CN116943467A - 一种n-甲基吡咯烷酮生产制备装置 - Google Patents

一种n-甲基吡咯烷酮生产制备装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种N‑甲基吡咯烷酮生产制备装置，包括混合装置，混合装置包括压力罐和静态混合器，压力罐用于向静态混合器的外围施加压力；静态混合器包括管体和设置在管体内的内置隔板，管体沿压力罐的中心轴线延伸，管体的两端贯穿压力罐；内置隔板包括至少两个隔板段，至少两个隔板段沿管体的轴线依次排布，每个隔板段将对应的管体内部空间分隔成两部分，各隔板段均为螺旋板，相邻两隔板段的螺旋方向相反，使原料以相反的螺旋方向流经相邻两隔板段，各隔板段能够将流经的原料分割成两部分，管体为可以弯曲变形的柔性材料，管体的不与隔板段接触的管壁受压力罐施加的压力作用能够向内凹陷。本发明能够充分均匀混合原料，提高反应效率和产出率。

Description

一种N-甲基吡咯烷酮生产制备装置
技术领域
本发明涉及混合设备技术领域，具体涉及一种N-甲基吡咯烷酮生产制备装置。
背景技术
混合器是用于对流经的浆料进行混合的节能设备。如N-甲基吡咯烷酮的生产过程中就需要用到混合器对原料进行混合。如果原料混合不充分或混合不均匀，则会导致N-甲基吡咯烷酮的产率降低，而传统的混合器对原料的混合效果差，导致产率低。
发明内容
本发明提供一种N-甲基吡咯烷酮生产制备装置，以解决现有技术中N-甲基吡咯烷酮生产制备装置无法将原料充分混合导致产率低下的技术问题。
本发明的一种N-甲基吡咯烷酮生产制备装置，采用如下技术方案：
一种N-甲基吡咯烷酮生产制备装置，包括两组压力泵，还包括混合装置，两组压力泵分别通过输送管道与混合装置连接，两组压力泵分别用于将不同的原料送入混合装置中进行混合，所述混合装置包括压力罐和设置在压力罐内的静态混合器，所述压力罐用于向静态混合器的外围施加压力，所述输送管道的一端与静态混合器的一端连通；所述静态混合器包括管体和设置在管体内的内置隔板，所述管体沿压力罐的中心轴线延伸，且管体的两端贯穿压力罐；所述内置隔板包括至少两个隔板段，至少两个隔板段沿管体的轴线依次排布，每个隔板段将对应的管体内部空间分隔成两部分，各个隔板段均为螺旋板，相邻两隔板段的螺旋方向相反，使原料以相反的螺旋方向流经相邻两隔板段，每个隔板段能够将流经的原料分割成两部分，所述管体为可以弯曲变形的柔性材料，所述管体的不与隔板段接触的管壁受压力罐施加的压力作用能够向内凹陷。
进一步地，所述管体为硼硅橡胶制成。
进一步地，相邻两隔板段的相对一端接触且固定连接。
进一步地，所述静态混合器的两端具有法兰接头，法兰接头的端部设有连接凸缘，所述连接凸缘上沿周向间隔开设有螺栓穿孔，所述输送管道的与静态混合器连接的一端具有接头，所述输送管道的接头与法兰接头连接。
进一步地，所述法兰接头的外周面上设有外凸沿，所述外凸沿位于压力罐外部且与压力罐的外壁贴合，所述外凸沿与连接凸缘沿轴向间隔布置，所述外凸沿与连接凸缘之间围成环槽。
进一步地，所述混合装置设置有至少两组，至少两组混合装置沿静态混合器的延伸方向呈直线依次排布，相邻两组混合装置的静态混合器对接，所述压力泵通过输送管道与位于一端的混合装置的静态混合器连接。
进一步地，所述混合装置设置有三组，各个混合装置的压力罐上均设有压力表，各个压力罐内的压强不同，靠近压力泵的压力罐的压强最小，远离压力泵的压力罐的压强最大，且远离压力泵的压力罐的压强值为原料达到反应条件时所需值。
进一步地，各个压力罐上均设有温度表，各个压力罐内均设有加热装置，靠近压力泵的压力罐的温度最小，远离压力泵的压力罐的温度最大，且远离压力泵的压力罐的温度值为原料达到反应条件时所需值。
进一步地，远离压力泵的混合装置的静态混合器的管体内壁上设置有用于存放催化剂的放置槽。
进一步地，所述混合装置还包括框架，所述框架为长方体结构，所述压力罐固定在框架内。
本发明的有益效果是：本发明将静态混合器设置在压力罐内，使用时，两种不同的原料从位于压力罐内的静态混合器中通过，静态混合器内部的内置隔板对流经的原料多次分割、然后搅拌混合，进而使两种原料进行充分的搅拌混合，进而提高原料反应效率，提高N-甲基吡咯烷酮的产率。同时，本发明通过压力罐向静态混合器的外围施加压力，并将静态混合器的管体设置为可以弯曲变形的柔性材料，在压力罐的压力作用下，静态混合器的管壁能够向内凹陷，这样，即使从压力泵中泵出的原料压力出现波动或者压力泵的功率出现浮动，也能够使静态混合器内的压力值基本维持恒定，恒定的压力值会有利于原料反应，进而提高N-甲基吡咯烷酮的产率。
另外，本发明设置至少两组混合装置，各个混合装置的压力罐的压强和温度呈阶梯式增大，也即沿着原料流动的方向，压力罐内的压力和温度呈阶梯增大趋势，这样原料在最后一个混合装置内正式反应，而在上游的混合装置中进行预热和预加压。同时，多个混合装置能够对原料进行连续的搅拌混合，与传统的反应釜相比，不需要额外的混合操作且可以连续反应，进而提高N-甲基吡咯烷酮制备效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明一种N-甲基吡咯烷酮生产制备装置的实施例1的整体结构示意图；
图2为本发明一种N-甲基吡咯烷酮生产制备装置的实施例1中静态混合器的立体结构示意图；
图3为本发明一种N-甲基吡咯烷酮生产制备装置的实施例1中静态混合器的主视图；
图4为图3中A-A向剖视图；
图5为图3中B-B向剖视图；
图6为图3中C-C向剖视图；
图7为本发明一种N-甲基吡咯烷酮生产制备装置的实施例1中静态混合器的半剖图；
图8为图7的主视图；
图9为图8的左视图；
图10为图8的俯视图；
图中：100、压力泵；200、压力罐；300、法兰接头；400、输送管道；500、静态混合器；501、管体；502、内置隔板。
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。
本发明的一种N-甲基吡咯烷酮生产制备装置的实施例1，如图1至图10所示，所述N-甲基吡咯烷酮生产制备装置包括两组压力泵100和三组混合装置，三组混合装置呈直线顺次排布，两组压力泵100分别通过输送管道400与靠近压力泵100的一组混合装置连接。所述输送管道400为三通管结构，具有两个输入端和一个输出端，两个输入端分别与两组压力泵100连接，输出端与混合装置连通。使用时，两组压力泵100分别将两种不同的原料送入混合装置中进行混合并进行反应，原料经过反应后从最后一组混合装置中排出，然后进行后续的生产制备。
本发明中，各个混合装置的结构基本相同，各个混合装置均包括压力罐200和设置在压力罐200内的静态混合器500。所述压力罐200用于向静态混合器500的外围施加压力，各压力罐均连接有向压力罐内泵入高压气体的气泵。所述输送管道400的输出端与静态混合器500的一端连通，使用时，原料从位于压力罐200中的静态混合器500中通过，原料在静态混合器500中实现搅拌和混合。所述混合装置还包括框架，所述框架为长方体结构，各框架沿直线排布，各个压力罐200分别固定在对应的框架内。
本发明中，所述静态混合器500包括管体501和设置在管体501内的内置隔板502，所述管体501沿压力罐200的中心轴线延伸，也即管体501沿三组混合装置的排布方向延伸，且管体501的两端贯穿压力罐200。所述静态混合器500的两端具有法兰接头300，法兰接头300的端部设有连接凸缘，所述连接凸缘上沿周向间隔开设有螺栓穿孔，所述输送管道400的与静态混合器500连接的一端具有接头，所述输送管道400的接头与法兰接头300连接。所述法兰接头300的外周面上设有外凸沿，所述外凸沿位于压力罐200外部且与压力罐200的外壁贴合，所述外凸沿与连接凸缘沿轴向间隔布置，所述外凸沿与连接凸缘之间围成环槽。
所述内置隔板502包括至少两个隔板段，本实施例中，如图7、图8和图10所示，隔板段有六个，六个隔板段沿管体501的轴线依次排布，每个隔板段将对应的管体501内部空间分隔成两部分，各个隔板段均为螺旋板，相邻两隔板段的螺旋方向相反，使原料以相反的螺旋方向流经相邻两隔板段，由于相邻两个隔板段的螺旋方向是相反的，这样在原料从上一个隔板段位置进入下一个隔板段位置的过程中，下一个隔板段能够将流经的原料分割成两部分，也就是说，从原料经过静态混合器500的整个路径中，每一个隔板段都能够对经过的原料进行分割，并在螺旋通过每个隔板段的过程中进行搅拌混合，进而实现两种不同的原料在静态混合器500中充分均匀的混合。
本实施例中，相邻两隔板段的相对一端接触且固定连接，具体地，相邻隔板段之间通过焊接固定在一起，进而使得多个隔板段形成一个整体结构。
本发明中，所述管体501为可以弯曲变形的柔性材料，所述管体501的不与隔板段接触的管壁受压力罐200施加的压力作用能够向内凹陷。本实施例中，管体501为耐高温、耐腐蚀的硼硅橡胶材料制成。本发明通过将静态混合器500的管体501设置为柔性材料，这样在压力罐200内压力的作用下，管体501的没有与隔板段支撑配合的管壁就会向内凹陷。由于原料为液体，在使用时，静态混合器500的内置隔板502对原料具有一定的阻碍作用，柔性的管体501通过变形可以保持管体501内部液体压力基本维持恒定。此外，将原料泵入静态混合器500的压力泵100在工作时，也难免会产生泵入压力的波动或者功率浮动，通过管体501的柔性变形，可以适应这样的压力波动，使静态混合器500中的流体压力近乎于稳定状态，有利于原料的反应，也利于原料最终向外排出。
本发明中，各个混合装置的压力罐200上均设有压力表，各个压力罐200内的压强不同，靠近压力泵100的压力罐200的压强最小，远离压力泵100的压力罐200的压强最大，且远离压力泵100的压力罐200的压强值为原料达到反应条件时所需值。同时，各个压力罐200上均设有温度表，各个压力罐200内均设有加热装置，靠近压力泵100的压力罐200的温度最小，远离压力泵100的压力罐200的温度最大，且远离压力泵100的压力罐200的温度值为原料达到反应条件时所需值。另外，远离压力泵100的混合装置的静态混合器500的管体501内壁上设置有用于存放催化剂的放置槽。本实施中，三组混合装置中位于上游的两组混合装置，由于压力罐200内压力和温度均未达到原料的反应条件，因此，在原料通过这两组混合装置时并不会发生反应。而是在原料经过最后一组混合装置时，由于压力罐200内的压力值和温度值均达到原料反应时所需值，原料才正式开始反应，这样原料在前面两组混合装置中进行预热和预加热，提高在最后一组混合装置中的反应效率，提高N-甲基吡咯烷酮的产出率。
本发明N-甲基吡咯烷酮生产制备装置在使用时：首先设定好每个压力罐200内部的压力值和温度值。然后启动两个压力泵100，两个压力泵100将两种不同的原料通过输送管道400泵入静态混合器500中，在处于上游的两个静态混合器500中，原料一边实现混合，一边实现预加热和预加压，随着原料的温度以及所受压力逐渐升高，最终原料在进入第三组混合装置的静态混合器500中时，达到反应时所需要的温度值和压力值，结合第三组混合装置的静态混合器500内存放的催化剂，混合后的原料进行正式反应，并生成N-甲基吡咯烷酮。
两种原料在静态混合器500中混合过程中，每一个隔板段都会对原料进行分割、然后在螺旋通过每一个隔板段的过程中实现搅拌混合，这种通过分割、搅拌的混合方式，能够让原料更充分和均匀地混合，提高反应效率以及产出率。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种N-甲基吡咯烷酮生产制备装置，包括两组压力泵(100)，还包括混合装置，两组压力泵(100)分别通过输送管道(400)与混合装置连接，两组压力泵(100)分别用于将不同的原料送入混合装置中进行混合，其特征在于，所述混合装置包括压力罐(200)和设置在压力罐(200)内的静态混合器(500)，所述压力罐(200)用于向静态混合器(500)的外围施加压力，所述输送管道(400)的一端与静态混合器(500)的一端连通；所述静态混合器(500)包括管体(501)和设置在管体(501)内的内置隔板(502)，所述管体(501)沿压力罐(200)的中心轴线延伸，且管体(501)的两端贯穿压力罐(200)；所述内置隔板(502)包括至少两个隔板段，至少两个隔板段沿管体(501)的轴线依次排布，每个隔板段将对应的管体(501)内部空间分隔成两部分，各个隔板段均为螺旋板，相邻两隔板段的螺旋方向相反，使原料以相反的螺旋方向流经相邻两隔板段，每个隔板段能够将流经的原料分割成两部分；所述管体(501)为可以弯曲变形的柔性材料，所述管体(501)的不与隔板段接触的管壁受压力罐(200)施加的压力作用能够向内凹陷。
2.根据权利要求1所述的N-甲基吡咯烷酮生产制备装置，其特征在于，所述管体(501)为硼硅橡胶制成。
3.根据权利要求1所述的N-甲基吡咯烷酮生产制备装置，其特征在于，相邻两隔板段的相对一端接触且固定连接。
4.根据权利要求1所述的N-甲基吡咯烷酮生产制备装置，其特征在于，所述静态混合器(500)的两端具有法兰接头(300)，法兰接头(300)的端部设有连接凸缘，所述连接凸缘上沿周向间隔开设有螺栓穿孔，所述输送管道(400)的与静态混合器(500)连接的一端具有接头，所述输送管道(400)的接头与法兰接头(300)连接。
5.根据权利要求4所述的N-甲基吡咯烷酮生产制备装置，其特征在于，所述法兰接头(300)的外周面上设有外凸沿，所述外凸沿位于压力罐(200)外部且与压力罐(200)的外壁贴合，所述外凸沿与连接凸缘沿轴向间隔布置，所述外凸沿与连接凸缘之间围成环槽。
6.根据权利要求1所述的N-甲基吡咯烷酮生产制备装置，其特征在于，所述混合装置设置有至少两组，至少两组混合装置沿静态混合器(500)的延伸方向呈直线依次排布，相邻两组混合装置的静态混合器(500)对接，所述压力泵(100)通过输送管道(400)与位于一端的混合装置的静态混合器(500)连接。
7.根据权利要求6所述的N-甲基吡咯烷酮生产制备装置，其特征在于，所述混合装置设置有三组，各个混合装置的压力罐(200)上均设有压力表，各个压力罐(200)内的压强不同，靠近压力泵(100)的压力罐(200)的压强最小，远离压力泵(100)的压力罐(200)的压强最大，且远离压力泵(100)的压力罐(200)的压强值为原料达到反应条件时所需值。
8.根据权利要求7所述的N-甲基吡咯烷酮生产制备装置，其特征在于，各个压力罐(200)上均设有温度表，各个压力罐(200)内均设有加热装置，靠近压力泵(100)的压力罐(200)的温度最小，远离压力泵(100)的压力罐(200)的温度最大，且远离压力泵(100)的压力罐(200)的温度值为原料达到反应条件时所需值。
9.根据权利要求8所述的N-甲基吡咯烷酮生产制备装置，其特征在于，远离压力泵(100)的混合装置的静态混合器(500)的管体(501)内壁上设置有用于存放催化剂的放置槽。
10.根据权利要求1所述的N-甲基吡咯烷酮生产制备装置，其特征在于，所述混合装置还包括框架，所述框架为长方体结构，所述压力罐(200)固定在框架内。
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