CN114713148B - 一种能够快速更换催化剂的二苯胺合成用缩合反应装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种能够快速更换催化剂的二苯胺合成用缩合反应装置，其包括缩合反应器、初步换热器、预热器和气液分离器，所述缩合反应器的顶端设有顶盖，缩合反应器的一层外壁上固定安装有驱动箱。本发明通过快速分离机构B和快速分离机构A的设计，使得取放竖杆的底端能够与封盖的顶端快速的组合和分离，从而能够通过取放竖杆带动催化剂存放框上下移动，通过导向支撑块与导向槽的滑动配合，达到将各个催化剂存放框安装在不同的高度，催化剂存放框从缩合反应器顶端敞口放入，导向支撑块在导向槽内向下滑动，最终停留在导向槽的最底端，向上提催化剂存放框即可将催化剂存放框取出，达到快速方便的更换催化剂的目的。

Description

一种能够快速更换催化剂的二苯胺合成用缩合反应装置

技术领域

本发明涉及二苯胺合成技术领域，尤其涉及一种能够快速更换催化剂的二苯胺合成用缩合反应装置。

背景技术

采用苯胺连续缩合法生产二苯胺时。苯胺在一定的温度、压力和催化剂的作用下发生缩合反应，生成二苯胺。反应中间液在低压下脱去副产物氨，再在真空的条件下将未反应的苯胺和生成的副产物与二苯胺进行精馏分离。

从罐区来的原料苯胺先经换热器与缩合反应出料换热升温后进入预热器，再使用导热油进一步加热升温至反应温度。预热后的苯胺进入缩合反应器，缩合反应器为固定床反应器，温度控制在350℃左右，压力控制在2.0MPa，苯胺在催化剂的作用下进行缩合反应生成二苯胺和氨。缩合反应出料经换热器与原料苯胺换热降温后送入气液分离器。固定床反应器的催化剂需定期更换，现有技术中无法方便快速的对催化剂进行更换，且现有技术中固定床反应器顶盖无法方便的打开，导致无法方便的对固定床反应器内部进行清洗。

发明内容

本发明提出的一种能够快速更换催化剂的二苯胺合成用缩合反应装置，解决了背景技术中的问题。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种能够快速更换催化剂的二苯胺合成用缩合反应装置，包括缩合反应器、初步换热器、预热器和气液分离器，所述缩合反应器的顶端设有顶盖，缩合反应器的一层外壁上固定安装有驱动箱，驱动箱的输出端与顶盖的一侧固定连接，驱动顶盖升降和转动，缩合反应器的内部活动安装有多个催化剂存放框，缩合反应器的内壁上开设有导向槽，催化剂存放框的底端固定有与导向槽对应的导向支撑块，导向支撑块延伸至导向槽内，各个催化剂存放框对应的导向槽向下延伸至不同的高度，催化剂存放框的顶端加料口螺纹安装有封盖，封盖的顶端固定有快速分离机构A，包括缩合反应器还包括取放竖杆，取放竖杆的底端固定连接有与快速分离机构A对应的快速分离机构B。

优选的，所述快速分离机构A包括固定竖杆，固定竖杆的底端与封盖的顶端固定连接，固定竖杆的顶端固定连接有固定导板，固定导板的顶端为光滑凸起面，固定竖杆的外侧活动安装有升降导板，升降导板的底端为光滑凸起面，固定竖杆的外侧位于升降导板的下方套设有第一弹簧，固定导板和升降导板均为圆盘形结构。

优选的，所述快速分离机构B包括锥形罩，锥形罩的两侧内壁上均水平滑动安装有水平导向杆，两根水平导向杆相互靠近的一端均固定连接有卡块，卡块的顶端与底端均具有导向斜面，水平导向杆的外侧套设有第二弹簧。

优选的，所述固定导板的顶端固定连接有竖直导向杆，取放竖杆的底端开设有定位槽，竖直导向杆与定位槽对应匹配，取放竖杆的顶端固定有握持环。

优选的，所述固定导板的直径小于升降导板的直径。

优选的，所述驱动箱的底端内壁上分别转动安装有螺纹杆和第一棱柱杆，驱动箱的底端固定安装有旋转电机，旋转电机的输出轴与螺纹杆固定连接，螺纹杆和第一棱柱杆的外侧分别固定连接有第一齿轮和第二齿轮，第一齿轮和第二齿轮相互啮合，螺纹杆的外侧螺纹安装有螺纹套管，螺纹套管的外侧固定连接有横板，横板与驱动箱的内壁滑动连接，横板上转动安装有第二棱柱杆，第一棱柱杆的顶端活动延伸至第二棱柱杆的内部，驱动箱的顶端转动安装有传动竖杆，传动竖杆的底端延伸至驱动箱的内部，且第二棱柱杆的顶端延伸至传动竖杆的内部，螺纹套管的顶端延伸至驱动箱的外部且转动连接有连接块，连接块与顶盖固定连接，连接块的顶端固定连接有第三棱柱杆，第三棱柱杆与螺纹套管同轴，驱动箱的顶端固定连接有支撑架，支撑架上安装有转动杆，第三棱柱杆的顶端活动延伸至转动杆的内部，转动杆的顶端固定连接有第三齿轮，传动竖杆的顶端固定连接有第四齿轮，第四齿轮与第三齿轮啮合。

优选的，所述驱动箱的两侧内壁上均固定连接有竖直导轨，横板靠近竖直导轨的两侧均固定连接有导向块，导向块滑动安装在竖直导轨上。

本发明的有益效果是：

1.通过快速分离机构B和快速分离机构A的设计，使得取放竖杆的底端能够与封盖的顶端快速的组合和分离，从而能够通过取放竖杆带动催化剂存放框上下移动，通过导向支撑块与导向槽的滑动配合，达到将各个催化剂存放框安装在不同的高度，催化剂存放框从缩合反应器顶端敞口放入，导向支撑块在导向槽内向下滑动，最终停留在导向槽的最底端，向上提催化剂存放框即可将催化剂存放框取出，从而更换催化剂，达到快速方便的更换催化剂的目的；

2.通在增设驱动箱，旋转电机能够带动螺纹杆转动，通过，螺纹杆与螺纹套管的螺纹配合能够带动螺纹套管升降移动，从而能够带动顶盖升降移动，通过第一齿轮和第二齿轮的啮合能够带动第一棱柱杆转动，当横板跟随螺纹套管升降移动时，第一棱柱杆在第二棱柱杆内部滑动，第二棱柱杆在传动竖杆内部滑动，且第一棱柱杆与第二棱柱杆以及棱柱杆在传动竖杆均为可相对上下滑动而不能相对转动配合关系，使得第一棱柱杆转动时能够带动传动竖杆转动，第三棱柱杆与转动杆同样为可相对竖直滑动而不可相对转动的配合关系，通过第四齿轮与第三齿轮啮合即可带动连接块相对于螺纹套管的顶端转动，从而达到带动顶盖一边竖直移动一边转动的效果，使得顶盖能够自动的完全开合，能够更加方便的对缩合反应器的内部进行清洗。

附图说明

图1为本发明提出的一种能够快速更换催化剂的二苯胺合成用缩合反应装置的流程图。

图2为本发明提出的一种能够快速更换催化剂的二苯胺合成用缩合反应装置的缩合反应器放大剖视图。

图3为本发明提出的一种能够快速更换催化剂的二苯胺合成用缩合反应装置的驱动箱放大剖视图。

图4为本发明提出的一种能够快速更换催化剂的二苯胺合成用缩合反应装置的缩合反应器顶盖打开状态俯视图。

图5为本发明提出的一种能够快速更换催化剂的二苯胺合成用缩合反应装置的缩合反应器俯视角剖视图。

图6为本发明提出的一种能够快速更换催化剂的二苯胺合成用缩合反应装置的快速分离机构A和快速分离机构B第一配合状态示意图。

图7为本发明提出的一种能够快速更换催化剂的二苯胺合成用缩合反应装置的快速分离机构A和快速分离机构B第二配合状态示意图。

图8为本发明提出的一种能够快速更换催化剂的二苯胺合成用缩合反应装置的快速分离机构A和快速分离机构B第三配合状态示意图。

图中标号：1、缩合反应器；2、初步换热器；3、初步换热器；4、气液分离器；5、驱动箱；501、螺纹杆；502、旋转电机；503、第一齿轮；504、螺纹套管；505、第一棱柱杆；506、第二齿轮；507、横板；508、第二棱柱杆；509、传动竖杆；510、导向块；511、竖直导轨；512、支撑架；513、第四齿轮；514、连接块；515、第三齿轮；516、第三棱柱杆；517、转动杆；6、顶盖；7、导向槽；8、催化剂存放框；801、封盖；802、导向支撑块；9、快速分离机构A；901、固定竖杆；902、固定导板；903、竖直导向杆；904、升降导板；905、第一弹簧；10、取放竖杆；1001、握持环；1002、锥形罩；1003、定位槽；1004、水平导向杆；1005、卡块；1006、第二弹簧。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

实施例1

参照图1-8，一种能够快速更换催化剂的二苯胺合成用缩合反应装置，包括缩合反应器1、初步换热器2、预热器3和气液分离器4，缩合反应器1的顶端设有顶盖6，缩合反应器1的一层外壁上固定安装有驱动箱5，驱动箱5的输出端与顶盖6的一侧固定连接，驱动箱5能够驱动顶盖6升降和转动从而能够带动顶盖6开合，缩合反应器1的内部活动安装有多个催化剂存放框8，缩合反应器1的内壁上开设有导向槽7，催化剂存放框8的底端固定有与导向槽7对应的导向支撑块802，导向支撑块802延伸至导向槽7内，各个催化剂存放框8对应的导向槽7向下延伸至不同的高度，通过导向支撑块802与导向槽7的滑动配合，达到将各个催化剂存放框8安装在不同的高度，催化剂存放框8从缩合反应器1顶端敞口放入，导向支撑块802在导向槽7内向下滑动，最终停留在导向槽7的最底端，向上提催化剂存放框8即可将催化剂存放框8取出，从而更换催化剂，催化剂存放框8的顶端加料口螺纹安装有封盖801，打开封盖801即可对催化剂存放框8添加和取出催化剂，封盖801的顶端固定有快速分离机构A9，包括缩合反应器1还包括取放竖杆10，取放竖杆10的底端固定连接有与快速分离机构A9对应的快速分离机构B,在更换催化剂存放框8内从催化剂时，先将取放竖杆10的底端伸入至缩合反应器1内将快速分离机构B与快速分离机构A9接合，此时即可向上提催化剂存放框8，将催化剂存放框8从缩合反应器1内取出，进而对催化剂存放框8内的催化剂进行更换，然后将更换过催化剂的催化剂存放框8重新放回至缩合反应器1内即可，催化剂更换方便，从罐区来的原料苯胺先通过初步换热器2的管程，缩合反应器1的出料口与初步换热器2壳程连通，从而通过高温出料产物对原料苯胺进行初步加热，然以再通过预热器3使用导热油进一步加热升温至反应温度，预热后的苯胺进入缩合反应器1，在特定的温度和压力以及催化剂的条件下，苯胺进行缩合反应生成二苯胺和氨，产物经过初步换热器2与原料换热降温后再气液分离器4气液分离。

实施例2

参照图1-8，本实施例与实施例1区别在于，快速分离机构A9包括固定竖杆901，固定竖杆901的底端与封盖801的顶端固定连接，固定竖杆901的顶端固定连接有固定导板902，固定导板902的顶端为光滑凸起面，固定竖杆901的外侧活动安装有升降导板904，升降导板904的底端为光滑凸起面，固定竖杆901的外侧位于升降导板904的下方套设有第一弹簧905，固定导板902和升降导板904均为圆盘形结构，快速分离机构B包括锥形罩1002，锥形罩1002的两侧内壁上均水平滑动安装有水平导向杆1004，两根水平导向杆1004相互靠近的一端均固定连接有卡块1005，卡块1005的顶端与底端均具有导向斜面，水平导向杆1004的外侧套设有第二弹簧1006，当快速分离机构B向下朝向快速分离机构A9移动时，在从如图6状态向下移动至如图7状态过程中，卡块1005底端导向斜面与固定导板902的顶端曲面接触，第二弹簧1006被压缩，卡块1005被固定导板902朝向相互远离的方向推，使得卡块1005卡在固定导板902的下方，然后第二弹簧1006推动卡块1005相互靠近复位，由于固定导板902的底端是平的，卡块1005的顶端斜面宽度较窄，此时为合并状态，向上拉动取放竖杆10时，卡块1005会卡在固定导板902的底端，使得快速分离机构B和快速分离机构A9不会分离，当需要分离快速分离机构B和快速分离机构A9时，继续向下推动快速分离机构B，由于卡块1005底端的斜面宽度较大，卡块1005向下移动的过程中升降导板904能够推动卡块1005朝向相互远离的方向移动，这个过程中第一弹簧905会对升降导板904产生向上的推力，最后卡块1005移动至升降导板904的下方，此时再向上拉动取放竖杆10，卡块1005向上推动升降导板904与固定导板902合并，继续向上拉动时，由于升降导板904底端具有凸起导向面，使得两个卡块1005能够朝向相互远离的方向移动，使得快速分离机构B和快速分离机构A9能够脱离。

其中，固定导板902的顶端固定连接有竖直导向杆903，取放竖杆10的底端开设有定位槽1003，竖直导向杆903与定位槽1003对应匹配，取放竖杆10的顶端固定有握持环1001，竖直导向杆903与定位槽1003的滑动导向配合使得快速分离机构B和快速分离机构A9相互定位更加准确，通过握持环1001能够方便的握持取放竖杆10。

其中，固定导板902的直径小于升降导板904的直径，能够防止在卡块1005向上移动时卡在固定导板902和升降导板904之间，导致脱离失败。

实施例3

参照图1-8，本实施例与实施例1区别在于，驱动箱5的底端内壁上分别转动安装有螺纹杆501和第一棱柱杆505，驱动箱5的底端固定安装有旋转电机502，旋转电机502的输出轴与螺纹杆501固定连接，螺纹杆501和第一棱柱杆505的外侧分别固定连接有第一齿轮503和第二齿轮506，第一齿轮503和第二齿轮506相互啮合，螺纹杆501的外侧螺纹安装有螺纹套管504，螺纹套管504的外侧固定连接有横板507，横板507与驱动箱5的内壁滑动连接，横板507上转动安装有第二棱柱杆508，第一棱柱杆505的顶端活动延伸至第二棱柱杆508的内部，驱动箱5的顶端转动安装有传动竖杆509，传动竖杆509的底端延伸至驱动箱5的内部，且第二棱柱杆508的顶端延伸至传动竖杆509的内部，螺纹套管504的顶端延伸至驱动箱5的外部且转动连接有连接块514，连接块514与顶盖6固定连接，连接块514的顶端固定连接有第三棱柱杆516，第三棱柱杆516与螺纹套管504同轴，驱动箱5的顶端固定连接有支撑架512，支撑架512上安装有转动杆517，第三棱柱杆516的顶端活动延伸至转动杆517的内部，转动杆517的顶端固定连接有第三齿轮515，传动竖杆509的顶端固定连接有第四齿轮513，第四齿轮513与第三齿轮515啮合，当开启旋转电机502时，旋转电机502能够带动螺纹杆501转动，通过，螺纹杆501与螺纹套管504的螺纹配合能够带动螺纹套管504升降移动，从而能够带动顶盖6升降移动，通过第一齿轮503和第二齿轮506的啮合能够带动第一棱柱杆505转动，当横板507跟随螺纹套管504升降移动时，第一棱柱杆505在第二棱柱杆508内部滑动，第二棱柱杆508在传动竖杆509内部滑动，且第一棱柱杆505与第二棱柱杆508以及棱柱杆508在传动竖杆509均为可相对上下滑动而不能相对转动配合关系，使得第一棱柱杆505转动时能够带动传动竖杆509转动，第三棱柱杆516与转动杆517同样为可相对竖直滑动而不可相对转动的配合关系，通过第四齿轮513与第三齿轮515啮合即可带动连接块514相对于螺纹套管504的顶端转动，从而达到带动顶盖6一边竖直移动一边转动的效果，需要指出的是，第四齿轮513与第三齿轮515以及第一齿轮503和第二齿轮506的传动比根据实际开合需求进行设计，附图只是示意图，并不代表实际传动比。

其中，驱动箱5的两侧内壁上均固定连接有竖直导轨511，横板507靠近竖直导轨511的两侧均固定连接有导向块510，导向块510滑动安装在竖直导轨511上。

工作原理：通过导向支撑块802与导向槽7的滑动配合，达到将各个催化剂存放框8安装在不同的高度，催化剂存放框8从缩合反应器1顶端敞口放入，导向支撑块802在导向槽7内向下滑动，最终停留在导向槽7的最底端，向上提催化剂存放框8即可将催化剂存放框8取出，从而更换催化剂，催化剂存放框8的顶端加料口螺纹安装有封盖801，打开封盖801即可对催化剂存放框8添加和取出催化剂，从罐区来的原料苯胺先通过初步换热器2的管程，缩合反应器1的出料口与初步换热器2壳程连通，从而通过高温出料产物对原料苯胺进行初步加热，然以再通过预热器3使用导热油进一步加热升温至反应温度，预热后的苯胺进入缩合反应器1，在特定的温度和压力以及催化剂的条件下，苯胺进行缩合反应生成二苯胺和氨，产物经过初步换热器2与原料换热降温后再气液分离器4气液分离。

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设备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该特征。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。

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。

Claims (3)

1.一种能够快速更换催化剂的二苯胺合成用缩合反应装置，包括缩合反应器（1）、初步换热器（2）、预热器（3）和气液分离器（4），其特征在于，所述缩合反应器（1）的顶端设有顶盖（6），缩合反应器（1）的一层外壁上固定安装有驱动箱（5），驱动箱（5）的输出端与顶盖（6）的一侧固定连接，驱动顶盖（6）升降和转动，缩合反应器（1）的内部活动安装有多个催化剂存放框（8），缩合反应器（1）的内壁上开设有导向槽（7），催化剂存放框（8）的底端固定有与导向槽（7）对应的导向支撑块（802），导向支撑块（802）延伸至导向槽（7）内，各个催化剂存放框（8）对应的导向槽（7）向下延伸至不同的高度，催化剂存放框（8）的顶端加料口螺纹安装有封盖（801），封盖（801）的顶端固定有快速分离机构A（9），包括缩合反应器（1）还包括取放竖杆（10），取放竖杆（10）的底端固定连接有与快速分离机构A（9）对应的快速分离机构B；

快速分离机构A（9）包括固定竖杆（901），固定竖杆（901）的底端与封盖（801）的顶端固定连接，固定竖杆（901）的顶端固定连接有固定导板（902），固定导板（902）的顶端为光滑凸起面，固定竖杆（901）的外侧活动安装有升降导板（904），升降导板（904）的底端为光滑凸起面，固定竖杆（901）的外侧位于升降导板（904）的下方套设有第一弹簧（905），固定导板（902）和升降导板（904）均为圆盘形结构，快速分离机构B包括锥形罩（1002），锥形罩（1002）的两侧内壁上均水平滑动安装有水平导向杆（1004），两根水平导向杆（1004）相互靠近的一端均固定连接有卡块（1005），卡块（1005）的顶端与底端均具有导向斜面，水平导向杆（1004）的外侧套设有第二弹簧（1006），当快速分离机构B向下朝向快速分离机构A（9）移动时，卡块（1005）底端导向斜面与固定导板（902）的顶端曲面接触，第二弹簧（1006）被压缩，卡块（1005）被固定导板（902）朝向相互远离的方向推，使得卡块（1005）卡在固定导板（902）的下方，然后第二弹簧（1006）推动卡块（1005）相互靠近复位，由于固定导板（902）的底端是平的，卡块（1005）的顶端斜面宽度较窄，此时为合并状态，向上拉动取放竖杆（10）时，卡块（1005）会卡在固定导板（902）的底端，使得快速分离机构B和快速分离机构A（9）不会分离，当需要分离快速分离机构B和快速分离机构A（9）时，继续向下推动快速分离机构B，由于卡块（1005）底端的斜面宽度较大，卡块（1005）向下移动的过程中升降导板（904）能够推动卡块（1005）朝向相互远离的方向移动，这个过程中第一弹簧（905）会对升降导板（904）产生向上的推力，最后卡块（1005）移动至升降导板（904）的下方，此时再向上拉动取放竖杆（10），卡块（1005）向上推动升降导板（904）与固定导板（902）合并，继续向上拉动时，由于升降导板（904）底端具有凸起导向面，使得两个卡块（1005）能够朝向相互远离的方向移动，使得快速分离机构B和快速分离机构A（9）能够脱离；

所述固定导板（902）的顶端固定连接有竖直导向杆（903），取放竖杆（10）的底端开设有定位槽（1003），竖直导向杆（903）与定位槽（1003）对应匹配，取放竖杆（10）的顶端固定有握持环（1001），竖直导向杆（903）与定位槽（1003）的滑动导向配合使得快速分离机构B和快速分离机构A（9）相互定位更加准确，通过握持环（1001）能够方便的握持取放竖杆（10）；

所述固定导板（902）的直径小于升降导板（904）的直径，能够防止在卡块（1005）向上移动时卡在固定导板（902）和升降导板（904）之间，导致脱离失败。

2.根据权利要求1所述的一种能够快速更换催化剂的二苯胺合成用缩合反应装置，其特征在于，所述驱动箱（5）的底端内壁上分别转动安装有螺纹杆（501）和第一棱柱杆（505），驱动箱（5）的底端固定安装有旋转电机（502），旋转电机（502）的输出轴与螺纹杆（501）固定连接，螺纹杆（501）和第一棱柱杆（505）的外侧分别固定连接有第一齿轮（503）和第二齿轮（506），第一齿轮（503）和第二齿轮（506）相互啮合，螺纹杆（501）的外侧螺纹安装有螺纹套管（504），螺纹套管（504）的外侧固定连接有横板（507），横板（507）与驱动箱（5）的内壁滑动连接，横板（507）上转动安装有第二棱柱杆（508），第一棱柱杆（505）的顶端活动延伸至第二棱柱杆（508）的内部，驱动箱（5）的顶端转动安装有传动竖杆（509），传动竖杆（509）的底端延伸至驱动箱（5）的内部，且第二棱柱杆（508）的顶端延伸至传动竖杆（509）的内部，螺纹套管（504）的顶端延伸至驱动箱（5）的外部且转动连接有连接块（514），连接块（514）与顶盖（6）固定连接，连接块（514）的顶端固定连接有第三棱柱杆（516），第三棱柱杆（516）与螺纹套管（504）同轴，驱动箱（5）的顶端固定连接有支撑架（512），支撑架（512）上安装有转动杆（517），第三棱柱杆（516）的顶端活动延伸至转动杆（517）的内部，转动杆（517）的顶端固定连接有第三齿轮（515），传动竖杆（509）的顶端固定连接有第四齿轮（513），第四齿轮（513）与第三齿轮（515）啮合。

3.根据权利要求2所述的一种能够快速更换催化剂的二苯胺合成用缩合反应装置，其特征在于，所述驱动箱（5）的两侧内壁上均固定连接有竖直导轨（511），横板（507）靠近竖直导轨（511）的两侧均固定连接有导向块（510），导向块（510）滑动安装在竖直导轨（511）上。

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