一种乙二醇双(丙腈)醚高效生产的反应物回收装置
技术领域
本发明涉及化工生产技术领域,尤其涉及一种乙二醇双(丙腈)醚高效生产的反应物回收装置。
背景技术
目前在化工生产领域中都会用到大量的化工产品,特别是在乙二醇双(丙腈)醚的生产中通常都会采用各种方式进行化合反应来制取对应的乙二醇双(丙腈)醚,参照申请号为CN201610591391.8,名称为“乙二醇双(丙腈)醚的制备方法”,在该专利中所制取乙二醇双(丙腈)醚的方式的工序中所提到的“待反应完毕后,对反应液进行中和,然后蒸馏去除反应物中未反应的丙烯腈并回收水”,在这一步生产回收环节中往往由于丙烯腈微溶于水的特性,在回收未反应的丙烯腈和水的过程中,所回收的水中存在着一部分丙烯腈,而现有的分离方法大多采用一次处理的方法,无法做到一次处理就将丙烯腈和水进行分离,从而造成丙烯腈回收不彻底和水中COD偏高的问题。
为此,我们设计了一种乙二醇双(丙腈)醚高效生产的反应物回收装置。
发明内容
本发明的目的是为了解决丙烯腈微溶于水的特性,在回收反应液中未反应的丙烯腈和水的过程中,所回收的水中存在着一部分丙烯腈的问题,而提出的一种乙二醇双(丙腈)醚高效生产的反应物回收装置。
为了实现上述目的,本发明采用了如下技术方案:
一种乙二醇双(丙腈)醚高效生产的反应物回收装置,包括内充有待回收反应液的空心螺旋管,以及套设在空心螺旋管外壁的螺旋外筒,所述空心螺旋管内的待回收反应液通过外设注入设备注入空心螺旋管,所述空心螺旋管底部和顶部分别设有与外设注入设备相连的进液管和排出反应液的出液管,所述螺旋外筒内注有清水,且螺旋外筒内设有电加热器,所述空心螺旋管内壁开设有多个用于暂存蒸汽的凸槽,所述凸槽上设有与螺旋外筒内连通的出气管和倒锥箱,所述倒锥箱在出气管顶部上下滑动,所述出气管侧壁开设有抬液机构,所述倒锥箱上设有汽液交换机构,所述螺旋外筒上设有蒸汽分离机构,所述蒸汽分离机构一端通过耐热橡胶软管与汽液交换机构相连,且另一端直接插入倒锥箱与倒锥箱内部空间相连。
优选地,所述进液管和出液管上均设有用于对空心螺旋管内通断水的止水阀。
优选地,所述抬液机构包括开设在出气管侧壁内的抬液管、位于抬液管内上下活动的环形升降体,以及位于抬液管内壁顶部的翻转盘,所述抬液管通过开设在凸槽底部的抽水孔与空心螺旋管内连通,所述环形升降体通过开设在环形升降体侧壁的连接板和出气管侧壁上的活动孔在抬液管内上下活动,所述环形升降体侧壁设有用于阻隔抬液管与活动孔的弧形阻水板,所述环形升降体中插设有阻水器,且阻水器截面为T形,所述环形升降体上设有阻挡阻水器的顶板,且顶板通过多个呈圆周设置的连杆固定在环形升降体顶部,所述抬液管内壁固定有定位盘,且翻转盘通过铰链与定位盘转动连接。
优选地,所述汽液交换机构包括开设在倒锥箱顶部的方形孔、固定安装在倒锥箱顶部的顶部箱体,以及位于出气管内滑动的方形活塞,所述方形孔侧壁底部以及方形活塞侧壁顶部分别开设有第二倒角和第一倒角,所述方形活塞通过固定在顶部箱体内的拉伸弹簧与方形孔紧贴,所述倒锥箱底部设有与出气管外侧壁滑动的底板,且底板与出气管上设有用于阻水且具有弹性的阻水膜,所述顶部箱体上开设有第一连通管。
优选地,所述蒸汽分离机构包括固定在螺旋外筒侧壁上的排气管、呈倾斜设置的冷凝管,以及用于连通冷凝管和排气管的连接管,位于所述连接管上方的冷凝管侧壁设置有维持恒温的电保温套,且位于所述连接管上方的冷凝管上设有用于收集气体的收集装置,位于所述连接管下方的冷凝管侧壁固定套设有套护管,且套护管与冷凝管之间填充有气凝胶,所述连接管和位于连接管下方的冷凝管位于螺旋外筒内,所述排气管内设有堵住连接管的第一升降活塞,所述排气管内壁固定有限位环,且第一升降活塞通过第一复位弹簧悬停在排气管内,所述冷凝管插入倒锥箱中,且插入倒锥箱中的冷凝管内设有气压膨胀机构,所述排气管下方设有与耐热橡胶软管相连的第二连通管。
优选地,所述气压膨胀机构包括在冷凝管内部升降且表面涂有疏水材料的梨形浮块,以及同轴套设滑动的套筒和通水管,所述通水管与梨形浮块固定相连,所述套筒通过阻隔板固定在冷凝管内,所述梨形浮块通过套设在通水管外壁的第二复位弹簧在冷凝管内上下滑动,所述套筒上开设有与冷凝管连通的第一进水孔,所述通水管侧壁从上到下依次开设有第二进水孔和出水孔,所述通水管通过软管与外界连通。
优选地,所述第一复位弹簧两端分别与限位环和第一升降活塞连接,且第一升降活塞高度大于连接管内径。
本发明的有益效果为:
1、本发明采用电保温套所产生的温度高于丙烯腈沸点温度且低于水的沸点温度,且位于所述连接管上方的冷凝管上设有用于收集气体的收集装置,那样原本的丙烯腈蒸汽与水蒸汽混合物中的水蒸汽会冷凝成水,而丙烯腈蒸汽依旧是蒸汽,会被收集装置进行收集,冷凝的水会携带着部分溶解的丙烯腈沿着倾斜的冷凝管下滑。
2、本发明采用携带着部分溶解的丙烯腈冷凝水会通过气压膨胀机构重新进入倒锥箱内,这样可以起到对蒸汽的循环流动,可以有效的对混合蒸汽的多次回收,将混合蒸汽内的丙烯腈多次剥离,实现了高效回收丙烯腈的效果。
附图说明
图1为本发明提出的一种乙二醇双(丙腈)醚高效生产的反应物回收装置的结构示意图;
图2为本发明提出的一种乙二醇双(丙腈)醚高效生产的反应物回收装置中空心螺旋管的局部剖视图;
图3为本发明提出的一种乙二醇双(丙腈)醚高效生产的反应物回收装置中空心螺旋管的主视图;
图4为本发明提出的一种乙二醇双(丙腈)醚高效生产的反应物回收装置中出气管的结构示意图;
图5为本发明提出的一种乙二醇双(丙腈)醚高效生产的反应物回收装置中出气管的主视图;
图6为本发明提出的一种乙二醇双(丙腈)醚高效生产的反应物回收装置中排气管的结构示意图;
图7为本发明提出的一种乙二醇双(丙腈)醚高效生产的反应物回收装置中冷凝管端部的结构示意图;
图8为本发明提出的一种乙二醇双(丙腈)醚高效生产的反应物回收装置中抬液管的内部结构示意图。
图中:1空心螺旋管、2螺旋外筒、3止水阀、4进液管、5出液管、6凸槽、7电加热器、8出气管、9排气管、10抬液管、11方形活塞、12第一倒角、13倒锥箱、14底板、15阻水膜、16第二倒角、17顶部箱体、18环形升降体、19第一连通管、20拉伸弹簧、21冷凝管、22套护管、23电保温套、24连接管、25第一升降活塞、26限位环、27第一复位弹簧、28第二连通管、29梨形浮块、30阻隔板、31套筒、32第一进水孔、33通水管、34第二进水孔、35出水孔、36第二复位弹簧、37活动孔、38连接板、39弧形阻水板、40顶板、41连杆、42阻水器、43定位盘、44翻转盘、45铰链、46抽水孔。
具体实施方式
参照图1-8,一种乙二醇双(丙腈)醚高效生产的反应物回收装置,包括内充有待回收反应液的空心螺旋管1,以及套设在空心螺旋管1外壁的螺旋外筒2,空心螺旋管1内的待回收反应液通过外设注入设备注入空心螺旋管1,空心螺旋管1底部和顶部分别设有与外设注入设备相连的进液管4和排出反应液的出液管5,进液管4和出液管5上均设有用于对空心螺旋管1内通断水的止水阀3,那样可以将空心螺旋管1内形成一个封闭的回收环境,参照图1示,其中采用空心螺旋管1的设置能够保证尽可能多的保证待回收反应液能够充分的与螺旋外筒2内的沸水温度进行热交换,使得待回收反应液的温度能够到达一个标准大气压下的100摄氏度温度环境,便于将待回收反应液内的丙烯腈沸点77.3摄氏度以及水变成蒸汽脱离原本的待回收反应液,这样能够起到对丙烯腈以及水的初步脱离。
螺旋外筒2内注有清水,且螺旋外筒2内设有电加热器7,这样水浴法加热可以保证待回收反应液的温度不会太高,控制在丙烯腈引燃温度以下,又能够保证待回收反应液中的中和反应产生的水变成气态脱离待回收反应液。
空心螺旋管1内壁开设有多个用于暂存蒸汽的凸槽6,参照图2-3示,这样的设置能够保证待回收反应液中产生的蒸汽能够存在凸槽6顶部,起到收纳暂存蒸汽的效果,同时又可以增大待回收反应液的受热面积,提高了汽化的效率。
参照图4-5示,凸槽6上设有与螺旋外筒2内连通的出气管8和倒锥箱13,倒锥箱13在出气管8顶部上下滑动,出气管8侧壁开设有抬液机构。
参照图4、图5和图8示,抬液机构包括开设在出气管8侧壁内的抬液管10、位于抬液管10内上下活动的环形升降体18,以及位于抬液管10内壁顶部的翻转盘44,抬液管10通过开设在凸槽6底部的抽水孔46与空心螺旋管1内连通,这样能够保证在取液时将待回收反应液进行利用,避免了外界其他液体混入待回收反应液中,这样可以提高提纯的效率,那样抽取的待回收反应液会通过抽水孔46以及抬液管10到达倒锥箱13内,便可以充满倒锥箱13内部空间,便于后续的汽液交换。
环形升降体18通过开设在环形升降体18侧壁的连接板38和出气管8侧壁上的活动孔37在抬液管10内上下活动,环形升降体18侧壁设有用于阻隔抬液管10与活动孔37的弧形阻水板39,环形升降体18中插设有阻水器42,且阻水器42截面为T形,环形升降体18上设有阻挡阻水器42的顶板40,且顶板40通过多个呈圆周设置的连杆41固定在环形升降体18顶部,抬液管10内壁固定有定位盘43,且翻转盘44通过铰链45与定位盘43转动连接,需要说明的是连接板38与底板14固定相连,其中环形升降体18的升降会带着阻水器42一同升降,那样抬升的待回收反应液会冲击着翻转盘44,将抬升的待回收反应液挤进倒锥箱13,其中抬液机构的工作原理与压水井的工作原理相同,都是将空心螺旋管1内的待回收反应液挤压进倒锥箱13,由于倒锥箱13内开始填充有待回收反应液,原本存在倒锥箱13内的气体会被挤压。
倒锥箱13上设有汽液交换机构,汽液交换机构包括开设在倒锥箱13顶部的方形孔、固定安装在倒锥箱13顶部的顶部箱体17,以及位于出气管8内滑动的方形活塞11,方形孔侧壁底部以及方形活塞11侧壁顶部分别开设有第二倒角16和第一倒角12,方形活塞11通过固定在顶部箱体17内的拉伸弹簧20与方形孔紧贴,倒锥箱13底部设有与出气管8外侧壁滑动的底板14,需要说明的是在空心螺旋管1内由于温度升高产生的蒸汽会挤压并抬升方形活塞11,那样方形活塞11会通过扣合的第二倒角16和第一倒角12推动倒锥箱13抬升,而抬升的倒锥箱13底部与抬液机构相连就可以让待回收反应液会通过抽水孔46以及抬液管10到达倒锥箱13内,当方形活塞11抬升到出气管8最高端时,抬液管10中的挤出的待回收反应液便会充满整个倒锥箱13内部空间,则原本存在倒锥箱13内的气体会被从方形活塞11和方形孔之间的缝隙挤出,即将蒸汽挤出空心螺旋管1,这样会造成这种临界状态下倒锥箱13内存有待回收反应液,而位于方形活塞11下方的出气管8内存有蒸汽,这种蒸汽为丙烯腈蒸汽与水蒸汽混合物。
底板14与出气管8上设有用于阻水且具有弹性的阻水膜15,顶部箱体17上开设有第一连通管19,那样便于后续喷出的丙烯腈蒸汽与水蒸汽混合物被喷出。
进一步的,当方形活塞11被下方的丙烯腈蒸汽与水蒸汽混合物顶起时,此时方形活塞11与出气管8之间便会产生缝隙,那样原本存在倒锥箱13内的待回收反应液会被丙烯腈蒸汽与水蒸汽混合物迅速替换,然后此时的方形活塞11下方的气压减小,并且在重力的作用下会下降堵住出气管8,然后由于此时的拉伸弹簧20为拉升状态,方形活塞11与出气管8之间的摩擦力大于拉伸弹簧20的弹力,那么当待回收反应液被丙烯腈蒸汽与水蒸汽混合物迅速替换后,倒锥箱13会在拉伸弹簧20的弹力作用下下拉使得倒锥箱13重新与方形活塞11相扣,同时倒锥箱13的回落便于抬液机构下一次抬升待回收反应液。
螺旋外筒2上设有蒸汽分离机构,参照图6示,蒸汽分离机构包括固定在螺旋外筒2侧壁上的排气管9、呈倾斜设置的冷凝管21,以及用于连通冷凝管21和排气管9的连接管24,排气管9内设有堵住连接管24的第一升降活塞25,排气管9内壁固定有限位环26,且第一升降活塞25通过第一复位弹簧27悬停在排气管9内,第一复位弹簧27两端分别与限位环26和第一升降活塞25连接,且第一升降活塞25高度大于连接管24内径,排气管9下方设有与耐热橡胶软管相连的第二连通管28,其中第二连通管28与第一连通管19被耐热橡胶软管连通,那样丙烯腈蒸汽与水蒸汽混合物会被挤到位于第一升降活塞25下方的排气管9内,随着第一升降活塞25下方的排气管9内气体增多,会推动着第一升降活塞25抬升,需要说明的是,初始位置第一升降活塞25顶部与连接管24管壁最高点齐平,在随着第一升降活塞25抬升,此时第一升降活塞25抬升到达第一升降活塞25底部部与连接管24管壁最底点齐平的临界点;
进一步的,随着气体增多,这种临界点被打破,丙烯腈蒸汽与水蒸汽混合物顶起第一升降活塞25并穿过连接管24到达冷凝管21中,然后随着丙烯腈蒸汽与水蒸汽混合物沿着冷凝管21升起,位于连接管24上方的冷凝管21侧壁设置有维持恒温的电保温套23需要说明的时,此处的电保温套23产生的温度高于丙烯腈沸点温度且低于水的沸点温度,且位于连接管24上方的冷凝管21上设有用于收集气体的收集装置,那样原本的丙烯腈蒸汽与水蒸汽混合物中的水蒸汽会冷凝成水,而丙烯腈蒸汽依旧是蒸汽,会被收集装置进行收集,冷凝的水会携带着部分溶解的丙烯腈沿着倾斜的冷凝管21下滑。
位于连接管24下方的冷凝管21侧壁固定套设有套护管22,且套护管22与冷凝管21之间填充有气凝胶,由于连接管24和位于连接管24下方的冷凝管21位于螺旋外筒2内,这样气凝胶可以起到隔热效果,保证冷凝管21中的冷凝水不会被重新汽化。
冷凝管21插入倒锥箱13中,冷凝管21一端直接插入倒锥箱13与倒锥箱13内部空间相连,插入倒锥箱13中的冷凝管21内设有气压膨胀机构,参照图7示,气压膨胀机构包括在冷凝管21内部升降且表面涂有疏水材料的梨形浮块29,以及同轴套设滑动的套筒31和通水管33,通水管33与梨形浮块29固定相连,需要说明的是,原本倒锥箱13内存在待回收反应液时,此时的梨形浮块29受到的浮力加上第二复位弹簧36的弹力等于梨形浮块29自身的重力加上存在阻隔板30下方和梨形浮块29上方冷凝水按压梨形浮块29的压力,即
,当倒锥箱13内的待回收反应液被待排出的混合气体替换时,此时的浮力会消失,那么梨形浮块29会下沉,原本存在阻隔板30下方和梨形浮块29上方冷凝水会流出,需要说明的是第二复位弹簧36具有拉力,此时
,那么梨形浮块29便会重新堵住冷凝管21出水孔,为倒锥箱13形成一个密闭空间。
携带着部分溶解的丙烯腈冷凝水会通过气压膨胀机构重新进入倒锥箱13内,这样可以起到对蒸汽的循环流动,可以有效的对混合蒸汽的多次回收,将混合蒸汽内的丙烯腈多次剥离,实现了高效回收丙烯腈的效果。
套筒31通过阻隔板30固定在冷凝管21内,梨形浮块29通过套设在通水管33外壁的第二复位弹簧36在冷凝管21内上下滑动,套筒31上开设有与冷凝管21连通的第一进水孔32,通水管33侧壁从上到下依次开设有第二进水孔34和出水孔35,通水管33通过软管与外界连通,这样可以确保在通水管33上升到最高点时第一进水孔32与第二进水孔34连通,那样冷凝水会沿着通水管33和出水孔35流到阻隔板30下方和梨形浮块29上方的空间,在通水管33下降时,就会将第一进水孔32与第二进水孔34错位,进而实现断水效果,并且可以将原本阻隔板30下方和梨形浮块29上方空间的冷凝水流出。
进一步的,流出的冷凝水滴落到倒锥箱13内时,由于倒锥箱13内处的温度达到水的沸点,那么含有部分溶解的丙烯腈冷凝水重新汽化,那么汽化的含有部分溶解的丙烯腈蒸汽水会被抬液机构挤压进倒锥箱13内的待回收反应液挤压出倒锥箱13。
本发明的工作原理如下:首先通过外设注入设备将待回收反应液注入空心螺旋管1,然后通过进液管4和出液管5闭合空心螺旋管1,在电加热器7加热下可以对待回收反应液进行水浴加热,然后方形活塞11被蒸汽抬升的作用下带着抬液机构将空心螺旋管1内的待回收反应液充入倒锥箱13,再随着汽液交换机构的运行,原本存在倒锥箱13内的待回收反应液会被丙烯腈蒸汽与水蒸汽混合物迅速替换,然后丙烯腈蒸汽与水蒸汽混合物进入到蒸汽分离机构时会被分离剥离成丙烯腈蒸汽和携带着部分溶解的丙烯腈冷凝水,然后携带着部分溶解的丙烯腈冷凝水会通过气压膨胀机构重新进入倒锥箱13内,这样可以起到对蒸汽的循环流动,可以有效的对混合蒸汽的多次回收,将混合蒸汽内的丙烯腈多次剥离,实现了高效回收丙烯腈的效果。
以上所述,仅为本发明较佳的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变,都应涵盖在本发明的保护范围之内。