CN202410627U - 环烯烃水合反应器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种环烯烃水合反应器，包括反应器筒体（1），所述反应器筒体（1）内设有搅拌装置、设在搅拌装置外侧的加热装置、位于搅拌装置上方的沉降装置和上端伸出反应器筒体（1）顶部的取样装置。本实用新型设计合理、结构简单、易于加工制造，很好地解决了催化剂流失、沉淀、凝结等方面的问题，化学反应效果好，充分减轻了下游工序的生产负担，实用性强，易于推广应用。

Description

环烯烃水合反应器

技术领域

本实用新型涉及一种化工设备，具体涉及一种针对使环烯烃与水在一定温度和压力及水合催化剂存在条件下发生反应生成环状醇的环烯烃水合反应器。

背景技术

反应器对于化工生产来说是一种非常重要的化工设备，根据工艺路线的不同所设计的反应器的形状及作用也不同，如：流化床反应器、固定床反应器，就是针对所选择的催化剂在反应过程中的状态来分类的。目前工业上环烯烃与水发生反应生产环状醇所使用的催化剂就是选取一种颗粒状的结晶性硅铝酸盐作为水合催化剂，这种催化剂的水相和环己烯油相在搅拌器作用下获得剪切力而产生循环流，生成物以烯醇混合物形式流出反应器。这种颗粒状的催化剂很容易在反应器内流动不畅的区域沉淀下来而凝结或随烯醇混合物流出反应器，造成催化剂流失和下游工序的生产负担，因此该反应器的内部结构的设计十分复杂与精巧。在ZL93103121.4公开说明书中就部分涉及到该反应器的基本结构，包括搅拌器、搅拌叶片、格栅板、溢流堰（槽）等，由于这种结构设计的反应器在使用中出现了一些问题，如催化剂流失、沉淀、凝结等方面很难解决。

实用新型内容

本实用新型为了解决现有技术中的不足之处，提供一种结构设计更趋于合理，化学反应效果更好的环烯烃水合反应器。

为解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：环烯烃水合反应器，包括反应器筒体1，所述反应器筒体1内设有搅拌装置、设在搅拌装置外侧的加热装置、位于搅拌装置上方的沉降装置和上端伸出反应器筒体1顶部的取样装置。

所述搅拌装置与加热装置之间设有导流筒2，导流筒2上方与沉降装置下方之间设有导流板3。

所述搅拌装置包括搅拌轴4和搅拌轴4上设置的1～5层搅拌叶片5，其中最上层的搅拌叶片5为盘式涡轮结构形式，最下层的搅拌叶片5为螺旋桨结构形式。

所述第2～4层的搅拌叶片5为盘式涡轮结构形式。

所述2～4层的搅拌叶片5为螺旋桨结构形式。

所述第二层的搅拌叶片5为盘式涡轮结构形式，第三层的搅拌叶片5为螺旋桨结构形式。

所述加热装置为盘式加热管6。

所述沉降装置包括由多个方形小室组成的格栅板7，格栅板7上设有格栅冲洗喷头8。

所述取样装置为三根分别伸入到格栅板7的上部、中部和下部的取样管9。

采用上述技术方案，反应器筒体内从运行空间上以导流板为界可以划分为两部分：上部分为沉降部，下部分为反应部。在反应部里环烯烃与水在催化剂条件下以及一定的温度压力和一定的搅拌转速条件下发生反应生成环状醇，此反应时吸热反应。送入反应器的物料温度相对于反应温度较低，达不到反应要求条件，因此，需要给反应体系提供热源，在反应器内部设计有加热盘管，以蒸汽作为热源，在反应部内混合物料的油相及催化剂的水相在搅拌动力作用下，（发生反应），油与催化剂水相上升到沉降部，并在此开始发生分离，油相连续往上流动，水相及催化剂开始形成油水互存界面区域，油相进入反应器上部的格栅板进一步静置分离水相，防止水合催化剂被带出反应器。

本实用新型是一种针对适合环烯烃水合反应环境的反应器，在该反应器内环烯烃与水发生反应生成环状醇，并吸收热量。该反应使用硅铝酸盐催化剂的效果较好，但这种催化剂易于凝结而降低催化效果，因此水合反应器结构的设计十分重要，既要考虑反应效果又要考虑催化剂的特性。在本实用新型提供的反应器内进行环己烯（环烯烃）水合反应，可以实现水合反应的连续进行，水合催化剂的水相和环烯烃及环醇的油相稳定分离，避免或减少催化剂的凝结核流失，保持反应体系的稳定，大大提高了催化剂的使用效率。

本实用新型设计合理、结构简单、易于加工制造，很好地解决了催化剂流失、沉淀、凝结等方面的问题，化学反应效果好，充分减轻了下游工序的生产负担，实用性强，易于推广应用。

附图说明

图1是本实用新型实施例一的结构示意图；

图2是本实用新型实施例二的结构示意图；

图3是本实用新型实施例三的结构示意图。

具体实施方式

实施例一：如图1所示，本实用新型的环烯烃水合反应器，包括反应器筒体1，所述反应器筒体1内设有搅拌装置、设在搅拌装置外侧的加热装置、位于搅拌装置上方的沉降装置和上端伸出反应器筒体1顶部的取样装置。

搅拌装置包括搅拌轴4和搅拌轴4上设置的1～5层搅拌叶片5，优选4层，其中最上层的搅拌叶片5为盘式涡轮结构形式，最下层的搅拌叶片5为螺旋桨结构形式，第二层和第三层的搅拌叶片5也为盘式涡轮结构形式。搅拌装置是提供给反应体系内的物料使其产生循环流的剪切力，保证反应物料和水合催化剂充分混合，在相关的反应条件下进行向目标产物的方向反应。搅拌轴4与变频电机及减速机连接具有变频功能。搅拌轴4和搅拌叶片5的材质是不锈钢材质，选用304ss或316ss中一种，最上层搅拌叶片5的数量为1-10块组成，优选4-8块叶片，均匀分布在搅拌轴4的周围，用于打碎聚集成团的油滴，使其分散成细小的油滴；最下层搅拌叶片5为螺旋桨形叶片，数量为1-5块，优选3-5块桨形叶片，均匀分布在搅拌轴4的末端，使反应物料的油相和含催化剂的水相在搅拌叶片5的搅动力下产生剪切力，自上而下、自里而外的流动，油相和水相充分混合而反应，同时阻止水相中的催化剂沉降凝结。

搅拌装置与加热装置之间设有导流筒2，导流筒2上方与沉降装置下方之间设有导流板3。在反应器内部设置有导流筒2，导流筒2与反应器筒体1的内壁有一定的距离，这个间歇用来保证物料和催化剂在搅拌桨片转动下产生的涡流的流动方向，使油相和催化剂的水相从搅拌器周围区域自上而下向反应器筒体1内壁附近区域有序的混合和流动；导流板3用来保证混合的油相和水相从导流筒2上部流出时不会继续向上流动，而是通过导流筒2上部安装在反应器筒体1内壁上的导流板3改变向上流动的油相和水相的流动方向，使其向搅拌轴4方向流动，从而不断产生自下而上的混合流动。

环烯烃发生水合反应是一种吸热反应，因此需要为反应物料提供一定的反应温度，保证水合反应顺利进行，于是在导流筒2的外壁上设有环绕的加热装置，加热装置为盘式加热管6，用蒸汽对反应部的反应体系的物料加热，保证反应需要的温度。

导流板3设计在导流筒2上部的反应器筒体1内壁上，由上、下两块板焊接而成，从其横截面来看如同一个三角形，两板的夹角设计为30°—90°（以上结构图中未显示），这样的角度既可以保证油水混合物料的流动阻力，又可以不形成流动死角，防止催化剂在该角落凝结。导流板3的上板的角度便于被油相带出的催化剂在沉降部沉降下来后再次进入反应部，且保证沉降下来的催化剂尽量少的在此堆积而产生凝结现象。导流板3设有导气管，管口伸出反应器的液面，防止导流板3内部热膨胀。

沉降装置包括由多个方形小室组成的格栅板7，格栅板7上设有格栅冲洗喷头8。格栅板7的方形小室为正方形或长方形，安装在导流板3的上部将反应器筒体1隔成两半，中间留有搅拌轴4孔和相关配管孔。设置目的是便于烯醇混合物料及夹带的水合催化剂的水相在上升过程中在这些小格栅室内相对静置分离。格栅板7的高度为反应器筒体1长度的2%-12%，优选高度为反应器筒体1高度的5%-10%，格栅板7的方形孔口边长为20mm-80mm，优选范围是30mm-60mm，格栅板7所占空间为反应器容积的1%-10%。

格栅板7在运行中能有效的使油相和水相得到静置分离，但在长时间运行中仍然有催化剂内油料夹带流失，主要因为生产负荷的变动或界面控制系统的波动造成。部分小颗粒催化剂溢出格栅板7后逐渐在格栅孔口边沉降、聚集、凝结，部分细小颗粒的催化剂随油料一起流出反应器后进入后续系统，造成后系统的生产难题。设计格栅冲洗喷头8的目的是防止水合催化剂随油料流出反应器筒体1或在格栅孔口上聚集凝结，需要定时进行喷水冲洗格栅板7的上部孔口，水很容易与油料中的细小颗粒的催化剂结合，聚集成大颗粒而沉降下来。格栅冲洗喷头8是由几圈环形管组成的，由水合反应器外部送入高压纯水，环形管上设计了一定孔数、孔径及不同的开口部位，形成水流的不同喷射角度，能有效覆盖整个格栅板7的面积，最大限度地将溢出格栅板7的催化剂打回来，有效地减少微小颗粒催化剂随油相流出现象。

取样装置为三根分别伸入到格栅板7的上部、中部和下部的取样管9。便于随时检查格栅板7的上、中、下三部分油相中所含水合催化剂情况，并根据取样分析的结果可以及时采取相应的措施。该设计还有一个优点是通过调节格栅喷头8的冲洗水量的大小来确定催化剂的夹带、溢出情况，优选一定的喷水量，保证格栅板7上部冲洗效果良好。

实施例二：如图2所示，与实施例一的区别在于，第二层和第三层的搅拌叶片5为螺旋桨结构形式。

实施例三：如图3所示，与实施例一的区别在于，第二层的搅拌叶片5为盘式涡轮结构形式，第三层的搅拌叶片5为螺旋桨结构形式。

本实用新型反应器筒体1外部的机械密封是双端面机械密封，保证了反应器的密封效果。搅拌装置的上端面使用脱氧纯水进行密封，下端面是采用弹簧式的密封静环和密封动环。对于上端面机械密封设计了一套密封系统，主要包括脱氧纯水罐，密封回水冷却器，密封给水泵，氮气加压管，密封水计量泵，给水泵的备泵自启动控制等。该系统运行的模式是这样的：脱氧纯水罐内加入50%水位的脱氧纯水，由密封给水泵送入搅拌器的上端面机械密封内，阻止反应器内的油料蒸汽从搅拌装置与反应器间的缝隙溢出，因反应器内的压力较高，为确保密封给水泵的出口压力足以达到密封要求，需要在脱氧纯水罐上设计氧气加压管，用压力为0.7MPa的氮气给密封给水泵的入口加压。密封回水从密封套送回纯水罐前需进行计量和冷却，给水泵设计了自动启动控制器，为防止运转中的给水泵出现故障或其他原因而停止运转，备用泵会立即自动运转提供密封水，避免搅拌装置机械密封出现逆压情况。

Claims (9)

1.环烯烃水合反应器，包括反应器筒体（1），其特征在于：所述反应器筒体（1）内设有搅拌装置、设在搅拌装置外侧的加热装置、位于搅拌装置上方的沉降装置和上端伸出反应器筒体（1）顶部的取样装置。

2.根据权利要求1所述的环烯烃水合反应器，其特征在于：所述搅拌装置与加热装置之间设有导流筒（2），导流筒（2）上方与沉降装置下方之间设有导流板（3）。

3.根据权利要求1或2所述的环烯烃水合反应器，其特征在于：所述搅拌装置包括搅拌轴（4）和搅拌轴（4）上设置的第1～5层搅拌叶片（5），其中最上层的搅拌叶片（5）为盘式涡轮结构形式，最下层的搅拌叶片（5）为螺旋桨结构形式。

4.根据权利要求3所述的环烯烃水合反应器，其特征在于：所述第2～4层的搅拌叶片（5）为盘式涡轮结构形式。

5.根据权利要求3所述的环烯烃水合反应器，其特征在于：所述第2～4层的搅拌叶片（5）为螺旋桨结构形式。

6.根据权利要求3所述的环烯烃水合反应器，其特征在于：所述第二层的搅拌叶片（5）为盘式涡轮结构形式，第三层的搅拌叶片（5）为螺旋桨结构形式。

7.根据权利要求1或2所述的环烯烃水合反应器，其特征在于：所述加热装置为盘式加热管（6）。

8.根据权利要求1或2所述的环烯烃水合反应器，其特征在于：所述沉降装置包括由多个方形小室组成的格栅板（7），格栅板（7）上设有格栅冲洗喷头（8）。

9.根据权利要求8所述的环烯烃水合反应器，其特征在于：所述取样装置为三根分别伸入到格栅板（7）的上部、中部和下部的取样管（9）。

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