CN202988758U - 硫铵结晶反应器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种硫铵结晶反应器，该硫铵结晶反应器包括筒体（1）、导流筒（2）和搅拌器（3），所述导流筒（2）设置在所述筒体（1）的内部，所述搅拌器（3）安装在所述筒体（1）的底部且位于所述导流筒（2）的内部，其中，该硫铵结晶反应器还包括循环管线（4），所述筒体（1）上设置有排液口（11），所述导流筒（2）上设置有进液口（21），所述排液口（11）通过所述循环管线（4）与所述进液口（21）连接。该硫铵结晶反应器增大了硫铵晶体的结晶粒度，提高了硫铵产品的硫铵纯度。

Description

硫铵结晶反应器

技术领域

本实用新型涉及化工机械领域，具体地，涉及一种硫铵结晶反应器。

背景技术

己内酰胺是重要的有机化工原料，其主要用途是通过聚合生成聚酰胺切片（通常称为尼龙-6切片或者锦纶-6切片），然后进一步加工成锦纶纤维、工程塑料、塑料薄膜等。己内酰胺的制备方法有很多种，但是都会产生副产品硫铵，每吨己内酰胺的硫铵产量为1.6吨-4.2吨，产量差距很大。己内酰胺溶液中的硫酸用氨在结晶反应器内中和反应后，经过进一步地稠厚、离心、干燥后形成硫铵产品，进行包装。硫铵作为一种低效的含氮化肥，受到其用途和成本的限制，使得硫铵的使用范围较小。因此，需要提高硫铵晶体粒度，减少硫铵中己内酰胺等杂质的夹带量，提升硫铵的产品品质，使其成为附加值较高的产品。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种硫铵结晶反应器，该硫铵结晶反应器增大了硫铵晶体的结晶粒度，提高了硫铵产品的硫铵纯度。

为了实现上述目的，本实用新型提供一种硫铵结晶反应器，该硫铵结晶反应器包括筒体、导流筒和搅拌器，所述导流筒设置在所述筒体的内部，所述搅拌器安装在所述筒体的底部且位于所述导流筒的内部，其中，该硫铵结晶反应器还包括循环管线，所述筒体上设置有排液口，所述导流筒上设置有进液口，所述排液口通过所述循环管线与所述进液口连接。

优选地，所述导流筒为圆柱状，所述进液口沿所述导流筒的切向延伸。

优选地，所述进液口的轴线与水平面之间的夹角为30°~45°。

优选地，所述进液口为两个，所述两个进液口关于所述导流筒的轴线对称布置。

优选地，所述进液口设置在所述导流筒的下部且位于靠近所述搅拌器的位置。

优选地，所述搅拌器包括转轴、第一桨叶和第二桨叶，所述第一桨叶和所述第二桨叶沿轴向间隔设置在所述转轴上。

优选地，所述第一桨叶位于所述第二桨叶的上方，所述第二桨叶的下方为吸料侧，所述第一桨叶的上方为推料侧。

优选地，所述第一桨叶的长度大于所述第二桨叶的长度。

优选地，所述硫铵结晶反应器还包括折流板，该折流板设置在所述筒体和所述导流筒之间，且所述折流板的一端与所述筒体连接。

优选地，所述硫铵结晶反应器还包括设置在所述筒体的外部的气相管线，该气相管线的一端与所述折流板和所述筒体之间的有机相区连通，所述气相管线的另一端与所述筒体的上部的闪蒸区连通，所述筒体的顶部设置有排气口。

优选地，所述气相管线的管径为10cm~20cm。

优选地，所述气相管线具有冲洗管口。

通过上述技术方案，硫铵母液在硫铵结晶反应器中通过搅拌器的搅拌作用发生结晶反应后，形成有机相（主要为己内酰胺溶液）和无机相（主要为硫铵晶体和硫铵溶液的混合物），无机相通过排液口排出后，经由循环管线输送到进液口，并且由进液口进入导流筒内，再次在搅拌器的搅拌作用下进行结晶反应，如此反复循环。因此，硫铵母液多次在硫铵结晶反应器中进行结晶反应，延长了硫铵母液的总体结晶时间，从而有利于硫铵晶体长大，提高硫铵晶体的结晶粒度，降低硫铵产品中的己内酰胺等杂质的含量，提高了硫铵产品的硫铵纯度。

本实用新型的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本实用新型，但并不构成对本实用新型的限制。在附图中：

图1是本实用新型的硫铵结晶反应器的结构示意图。

附图标记说明

1   筒体            2   导流筒

3   搅拌器          4   循环管线

5   折流板          6   气相管线

7   有机相区        8   闪蒸区

9   排气口

11  排液口          21  进液口

31  第一桨叶        32  第二桨叶

33  转轴

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限制本实用新型。

在本实用新型中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下”通常是指如图1所示的高度方向的较高位置或较低位置。

如图1所示，本实用新型的具体实施方式提供一种硫铵结晶反应器，该硫铵结晶反应器包括筒体1、导流筒2和搅拌器3，所述导流筒2设置在所述筒体1的内部，所述搅拌器3安装在所述筒体1的底部且位于所述导流筒2的内部，其中，该硫铵结晶反应器还包括循环管线4，所述筒体1上设置有排液口11，所述导流筒2上设置有进液口21，所述排液口11通过所述循环管线4与所述进液口21连接。

硫铵母液在硫铵结晶反应器中通过搅拌器3的搅拌作用发生结晶反应后，形成有机相（主要为己内酰胺溶液）和无机相（主要为硫铵晶体和硫铵溶液的混合物），无机相通过排液口11排出后，经由循环管线4输送到进液口21，并且由进液口21进入导流筒2内，再次在搅拌器3的搅拌作用下进行结晶反应，如此反复循环。因此，硫铵母液多次在硫铵结晶反应器中进行结晶反应，延长了硫铵母液的总体结晶时间，从而有利于硫铵晶体长大，提高硫铵晶体的结晶粒度，降低硫铵产品中的己内酰胺等杂质的含量，提高了硫铵产品的硫铵纯度。

为了使得循环回流的有机相与导流筒内的硫铵母液混合均匀，优选地，所述导流筒2为圆柱状，所述进液口21沿所述导流筒2的切向延伸。硫铵母液在搅拌器3的搅拌作用下，既沿导流筒2的周向运动，又沿导流筒2的轴向运动。循环回流的有机相通过进液口21沿导流筒2的切向进入导流筒2内，循环回流的有机相的流动方向与硫铵母液的流动方向大致相同，从而能够很好地混合到硫铵母液中，并且随之沿导流筒2的周向运动，提高物料的周向运动。因此，增加了物料在导流筒2内的流动距离，延长了物料的停留时间，有利于硫铵晶体的生长。

由于硫铵母液在搅拌器3的搅拌作用下还沿导流筒2的轴向运动，如图1所示，优选地，所述进液口21的轴线与水平面之间的夹角为30°~45°，循环回流的有机相由进液口21沿倾斜向上的方向流入导流筒2内，从而能够与沿导流筒2的轴向向上流动的硫铵母液均匀混合在一起，提高物料的轴向运动。因此，进一步增加了物料在导流筒2内的流动距离，延长了物料的停留时间，有利于硫铵晶体的生长。

如图1所示，为了加快回流的有机相的进料速度，优选地，所述进液口21为两个，所述两个进液口21关于所述导流筒2的轴线对称布置，从而保证从循环管线4进入导流筒2内的有机相的流动方向一致，提高有机相和硫铵母液的混合均匀性。

为了提高回流的有机相的流动性，如图1所示，优选地，所述进液口21设置在所述导流筒2的下部且位于靠近所述搅拌器3的位置，从而搅拌器3对进入导流筒2内的物料的搅拌性更好，使得物料流动性更好，有机相和硫铵母液混合更加均匀，从而能够充分进行结晶反应，提高产量。

作为本实用新型的另一方面的重要改进，为了提高搅拌器3的搅拌效果，如图1所示，优选地，所述搅拌器3包括转轴33、第一桨叶31和第二桨叶32，所述第一桨叶31和所述第二桨叶32沿轴向间隔设置在所述转轴33上。搅拌器3采用双层桨叶搅拌的结构，从而能够对不同高度位置的物料发挥搅拌作用，使得物料混合更加均匀，流动性更好，从而物料在硫铵结晶反应器中能够尽快分散均匀，以降低局部的反应温度和过饱和度。

参考图1，优选地，所述第一桨叶31位于所述第二桨叶32的上方，所述第二桨叶32的下方为吸料侧，所述第一桨叶31的上方为推料侧。位于下方的第二桨叶32对筒体1的底部的物料产生吸力，进而再将物料推送给位于上方的第二桨叶32，从而减少物料在筒体1的底部的滞留量，减少筒体1内的物料滞留区，使得物料均匀流动起来。第一桨叶31对上方的物料产生推力，使得物料能够沿轴向流动，提高了物料在导流筒2内的轴向（上下）流动。因此，物料的流动状态达到最佳，降低局部的反应温度和过饱和度，使得硫铵母液充分反应。

由于位于第一桨叶31的上方的物料总量较多，如图1所示，优选地，所述第一桨叶31的长度大于所述第二桨叶32的长度，第一桨叶31相对于第二桨叶32能够产生较大的搅拌力，使得第一桨叶31的上方的物料能够充分流动，进而物料能够充分反应生成更多的硫铵晶体。

如图1所示，为了将结晶反应后的硫铵产品和己内酰胺溶液分离开，优选地，所述硫铵结晶反应器还包括折流板5，该折流板5设置在所述筒体1和所述导流筒2之间，且所述折流板5的一端与所述筒体1连接，折流板5将筒体1和导流筒2之间的空间分隔开，从而形成有机相区7和无机相区。折流板5和导流筒2之间形成有流体通道，在导流筒2内结晶反应后的溶液通过流体通道流动到有机相区7和无机相区，从而分成有机相和无机相。由于无机相中含硫铵晶体较多，重量较大，因而沉到筒体1的底部，然后通过排料口排出后经过蒸发、中和等工序后形成硫铵晶体产品。硫铵母液则通过循环管线4循环再次进入硫铵结晶反应器中进行结晶反应。另外，折流板5延长了物料流动的路径，增加了物料结晶的时间，有助于晶体生长，增大了晶体粒度，提高了硫铵纯度。

硫铵结晶反应器采用水分蒸发的方式达到饱和状态，硫铵母液进行结晶反应的过程中会产生大量水蒸气，特别是液面的蒸发更加迅速，使得液面的过饱和度最大。通常在筒体1内设置有气相管线，以排出水蒸气，该气相管线的下端位于液面下方，上端与筒体1的顶部的排气口9连通。但是，由于折流板5的减速作用，气相管线处的溶液流速较小，导致气相管线上容易结垢，并且长时间后垢块容易长大。

为了解决上述问题，如图1所示，优选地，所述硫铵结晶反应器还包括设置在所述筒体1的外部的气相管线6，该气相管线6的一端与所述折流板5和所述筒体1之间的有机相区7连通，所述气相管线6的另一端与所述筒体1的上部的闪蒸区8连通，所述筒体1的顶部设置有排气口9。气相管线6的下端距水平面至少3.8m，使得气相管线6完全处于液面之上，并且气相管线6位于筒体1的外部，不会与溶液发生接触，从而不会结垢。另外，硫铵母液进行结晶反应的过程中产生的水蒸气能够通过气相管线6排到闪蒸区8，然后再通过排气口9排出，以保证硫铵结晶反应器内的压力平衡。

为了防止气相管线6的内壁结垢发生堵塞，优选地，所述气相管线6的管径为10cm~15cm。气相管线6的管径增大，从而不容易发生堵塞。

为了保证气相管线6的畅通，优选地，所述气相管线6具有冲洗管口。若气相管线6发生堵塞，可以通过冲洗管口进行疏通、清洗，从而及时处理气相管线6的堵塞，保证硫铵结晶反应器的正常运行。

以上结合附图详细描述了本实用新型的优选实施方式，但是，本实用新型并不限于上述实施方式中的具体细节，在本实用新型的技术构思范围内，可以对本实用新型的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本实用新型的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本实用新型对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本实用新型的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本实用新型的思想，其同样应当视为本实用新型所公开的内容。

Claims (12)

1.一种硫铵结晶反应器，该硫铵结晶反应器包括筒体（1）、导流筒（2）和搅拌器（3），所述导流筒（2）设置在所述筒体（1）的内部，所述搅拌器（3）安装在所述筒体（1）的底部且位于所述导流筒（2）的内部，其特征在于，该硫铵结晶反应器还包括循环管线（4），所述筒体（1）上设置有排液口（11），所述导流筒（2）上设置有进液口（21），所述排液口（11）通过所述循环管线（4）与所述进液口（21）连接。

2.根据权利要求1所述的硫铵结晶反应器，其特征在于，所述导流筒（2）为圆柱状，所述进液口（21）沿所述导流筒（2）的切向延伸。

3.根据权利要求1所述的硫铵结晶反应器，其特征在于，所述进液口（21）的轴线与水平面之间的夹角为30°~45°。

4.根据权利要求1所述的硫铵结晶反应器，其特征在于，所述进液口（21）为两个，所述两个进液口（21）关于所述导流筒（2）的轴线对称布置。

5.根据权利要求1所述的硫铵结晶反应器，其特征在于，所述进液口（21）设置在所述导流筒（2）的下部且位于靠近所述搅拌器（3）的位置。

6.根据权利要求1-5中任意一项所述的硫铵结晶反应器，其特征在于，所述搅拌器（3）包括转轴（33）、第一桨叶（31）和第二桨叶（32），所述第一桨叶（31）和所述第二桨叶（32）沿轴向间隔设置在所述转轴（33）上。

7.根据权利要求6所述的硫铵结晶反应器，其特征在于，所述第一桨叶（31）位于所述第二桨叶（32）的上方，所述第二桨叶（32）的下方为吸料侧，所述第一桨叶（31）的上方为推料侧。

8.根据权利要求7所述的硫铵结晶反应器，其特征在于，所述第一桨叶（31）的长度大于所述第二桨叶（32）的长度。

9.根据权利要求1-5中任意一项所述的硫铵结晶反应器，其特征在于，所述硫铵结晶反应器还包括折流板（5），该折流板（5）设置在所述筒体（1）和所述导流筒（2）之间，且所述折流板（5）的一端与所述筒体（1）连接。

10.根据权利要求9所述的硫铵结晶反应器，其特征在于，所述硫铵结晶反应器还包括设置在所述筒体（1）的外部的气相管线（6），该气相管线（6）的一端与所述折流板（5）和所述筒体（1）之间的有机相区（7）连通，所述气相管线（6）的另一端与所述筒体（1）的上部的闪蒸区（8）连通，所述筒体（1）的顶部设置有排气口（9）。

11.根据权利要求10所述的硫铵结晶反应器，其特征在于，所述气相管线（6）的管径为10cm~20cm。

12.根据权利要求10所述的硫铵结晶反应器，其特征在于，所述气相管线（6）具有冲洗管口。

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