CN201855696U - 一种立式乙氧基化反应器 - Google Patents
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Abstract
一种立式乙氧基化反应器，由一台立式反应罐、一台循环泵和外接换热器组成；所述循环泵入口管线与所述立式反应罐底部连接；所述循环泵的出口管线经过所述换热器与所述反应罐顶部入口连接；所述反应罐内设有喷头装置，所述喷头装置与所述反应罐入口连接，所述喷头装置设有的喷头朝向各个方向并错位排开。本实用新型一种立式乙氧基化反应器通过改变喷头安装排布方向，脱离反应釜釜顶直径大小对于喷头排布的限制，使反应釜容积可以继续增加，从而达到增大单釜产量的目的，所述喷头喷出的雾状物料可直接喷到釜壁上，强化了釜壁的换热效果，有利于反应热的导出，并且使得产品分子量分布更窄，且起始剂使用量少，加成比例高。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种化工反应器，尤其涉及一种立式乙氧基化反应器。
背景技术
目前国内工业上应用的杂环类加成反应设备，主要有传统搅拌釜、PRESS气雾化反应器（外循环反应器）、管式反应器等，由于国内一般以使用环氧乙烷加成反应居多，所以习惯称之为乙氧基化反应器。
传统搅拌釜一般带框式或浆框式组合搅拌，釜体材质为不锈钢。杂环类反应单体一般由釜底的插底管加入，降温和升温由夹套和盘管实现。生产时一般先在釜内投入低分子量起始剂和催化剂，搅拌下升温脱水，氮气置换后在一定温度下加入杂环类单体进行反应，熟化一定时间后中和，即得到产品。但这种搅拌釜操作时温度波动大且温度不易控制，特别对反应放热量较大的产品不易操作；反应釜气相空间为反应死角，产品中副产物聚乙二醇含量较高；插底管进料导致在反应釜压力突然增大时，反应物料有可能倒灌入环氧乙烷计量罐中引起危险；另外由于搅拌时反应釜顶部机械密封的摩擦，使危险系数增高。目前这种反应器在国内使用逐渐减少。
管式反应器主要用于生产低加成数产品，如乙二醇单甲醚、乙二醇单丁醚等。设备紧凑，产量高；但是不能生产高加成数产品。
PRESS气雾化反应器（外循环反应器）是目前国内使用最多的一种乙氧基化反应器，其由一台高效循环泵和反应釜部件组成，起始剂和催化剂的混合液由循环泵高速打至釜顶，物料通过设置在釜顶的喷雾装置喷出，将起始剂喷成雾状，环氧乙烷由釜顶的气相加料口加入，雾状的起始剂与气态的环氧乙烷接触后，快速进行反应，由于起始剂喷成雾状后，反应面积大大增加，反应速度大幅提高。反应热量的导出靠循环管线上外置的换热器实现，换热面积可根据产品不同任意进行设计，不受釜容积的限制。PRESS反应器的温度控制较平稳，气相空间死角少，产品中聚乙二醇含量相对较低；环氧乙烷由釜顶的气相口加入，基本杜绝了物料倒灌的危险。
目前主要有PRESS第一代，立式单反应罐，但在工业生产中，这种RRESS一代，产物的单釜产量低，而且受反应釜直径的限制，釜顶喷头数量也受到限制，釜容积不能太大，增大容积后会导致反应物反应速度下降。为了克服这些问题，人们相继研发出PRESS第二代和PRESS第三代，如专利号 ZL 200820218483.2介绍一种单循环双反应罐的反应器，立式接料器上设有一个反应罐，利用两个反应釜，这样可以较好解决PRESS第一代的问题，但是这样使得反应器结构复杂，而且造价昂贵。
实用新型内容
本实用新型提供了一种新型的立式乙氧基化反应器，是对于现有PRESS第一代的技术的完善，在保留PRESS第一代的优点上，有效克服了上述PRESS第一代的缺陷。
本实用新型一种立式乙氧基化反应器通过以下技术方案实现其目的：
一种立式乙氧基化反应器，其中，由一台立式反应罐、一台循环泵和外接换热器组成；所述循环泵入口管线与所述立式反应罐底部连接；所述循环泵的出口管线经过所述换热器与所述反应罐顶部入口连接；所述反应罐内设有喷头装置，所述喷头装置与所述反应罐入口连接。
上述的立式乙氧基化反应器，其中，所述喷头装置设有一根物料管，所述物料管一端与所述反应罐入口连接，另一端设有喷头。
上述的立式乙氧基化反应器，其中，所述喷头装置设有5~9根物料管，其中一根为主物料管，其余为分支物料管，所述各根分支物料管以所述主物料管为中心轴，围绕所述主物料管呈几何对称分布；所述主物料管一端与所述反应罐入口连接，另一端设有喷头；所述分支物料管靠近所述反应罐入口处的一端通过通孔与所述主物料管连接，另一端设有喷头。
上述的立式乙氧基化反应器，其中，所述物料管上设有多个喷头。
上述的立式乙氧基化反应器，其中，所述各个喷头朝向不同方向，并两侧在轴向上下错位布置。
上述的立式乙氧基化反应器，其中，所述反应罐顶部设有反应物料加料口、防爆膜口、真空管、放空管、氮气管和压力表。
上述的立式乙氧基化反应器，其中，在所述反应罐出口处设有破漩涡装置。
上述的立式乙氧基化反应器，其中，所述破漩涡装置为防旋流挡板。
上述的立式乙氧基化反应器，其中，所述反应罐设有辅助降温装置。
上述的立式乙氧基化反应器，其中，所述辅助降温装置为釜外夹套或是釜外伴管或是釜外半管。
采用本实用新型一种立式乙氧基化反应器其优点在于：
1．本实用新型一种立式乙氧基化反应器通过改变喷头安装排布方向，脱离反应釜釜顶直径大小对于喷头排布的限制，使反应釜容积可以继续增加，从而达到增大单釜产量的目的。
2．本实用新型一种立式乙氧基化反应器的各个喷头朝向不同的方向，其喷出的雾状物料可直接喷到釜壁上，强化了釜壁的换热效果，有利于反应热的导出，并且使得产品分子量分布更窄。
3．本实用新型一种立式乙氧基化反应器的单釜产量大，起始剂量少，加成比例高。
附图说明
图1为本实用新型一种立式乙氧基化反应器的结构示意图；
图2为本实用新型一种立式乙氧基化反应器的喷雾装置的结构示意图；
图3为本实用新型一种立式乙氧基化反应器的喷雾装置的俯视图。
具体实施方式
如图1所示：一种立式乙氧基化反应器，由一台立式反应罐1、一台循环泵2和外接换热器3组成；所述循环泵2入口管线与所述立式反应罐1底部连接；所述循环泵2的出口管线经过所述换热器3与所述反应罐1顶部入口连接，从而形成循环。所述反应罐1内设有喷雾装置5，图1所示的喷雾装置5为一根的物料管，所述物料管一端与所述反应罐1的入口连接，其另一端设有喷头4。所述物料管上还设有多个喷头4，所述的各个喷头4可以安装在所述物料管线5的任意点，而且喷头的方向正对着釜壁或是略微倾，物料通过所述各个喷头4高速喷出，一般喷雾距离可以达到2米左右，即在反应釜直径4米以内的情况下都能很好的实现反应效果。而且通过所述各个喷头4喷出的物料直接喷到釜壁上，强化了釜壁的换热效果，有利于反应过程中产生的热量的导出。为了方便反应过程中反应热的导出，所反应罐1的外部安装有伴管6作为辅助降温装置，所述辅助将为装置还可换作釜外夹套或釜外半管。使用时在所述伴管6中注水，这样有利于导出所述反应罐1中热量。若是要加大所述反应罐1的体积以增加单釜产量，我们可以根据所要的反应罐的体积，所述喷雾装置5可以设有5~9根物料管（如图2示），这样可以使物料反应更彻底，全面。所述反应罐1顶部设有反应物料加料口11，用于添加环氧乙烷等杂环类单体，氮气管10用于向所述反应罐1内通入氮气，此外还设有防爆膜口13、排空管15、真空管12、压力表14这些安全装置，用于防止反应器中压力过大而发生爆炸。在所述反应罐1的内壁上，位于出口处设有一防旋流挡板17作为防止漩涡装置，用于防止在反应釜出口处形成漩涡，从而造成所述循环泵2汽蚀。
如图2和图3所示：在所述喷雾装置5设有5根物料管，其中，中间的一根为主物料管7，其余4根（图2中未示出）都为分支物料管8，所述各根分支物料管8以所述主物料管7为中心轴呈正方形的四个角围绕所述主物料管7呈几何对称分布，如图3所示。所述主物料管7一端与所述反应罐1的入口连接，用于引入物料，另一端设有一个喷头4，四根分支物料管8的靠近所述反应罐1的入口处一端通过通孔与所述主物料管7连接，另一端均设有喷头4。物料可以通过所述主物料管7进入所述各根分支物料管8内，且每根物料管上还设有若干喷头4，所述各个喷头4朝向各个方向并两侧在轴向上下错位布置，这样可以使得物料的喷射面积更广，和所述反应罐1中杂环类单体气体充分反应。值得注意的是，所述喷雾装置5的物料管的数量可以根据所要求的产品的产量与反应罐的体积作适当的调整，一般所述物料管的数量为5~9根。
使用时，先通过所述真空管12抽出反应器内的空气，并通过所述氮气管9通入氮气，再通过所述反应物料加料口11通入环氧乙烷等杂环类单体气体。起始剂及催化剂由所述循环泵2入口管线上的进料口9抽入，由所述循环泵2将物料打到所述反应罐1中，所述反应罐1内的喷雾装置5将起始剂喷成雾状，与通入的杂环类单体气体发生反应。在反应过程中，会产生大量的反应热，期间为了使反应更好地进行，可以通过所述换热器3控制物料的温度，而将所述反应罐1外的伴管6内通入冷却水，也可以适当降低反应器中的温度。反应结束，开启所述循环泵2出口的出料阀门16将物料打入后处理釜进行中和等处理。在反应过程中，可以通过关闭所述进料口9的阀门和出料阀门16，利用所述循环泵2使物料循环反应，从而使物料反应更充分。
应当认识到，上述的实施例仅作为本实用新型的优选的实施方式的例举而提出，本实用新型并不仅局限于此，本领域技术人员可以实施的各种简单改进也应当落入本实用新型的保护范围内。
Claims (10)
1.一种立式乙氧基化反应器，其特征在于，由一台立式反应罐、一台循环泵和外接换热器组成；所述循环泵入口管线与所述立式反应罐底部连接；所述循环泵的出口管线经过所述换热器与所述反应罐顶部入口连接；所述反应罐内设有喷头装置，所述喷头装置与所述反应罐入口连接。
2.根据权利要求1所述的立式乙氧基化反应器，其特征在于，所述喷头装置设有一根物料管，所述物料管一端与所述反应罐入口连接，另一端设有喷头。
3.根据权利要求1所述的立式乙氧基化反应器，其特征在于，所述喷头装置设有5~9根物料管，其中一根为主物料管，其余为分支物料管，所述各根分支物料管以所述主物料管为中心轴，围绕所述主物料管呈几何对称分布；所述主物料管一端与所述反应罐入口连接，另一端设有喷头；所述分支物料管靠近所述反应罐入口处的一端通过通孔与所述主物料管连接，另一端设有喷头。
4.根据权利要求2或3所述的立式乙氧基化反应器，其特征在于，所述物料管上设有多个喷头。
5.根据权利要求4所述的立式乙氧基化反应器，其特征在于，所述各个喷头朝向不同方向，并两侧在轴向上下错位布置。
6.根据权利要求1所述的立式乙氧基化反应器，其特征在于，所述反应罐顶部设有反应物料加料口、防爆膜口、真空管、放空管、氮气管和压力表。
7.根据权利要求1所述的立式乙氧基化反应器，其特征在于，在所述反应罐出口处设有破漩涡装置。
8.根据权利要求7所述的立式乙氧基化反应器，其特征在于，所述破漩涡装置为防旋流挡板。
9.根据权利要求1所述的立式乙氧基化反应器，其特征在于，所述反应罐设有辅助降温装置。
10.根据权利要求1所述的立式乙氧基化反应器，其特征在于，所述辅助降温装置为釜外夹套或是釜外伴管或是釜外半管。
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