CN115337834B - 一种甲基丙烯酸酯类产品的生产设备 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种甲基丙烯酸酯类产品的生产设备，涉及甲基丙烯酸酯生产，包括反应器（1）、设置在反应器（1）上的原料进料口、与反应器（1）的输出口连接的第一洗涤塔（2）、与第一洗涤塔（2）输出口连接的混合器（3）、与混合器（3）输出口连接的第二洗涤塔（4）及与第二洗涤塔（4）连接的精馏系统（5），所述混合器（3）包括筒体（31）、转动设置在筒体（31）内的扰流筒（32）及转动设置在扰流筒（32）内的剪切装置（6），所述扰流筒（32）的筒壁阵列开设与扰流筒（32）内部连通扰流孔（33）；所述剪切装置（6）包括转轴（61）、驱动转轴（61）转动的驱动装置及连接于转轴（61）上的桨叶。本发明的设备，增加了有机相的接触时间，使发生充分接触并反应，解决中和难以充分的缺陷，生产的产品品质稳定。
Description
技术领域
本发明涉及甲基丙烯酸酯生产领域，尤其涉及一种甲基丙烯酸酯类产品的生产设备。
背景技术
甲基丙烯酸酯为具有良好聚合性的化合物，并且其聚合物也拥有优良的特性，因此在粘接剂、粘合剂、合成树脂、纤维、皮革、光学材料等领域中作为单体成分被广泛采用。
如在光学材料领域，甲基丙烯酸酯常作为光刻胶材料中间体使用，常见的有1-甲基环戊基甲基丙烯酸酯、甲基环己基甲基丙烯酸酯、1-金刚烷基甲基丙烯酸酯及5-降冰片烯-2-醇甲基丙烯酸酯等。以1-甲基环戊基甲基丙烯酸酯生产为例，首先，先向反应瓶中溶剂甲苯，其用量为1-甲基环戊醇质量的2倍，然后加入1当量的1-甲基环戊醇、1.05当量的甲基丙烯酸，千分之一当量的浓硫酸，万分之五当量的阻聚剂，加热后，升温至回流，分水，测样分析原料1-甲基环戊醇小于5%时，降温停止反应。之后，当反应液降至室温时，用去离子水，洗去硫酸，待水层pH值6-7时，减压浓缩甲苯，待溶剂甲苯浓缩完毕后，精馏得产品1-甲基-1-环戊醇甲基丙烯酸酯。
有上述可知，在甲基丙烯酸酯生产过程中，洗涤及精馏步骤是必不可少的工序。洗涤可有效去除残留在(甲基)丙烯酸酯反应液中的酸催化剂，以及未反应的(甲基)丙烯酸，而精馏则可以获取高纯度的成品。但是，现在的洗涤中和和洗涤是合并在一个中和洗涤塔中进行，与要中和的有机相的接触时间短，中和难以充分的缺陷，容易发生皂化反应，产品品质不稳定。而精馏塔在采用高效的浮阀塔板精馏生产时，易出现阀帽脱落、卡死的现象，一旦出现该些问题，塔板效率和操作弹性将大大下降，停工维修影响交付周期。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，提供一种产品品质稳定的甲基丙烯酸酯类产品的生产设备。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：该甲基丙烯酸酯类产品的生产设备，包括反应器、设置在反应器上的原料进料口、与反应器的输出口连接的第一洗涤塔、与第一洗涤塔输出口连接的混合器、与混合器输出口连接的第二洗涤塔及与第二洗涤塔连接的精馏系统，所述混合器包括筒体、转动设置在筒体内的扰流筒及转动设置在扰流筒内的剪切装置，所述扰流筒的筒壁阵列开设与扰流筒内部连通扰流孔；
所述剪切装置包括转轴、驱动转轴转动的驱动装置及连接于转轴上的桨叶。
进一步地，所述扰流筒包括第一筒侧壁及与第一筒侧壁连接的第二筒侧壁，所述第一筒侧壁及第二筒侧壁分别开设有所述扰流孔，所述第一筒侧壁与第二筒侧壁上扰流孔的孔径不同，使得两侧流体具有不同流速。
进一步地，所述扰流筒的上端为锥形且在外锥面上设置齿环，所述筒体上端设置有与齿环啮合的传动齿轮，所述传动齿轮与所述驱动装置传动连接。
进一步地，所述筒体上端设置支撑板，所述扰流筒上端转动连接在支撑板上，所述齿环设置在支撑板上方。
进一步地，所述筒体上端设置有支架，所述支架上沿竖直方向设置连接轴，所述连接轴的上端设置第一齿轮，所述转轴的上端设置有用于与所述第一齿轮啮合的第二齿轮；
所述连接轴的下端连接所述传动齿轮；所述驱动装置的输出轴连接主动齿轮，所述主动齿轮与所述第一齿轮啮合。
进一步地，所述桨叶包括连接转轴且上下正对的第一扰流环及第二扰流环，所述第一扰流环及第二扰流环之间设置有一圈扰流叶片，相邻所述扰流叶片之间有间隙。
进一步地，所述转轴上设置有螺旋叶片，所述螺栓叶片为间断结构。
进一步地，所述精馏系统包括精馏塔，所述精馏塔包括塔体、设置在塔体内的塔板、设置在塔板一侧的溢流堰及设置在塔板上的浮阀；
所述浮阀包括阀芯及空心罩体，所述空心罩体罩设在塔板连接孔上，所述空心罩体侧壁上开设有连通空心罩体内部的第一气孔，所述空心罩体内沿竖直方向设置有滑套；
所述阀芯包括下端开放的套筒，所述套筒侧壁开设有连通内部的第二气孔，所述套筒在相对滑套伸出以开启第二气孔的第二位置、及相对滑套收缩以关闭第二气孔的第一位置之间来回滑动。
进一步地，所述套筒底部的外壁面设置有外螺纹，所述套筒上部的内壁设置有与外螺纹适配的内螺纹。
进一步地，所述阀芯的顶部设置配重块。
本发明甲基丙烯酸酯类产品的生产设备，包括反应器、第一洗涤塔、混合器及第二洗涤塔，第一洗涤塔用于洗去反应混合物中的酸催化剂，洗去的催化剂经处理可以回流至反应器再次参与反应，而从第一洗涤塔排出的有机相则进入混合器，该有机相与从混合器进入的中和液，在混合器中进行充分切割、扭曲、分离和混合，从而使添加的中和液和未反应的甲基丙烯酸发生充分接触并反应，之后从混合器出料口出料的有机相进入第二洗涤塔，再次洗涤后经洗涤处理的甲基丙烯酸酯产物由第二洗涤塔的顶部出口出料，进入精馏系统，洗涤产生的废水进入废水处理段。本发明甲基丙烯酸酯类产品的生产设备增设了混合器，该混合器使中和液和未反应的甲基丙烯酸发生充分的切割、扭曲、分离和混合，增加了有机相的接触时间，使发生充分接触并反应，解决中和难以充分的缺陷，生产的产品品质稳定。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
图1是本发明实施例甲基丙烯酸酯类产品的生产设备的结构示意图；
图2是本发明实施例混合器的结构示意图；
图3是本发明实施例混合器另一视角的结构示意图；
图4是本发明实施例混合器的侧视图；
图5是图4沿A-A的剖视图；
图6是本发明实施例剪切装置的结构示意图；
图7是本发明实施例剪切装置另一视角的结构示意图；
图8是本发明实施例扰流筒及剪切装置的结构示意图；
图9是本发明实施例扰流筒及剪切装置另一视角的结构示意图；
图10是本发明实施例塔板及浮阀的结构示意图；
图11是本发明实施例塔板及浮阀另一视角的结构示意图；
图12是本发明实施例塔板及浮阀剖视图；
图13是图12的A部放大图。
附图标记说明：
1、反应器；2、第一洗涤塔；3、混合器；31、筒体；32、扰流筒；33、扰流孔；34、齿环；35、支撑板；36、支架；37、连接轴；38、第一齿轮；39、传动齿轮；4、第二洗涤塔；5、精馏系统；6、剪切装置；61、转轴；63、第二齿轮；64、第一扰流环；65、第二扰流环；66、扰流叶片；67、螺旋叶片；7、塔板；71、塔板连接孔；8、浮阀；81、阀芯；82、空心罩体；83、第一气孔；84、滑套；85、套筒；86、第二气孔；87、配重块。
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。
如图1-10所示，该甲基丙烯酸酯类产品的生产设备，包括反应器1、第一洗涤塔2、混合器3、第二洗涤塔4及精馏系统5；该反应器1上开设有原料进料口，用于投入反应原料，反应器1的数量可根据具体反应需求，设置为一组或者串联的多组，第一洗涤塔2输入口与反应器1的输出口连接，第一洗涤塔2的输出口连接混合器3入口，第一洗涤塔2上还设置有工艺洗涤水进口及回流口，混合器3输出口连接第二洗涤塔4输入口，第二洗涤塔4上开设工艺洗涤水进口及废水出口，第二洗涤塔4的输出口连接精馏系统5。
混合器3包括筒体31、转动设置在筒体31内的扰流筒32及转动设置在扰流筒32内的剪切装置6，扰流筒32的筒壁阵列开设与扰流筒32内部连通扰流孔33；剪切装置6包括转轴61、驱动转轴61转动的驱动装置及连接于转轴61上的桨叶。
本发明甲基丙烯酸酯类产品的生产设备，包括反应器1、第一洗涤塔2、混合器3及第二洗涤塔4，第一洗涤塔2用于洗去反应混合物中的酸催化剂，洗去的催化剂经处理可以回流至反应器1再次参与反应，而从第一洗涤塔2排出的有机相则进入混合器3，该有机相与从混合器3进入的中和液，在混合器3中进行充分切割、扭曲、分离和混合，从而使添加的中和液和未反应的甲基丙烯酸发生充分接触并反应，之后从混合器3出料口出料的有机相进入第二洗涤塔4，再次洗涤后经洗涤处理的甲基丙烯酸酯产物由第二洗涤塔4的顶部出口出料，进入精馏系统5，洗涤产生的废水进入废水处理段。本发明甲基丙烯酸酯类产品的生产设备增设了混合器3，该混合器3使中和液和未反应的甲基丙烯酸发生充分的切割、扭曲、分离和混合，增加了有机相的接触时间，使发生充分接触并反应，解决中和难以充分的缺陷，生产的产品品质稳定。
扰流筒32包括第一筒侧壁及与第一筒侧壁连接的第二筒侧壁，第一筒侧壁及第二筒侧壁分别开设有扰流孔33，第一筒侧壁与第二筒侧壁上扰流孔33的孔径不同。将扰流筒32整个分为第一筒侧壁和第二筒侧壁，针对不同的筒壁部分开设孔径不同的扰流孔33，有效提高流体交换效率。孔径不同流速不同，孔径越小的孔其流量越大，利用差别孔径结构，使扰流筒32两侧的流体具有不同流速，配合剪切装置6，使其第一筒侧壁及第二筒侧壁的扰流孔33处形成复杂的三维流场，进入扰流孔33及流出扰流孔33的流体相互影响，有效提高混合的充分性。
该扰流筒32的上端为锥形且在外锥面上固定连接齿环34，筒体31上端固定连接有与齿环34啮合的传动齿轮39，传动齿轮39与驱动装置传动连接。本实施例中，筒体31上端设置支撑板35，扰流筒32上端转动连接在支撑板35上，齿环34固定连接在支撑板35上方。筒体31上端设置有支架36，支架36上沿竖直方向设置连接轴37，连接轴37的上端连接第一齿轮38，转轴61的上端连接有用于与第一齿轮38啮合的第二齿轮63；连接轴37的下端连接传动齿轮39；驱动装置的输出轴连接主动齿轮，主动齿轮与第一齿轮38啮合。
桨叶包括连接转轴61且上下正对的第一扰流环64及第二扰流环65，第一扰流环64及第二扰流环65之间设置有一圈扰流叶片66，相邻扰流叶片66之间有间隙。转轴61上设置有螺旋叶片67，螺栓叶片为间断结构。
该螺旋桨叶配合导流叶片，通过螺旋桨叶的提升和扰流叶片66的双重剪切使得提升剪切力，在尽量短的时间混合更加均匀，试验证明在搅拌时间不变的情况下可以降低转速25％以上，或者搅拌转速不变的情况下减少搅拌时间约15％。
此外，通过螺旋结构迫使有机相上升到顶部，同时配合扰流筒32作用使扰流筒32内外流体流场发生变化，切割、扭曲、分离和混合更加充分。
一同参阅图11-13，从第二洗涤塔4的出料口输出的甲基丙烯酸酯产品，甲基丙烯酸酯通过管道进入精馏系统5中，该精馏系统5包括精馏塔，精馏塔包括塔体、固定安装在塔体内的塔板7、设置在塔板7一侧的溢流堰及设置在塔板7上的浮阀8；
该浮阀8包括阀芯81及空心罩体82，空心罩体82罩设在塔板连接孔71上，空心罩体82侧壁上开设有连通空心罩体82内部的第一气孔83，空心罩体82内沿竖直方向设置有滑套84；
阀芯81包括下端开放的套筒85，套筒85侧壁开设有连通内部的第二气孔86，套筒85在相对滑套84伸出以开启第二气孔86的第二位置、及相对滑套84收缩以关闭第二气孔86的第一位置之间来回滑动。
塔板7上开设若干塔板连接孔71，每一塔板连接孔71上罩设有空心罩体82，阀芯81的顶部固定连接配重块87，阀芯81可相对空心罩体82滑动，使得在气流量较小时可单独利用第一气孔83，在气流量较大时阀芯81被向上推动，利用阀芯81上升成第二气孔86打开，实现第一气孔83及第二气孔86协同发挥作用。也即在气流量较小时可单独利用第一气孔83，此时阀芯81位于第一位置，在气流量较大时阀芯81被向上推动，利用阀芯81上升成第二气孔86打开，此时阀芯81滑动至第二位置。该精馏塔浮阀8，因第二出气装置的使用需满足条件才会开启，相较于不区分气速及气流的始终处于工作状态的浮阀8，大大增加了浮阀8的使用寿命。
空心罩体82呈环形并沿侧壁开设与内部连通的第一气孔83，能够快速通过大量的高温蒸汽，极大的提高了精馏效率。第一气孔83为水平开设使得在第一气孔83的作用下向气流可四周分散，通过液体层鼓泡而出，使汽液两相充分接触，达到理想的传热传质效果。
为提高安装效率并方便后期的更换、维修，套筒85底部的外壁面设置有2-3圈的外螺纹，套筒85上部或至少中部的内壁设置有与外螺纹适配的2-3圈内螺纹，在安装时通过内螺纹与外螺纹的配合并且拧过该螺纹区域后，滑套84可脱离螺纹的束缚而滑动限位于套筒85内。在需要更换时，向上用力并朝相反方向旋转，即再次实现螺纹配合，再进一步拧动实现将阀芯81从滑套84内取出。
Claims (9)
1.一种甲基丙烯酸酯类产品的生产设备，包括反应器（1）、设置在反应器（1）上的原料进料口、与反应器（1）的输出口连接的第一洗涤塔（2）、与第一洗涤塔（2）输出口连接的混合器（3）、与混合器（3）输出口连接的第二洗涤塔（4）及与第二洗涤塔（4）连接的精馏系统（5），其特征在于，
所述混合器（3）包括筒体（31）、转动设置在筒体（31）内的扰流筒（32）及转动设置在扰流筒（32）内的剪切装置（6），所述扰流筒（32）的筒壁阵列开设与扰流筒（32）内部连通扰流孔（33）；
所述剪切装置（6）包括转轴（61）、驱动转轴（61）转动的驱动装置及连接于转轴（61）上的桨叶；
所述扰流筒（32）包括第一筒侧壁及与第一筒侧壁连接的第二筒侧壁，所述第一筒侧壁及第二筒侧壁分别开设有所述扰流孔（33），所述第一筒侧壁与第二筒侧壁上扰流孔（33）的孔径不同，使得两侧流体具有不同流速。
2.根据权利要求1所述的甲基丙烯酸酯类产品的生产设备，其特征在于，所述扰流筒（32）的上端为锥形且在外锥面上设置齿环（34），所述筒体（31）上端设置有与齿环（34）啮合的传动齿轮（39），所述传动齿轮（39）与所述驱动装置传动连接。
3.根据权利要求2所述的甲基丙烯酸酯类产品的生产设备，其特征在于，所述筒体（31）上端设置支撑板（35），所述扰流筒（32）上端转动连接在支撑板（35）上，所述齿环（34）设置在支撑板（35）上方。
4.根据权利要求3所述的甲基丙烯酸酯类产品的生产设备，其特征在于，所述筒体（31）上端设置有支架（36），所述支架（36）上沿竖直方向设置连接轴（37），所述连接轴（37）的上端设置第一齿轮（38），所述转轴（61）的上端设置有用于与所述第一齿轮（38）啮合的第二齿轮（63）；
所述连接轴（37）的下端连接所述传动齿轮（39）；所述驱动装置的输出轴连接主动齿轮，所述主动齿轮与所述第一齿轮（38）啮合。
5.根据权利要求1所述的甲基丙烯酸酯类产品的生产设备，其特征在于，所述桨叶包括连接转轴（61）且上下正对的第一扰流环（64）及第二扰流环（65），所述第一扰流环（64）及第二扰流环（65）之间设置有一圈扰流叶片（66），相邻所述扰流叶片（66）之间有间隙。
6.根据权利要求5所述的甲基丙烯酸酯类产品的生产设备，其特征在于，所述转轴（61）上设置有螺旋叶片（67），所述螺旋叶片为间断结构。
7.根据权利要求1-6任一项所述的甲基丙烯酸酯类产品的生产设备，其特征在于，所述精馏系统（5）包括精馏塔，所述精馏塔包括塔体、设置在塔体内的塔板（7）、设置在塔板（7）一侧的溢流堰及设置在塔板（7）上的浮阀（8）；
所述浮阀（8）包括阀芯（81）及空心罩体（82），所述空心罩体（82）罩设在塔板连接孔（71）上，所述空心罩体（82）侧壁上开设有连通空心罩体（82）内部的第一气孔（83），所述空心罩体（82）内沿竖直方向设置有滑套（84）；
所述阀芯（81）包括下端开放的套筒（85），所述套筒（85）侧壁开设有连通内部的第二气孔（86），所述套筒（85）在相对滑套（84）伸出以开启第二气孔（86）的第二位置、及相对滑套（84）收缩以关闭第二气孔（86）的第一位置之间来回滑动。
8.根据权利要求7所述的甲基丙烯酸酯类产品的生产设备，其特征在于，所述套筒（85）底部的外壁面设置有外螺纹，所述套筒（85）上部的内壁设置有与外螺纹适配的内螺纹。
9.根据权利要求8所述的甲基丙烯酸酯类产品的生产设备，其特征在于，所述阀芯（81）的顶部设置配重块（87）。
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