上分别设有第一控制阀门，增压射流装置和第一保压腔之间设有第二控制阀门，缓冲腔和第二保压腔连通设有第三控制阀门。
本申请通过第一保压腔和第二保压腔形成和反应釜内压力接近的过渡空腔，在反应釜内的反应完成后可以通过向第一保压腔内注液来提供补充物料，补充物料在进入到第一保压腔时通过增压射流装置来保证补充物料时第一保压腔的压力不会降低，在增压射流装置射出物料时，第二控制阀门打开，第一控制阀门打开，第三控制阀门关闭，补充物料从第一保压腔在压力作用下流动到反应釜内，起到补充加料的作用，而由于第二保压腔内的压力较小，反应完的物料被负压吸引到第二保压腔内，在第二阀门关闭补充物料时，第二保压腔内的压强较大，此时第三控制阀门打开，第二保压腔内的物料流出到缓冲腔进行泄压出料，在第二保压腔内的压强低于反应釜内压强时，第三控制阀门关闭；增压射流装置的补充物料高压射出和补入交替进行，在补料时搅拌装置停止，通过第一保压腔和第二保压腔的设置，能够维持物料反应压强时持续补料，无需停机作业，因此能够提供连续的反应操作，提高反应质量和产品收率。
作为优选，第一保压腔和第二保压腔呈环形环绕设置在釜体外侧，第一保压腔和第二保压腔呈上下分布。提高第一保压腔和第二保压腔的结构可靠性。
作为优选，增压射流装置包括增压活塞杆、管体和物料进口，物料进口上设有第四控制阀门；增压活塞杆滑动设置在管体内，管体和第一保压腔连通，物料进口设置在管体朝向第一保压腔的一端，增压活塞杆配备有动力机构。增压射流装置通过增压活塞杆提高压力，使物料能够填充到高压的第一保压腔内，进而能够补充到反应釜内，实现反应釜的不泄压上料，实现物料的连续反应，提高反应质量。
作为优选，管体包括直线形的增压段和位于增压段末端的过渡段，过渡段的外端和第一保压腔相切，增压活塞杆和增压段滑动配合。直线增压段能够提高增压射流装置的增压可靠性，使物料可靠填充。
作为优选，搅拌装置包括搅拌电机和搅拌架，搅拌架伸入到釜体内，搅拌电机位于釜盖外侧，搅拌电机和搅拌架连接，搅拌架包括转动连接在釜盖上的搅拌轴，搅拌轴外侧设有径向搅拌桨和轴向搅拌桨，釜体内设有配合搅拌轴下端的转动座。搅拌电机带动搅拌架转动完成物料搅拌，轴向搅拌桨和径向搅拌桨协同作用，实现功能分区，提高搅拌效率和可靠性；提高搅拌稳定性，提高搅拌质量。
作为优选，径向搅拌桨包括搅拌横杆，搅拌横杆上设有若干道搅拌槽，搅拌槽沿搅拌横杆的轴线设置，搅拌槽设有两个不同的宽度尺寸，两种宽度尺寸的搅拌槽交替设置。提高径向搅拌的搅拌效果。
作为优选，轴向搅拌桨沿搅拌轴轴线上设有三组，相邻组的轴线搅拌桨之间设有至少两组径向搅拌桨。起到可靠的径向搅拌和轴向搅拌的作用。
作为优选，搅拌轴的轴线截面形状为轴对称形状的波浪形，搅拌轴的下端为半球面，轴向搅拌桨设置在搅拌轴向外凸起的曲面上。搅拌轴的外侧起到轴向导向的作用，减小轴向上的物料流动阻力，提高搅拌效率。
本发明具有如下有益效果：能够提供连续的反应操作，无需泄压停机就能向反应釜内补充物料，提高反应质量和产品收率；搅拌装置的稳定性高，提高搅拌质量。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
图2是本发明的俯视图。
图3是本发明中径向搅拌桨的横截面示意图。
图中：釜体1 釜盖2 第一保压腔3 第二保压腔4 压力监测装置5 缓冲腔6加热装置7 冷却装置8 第一控制阀门9 第二控制阀门10 第三控制阀门11 增压射流装置12 物料进口120 第四控制阀门121 动力机构13 管体14 增压段15 过渡段16搅拌电机17 搅拌轴18 径向搅拌桨19 轴向搅拌桨20 转动座21 搅拌横杆23 搅拌槽24 射流孔25。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行进一步的阐述。
实施例，
如图1到图3所示，一种固相羧化用的具有高搅拌效率的反应釜结构，包括釜体1和釜盖2，釜体1和釜盖2可拆卸密封连接。釜盖2上设有伸入到釜体1内的搅拌装置，釜体1上设有进料口和出料口，釜体1外侧设有分别连通进料口和出料口的第一保压腔3和第二保压腔4，第一保压腔3和第二保压腔4内均设有压力监测装置5，第一保压腔3连通设有增压射流装置12，第二保压腔4连通设有缓冲腔6，釜体1内还设有加热装置7、冷却装置8和密封装置；进料口和出料口上分别设有第一控制阀门9，增压射流装置12和第一保压腔3之间设有第二控制阀门10，缓冲腔6和第二保压腔4连通设有第三控制阀门11。第一保压腔3和第二保压腔4呈环形环绕设置在釜体1外侧，第一保压腔3和第二保压腔4呈上下分布。增压射流装置12包括增压活塞杆、管体14和物料进口120，物料进口120设有第四控制阀门121。增压活塞杆滑动设置在管体14内，管体14和第一保压腔3连通，物料进口120设置在管体14朝向第一保压腔3的一端，物料进口120可通过管道连通预加热的物料。增压活塞杆配备有动力机构13。动力机构13可采用液压缸，管体14包括直线形的增压段15和位于增压段15末端的过渡段16，过渡段16的外端和第一保压腔3相切，增压活塞杆和增压段15滑动配合。
搅拌装置包括搅拌电机17和搅拌架，搅拌架伸入到釜体1内，搅拌电机17位于釜盖2外侧，搅拌电机17和搅拌架连接，搅拌架包括转动连接在釜盖2上的搅拌轴18，搅拌轴18外侧设有径向搅拌桨19和轴向搅拌桨20，搅拌轴18的下端为半球面，釜体1内设有配合搅拌轴18下端的转动座21。径向搅拌桨19包括搅拌横杆23，搅拌横杆23上设有若干道搅拌槽24，搅拌槽24沿搅拌横杆23的轴线设置，搅拌槽24设有两个不同的宽度尺寸，两种宽度尺寸的搅拌槽24交替设置。同种宽度尺寸的搅拌槽24相对设置，实施例中，宽度尺寸较大的搅拌大槽设有两条，两条搅拌大槽连线水平；宽度尺寸较小的搅拌小槽设有两条，搅拌小槽和搅拌大槽间隔四十五度搅拌横杆23的圆心角，搅拌小槽之间设有若干个射流孔25，搅拌横杆23搅拌时，物料能够经射流孔25完成两个搅拌小槽之间的连通，因此流通截面的直径减小，因此会形成射流，提高搅拌效果。搅拌轴18的轴线截面形状为轴对称形状的波浪形，轴向搅拌桨20设置在搅拌轴18向外凸起的曲面上。轴向搅拌桨20沿搅拌轴18轴线上设有三组，相邻组的轴向搅拌桨之间设有两组径向搅拌桨19。
本申请通过第一保压腔3和第二保压腔4形成和反应釜内压力接近的过渡空腔，在反应釜内的反应完成后可以通过向第一保压腔3内注液来提供补充物料，补充物料在进入到第一保压腔3时通过增压射流装置12来保证补充物料时第一保压腔3的压力不会降低，在增压射流装置12射出物料时，第四控制阀门121关闭，第二控制阀门10打开，第一控制阀门9打开，第三控制阀门11关闭，补充物料从第一保压腔3在压力作用下流动到反应釜内，起到补充加料的作用，而由于第二保压腔4内的压力较小，反应完的物料被负压吸引到第二保压腔4内；在第二阀门关闭补充物料时，第四阀门打开，增压射流装置12内负压吸入补充物料，第二保压腔4内的压强较大，此时第三控制阀门11打开，第二保压腔4内的物料流出到缓冲腔6进行泄压出料，在第二保压腔4内的压强低于反应釜内压强时，第三控制阀门11关闭；增压射流装置12的补充物料补入和高压射出交替进行，在补料时搅拌装置停止，通过第一保压腔3和第二保压腔4的设置，能够维持物料反应压强时持续补料，无需停机作业，因此能够提供连续的反应操作，提高反应质量和产品收率。

Claims (8)

1.一种固相羧化用的居于高搅拌效率的反应釜结构，其特征是，包括釜体和釜盖，釜盖上设有伸入到釜体内的搅拌装置，釜体上设有进料口和出料口，釜体外侧设有分别连通进料口和出料口的第一保压腔和第二保压腔，第一保压腔和第二保压腔内均设有压力监测装置，第一保压腔连通设有增压射流装置，第二保压腔连通设有缓冲腔，釜体内还设有加热装置和冷却装置；进料口和出料口上分别设有第一控制阀门，增压射流装置和第一保压腔之间设有第二控制阀门，缓冲腔和第二保压腔连通设有第三控制阀门。
2.根据权利要求1所述的一种固相羧化用的居于高搅拌效率的反应釜结构，其特征是，所述第一保压腔和第二保压腔呈环形环绕设置在釜体外侧，第一保压腔和第二保压腔呈上下分布。
3.根据权利要求1所述的一种固相羧化用的居于高搅拌效率的反应釜结构，其特征是，所述增压射流装置包括增压活塞杆、管体和物料进口，物料进口上设有第四控制阀门；增压活塞杆滑动设置在管体内，管体和第一保压腔连通，物料进口设置在管体朝向第一保压腔的一端，增压活塞杆配备有动力机构。
4.根据权利要求3所述的一种固相羧化用的居于高搅拌效率的反应釜结构，其特征是，所述管体包括直线形的增压段和位于增压段末端的过渡段，过渡段的外端和第一保压腔相切，增压活塞杆和增压段滑动配合。
5.根据权利要求1所述的一种固相羧化用的居于高搅拌效率的反应釜结构，其特征是，所述搅拌装置包括搅拌电机和搅拌架，搅拌架伸入到釜体内，搅拌电机位于釜盖外侧，搅拌电机和搅拌架连接，搅拌架包括转动连接在釜盖上的搅拌轴，搅拌轴外侧设有径向搅拌桨和轴向搅拌桨，釜体内设有配合搅拌轴下端的转动座。
6.根据权利要求5所述的一种固相羧化用的居于高搅拌效率的反应釜结构，其特征是，所述径向搅拌桨包括搅拌横杆，搅拌横杆上设有若干道搅拌槽，搅拌槽沿搅拌横杆的轴线设置，搅拌槽设有两个不同的宽度尺寸，两种宽度尺寸的搅拌槽交替设置。
7.根据权利要求5所述的一种固相羧化用的居于高搅拌效率的反应釜结构，其特征是，所述轴向搅拌桨沿搅拌轴轴线上设有三组，相邻组的轴线搅拌桨之间设有至少两组径向搅拌桨。
8.根据权利要求5或7所述的一种固相羧化用的居于高搅拌效率的反应釜结构，其特征是，所述搅拌轴的轴线截面形状为轴对称形状的波浪形，搅拌轴的下端为半球面，轴向搅拌桨设置在搅拌轴向外凸起的曲面上。
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