CN203196620U - 羰基化制甲酸甲酯反应器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种包括反应釜体、文丘里管喷射器和螺旋型多孔气体分布器的羰基化制甲酸甲酯反应器。反应釜体顶部开有出气口，反应釜体底部开有出液管，反应釜体壳内上部设有文丘里管喷射器，反应釜体壳内下部设有螺旋型多孔气体分布器。本实用新型解决了羰基化反应使用机械搅拌引起的气液渗漏或者高能耗低产能的问题，并且还能防止盐沉淀物积聚沉淀引起喷射器堵塞，提高CO的单程转化率从而提高生产效率，并且反应器底部出来的反应液体在反应器外进行换热和产物分离后，得到的甲醇溶液可循环使用，能连续大规模用于甲酸甲酯的生产。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种化工反应器，具体地说是一种用于生产甲酸甲酯的羰基化反应器。
背景技术
在一定压力和温度下，甲醇与CO在催化剂的作用下，发生羰基化反应生成甲酸甲酯。甲醇羰基化合成甲酸甲酯属于剧烈放热的气液反应，每生成1mol的甲酸甲酯大约会放出7kcal热量。
为了使气体充分分散，现有的生产甲酸甲酯使用的羰基化气液反应器多使用高转速的机械搅拌方式，而这种机械搅拌方式必须要求良好的密封条件，否则容易出现气液渗漏问题，然而良好的密封条件不仅使反应器的制作和运行费用偏高，而且还会造成反应压力无法提高，导致高能耗低收率的不良结果。
公告号为CN2367383Y，名称为“气液反应器”的中国专利 ，公告日为2000年3月8日，公开了一种新型气液反应器，由主反应器的上部设有多头雾化喷射器，底部设有微孔气体分布器连接在一氧化碳进气管上，甲酸甲酯出液管与循环泵的进液口相接，循环泵的出液口经换热器与多头雾化喷射器相接，该新型气液反应器如附图3，在主反应器中采用多喷射口喷射雾化技术，代替现有技术中使用机械搅拌和普通单管喷头喷淋的气液反应的装置，来提高甲酸生产中一氧化碳和甲醇的气液反应程度，使反应物的收率大大提高，但是由于循环液中含有不可避免的盐沉淀物，极易堵塞多头喷射口，长时间运行会降低喷射雾化效果，一方面反应器内盐沉淀物的累积沉淀堵塞喷射口会逐渐加剧，另一方面羰基化反应的收率逐渐降低，生产效率不高。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种避免使用机械搅拌的方式并且防止盐沉淀物积聚沉淀引起堵塞，提高CO的单程转化率从而提高生产效率，适合于连续大规模生产甲酸甲酯的羰基化制甲酸甲酯反应器。
本实用新型为实现上述目的所采用的技术方案是：
一种羰基化制甲酸甲酯反应器，包括反应釜体，文丘里管喷射器和螺旋型多孔气体分布器，反应釜体顶部开有出气口，反应釜体底部开有出液管，所述的反应釜体壳内上部设有文丘里管喷射器，反应釜体壳内下部设有螺旋型多孔气体分布器。
所述的文丘里管喷射器包括吸入室、喉管和扩散管，所述的吸入室、喉管和扩散管连接在一起，所述的吸入室正中间设有锥形进料管，吸入室的右上方设有吸气管，所述的锥形进料管的大端口为进料口，进料口延伸到所述的反应釜体的壳体外，所述的锥形进料管的小端的开口为喷嘴，所述的喷嘴延伸至喉管处。
所述的螺旋型多孔气体分布器底部连接有CO进气管，所述的CO进气管延伸至反应釜体的壳体外；所述的螺旋型多孔气体分布器由多层环管盘旋而成，所述的环管上还分布有小孔，此种结构有利于CO气体在反应釜体内的充分流动，有利于CO气体和甲醇液体的充分混合。
作为优选，所述的反应釜体包括上封头、筒体和下封头，所述的上封头和下封头呈圆弧形，筒体是圆柱形，上封头、筒体和下封头的高度比为1∶6∶1～1∶15∶1，所述的反应釜体的高径比为2.5∶1～3.5∶1，这种比例设计有利于CO和甲醇溶液有足够的时间和空间混合充分均匀，有利于废气在反应釜体停留时间较长，以及提供反应液体流出出液管时一个缓冲，利于反应的充分进行。
所述的吸入室为圆筒形，喉管为漏斗形，扩散管为圆台形。
作为优选，所述的喉管的入口段收缩角β=10°～ 20°，所述的扩散管的扩散角α=5°～15°。
作为优选，所述的螺旋环型多孔气体分布器的环管之间的间隙为环管管径的1/2，所述的环管上的小孔总截面积为环管表面积的1～10%，所述的小孔的轴向与该孔在环管的切向之间的夹角为锐角，有规律性沿螺旋环喷射出的一氧化碳气体对反应液体有一定的冲击力，同时气体在混合及反应过程中又向上运动，所以容易搅动气液混合物，有利于提高气流分散度和增大气液接触面积，延长了气体在反应混合液体中的停留时间，可提高气液反应效率。
所述的文丘里管喷射器至少两个。
所述的反应釜体、文丘里管喷射器及螺旋环型多孔气体分布器的材质均为碳钢或不锈钢，羰基化甲酸甲酯反应后产物具有很强的腐蚀性，所以选择化学性能稳定的碳钢或者不锈钢。
CO从进气口处进入螺旋环型多孔气体分布器内，沿着螺旋环型盘旋而上，从环螺旋环型的小孔喷射出来，和从进料口进入流经文丘里管喷射器的甲醇液体充分混合，反应后的产物从出液管处出来，反应后的废气从出气口处出去；从反应器的底部的出液管出来的反应液体经换热和产物分离得到的脱盐循环液为含活性催化剂的甲醇溶液，在补充新鲜甲醇和催化剂后用通常使用的强力循环泵增压，然后通过文丘里管喷射器喷射回反应器；高速流动的原料甲醇和脱盐循环液由文丘里管喷射器的喉管入口段通过文丘里管喷射器造成吸气口产生负压，处于反应液面上方的吸气口抽吸液面上方的CO气体，从而形成气液混合物而重新进入反应混合液体内，强化CO再次参与羰基化反应，从而提高CO的单程转化率。
与现有的羰基化反应器相比较，本实用新型羰基化反应器的有益效果在于：
1、 采用文丘里管喷射器抽吸液面上方的CO气体重新进入反应体系，提高了CO的单程转化率；
2、文丘里管喷嘴直径远大于多头喷射口直径，不会堵塞文丘里管喷嘴；
3、沿着螺旋环型多孔气体分布器的螺旋环的方向出来的CO可以有效地搅动反应液体，促进了气液传质混合，避免了以往技术——机械搅拌的使用产生的气液渗漏或者高能耗低产能的问题出现；
4、反应器底部出来的反应液体在反应器外进行换热和产物分离后，得到的甲醇溶液可循环使用，由于避免了热量和盐沉淀物在反应器中的累积，适合于连续大规模生产甲酸甲酯。
附图说明
图1为本实用新型的结构图；
图2为本实用新型的局部放大图；
图3 为CN2367383Y的气液反应器结构图。
图示标记对应的名称为：1-反应釜体，2-文丘里管喷射器，3-螺旋型多孔气体分布器，4-吸气管，5-锥形进料管，6-吸入室，7-喷嘴，8-喉管，9-扩散管，A-CO进气管，B-出液管， C-出气口，D-进料口，11 、15-双吸收填料层，12-一氧化碳进气管，13-多头雾化喷射器 ，14-主反应器，16-甲醇进料口，17-放空管，18-吸收段，19-回液进口，20-封头，21-进液口，22-换热器，23-循环泵，24-微孔气体分布器，25-甲酸甲酯出料管 。
具体实施方式
下面结合实施例对本实用新型作进一步的详细说明，但本实用新型的实施方式不限于此。
实施例1：
参见图1和图2，对本实用新型做进一步详细描述：羰基化制甲酸甲酯反应器包括反应釜体1，文丘里管喷射器2和螺旋型多孔气体分布器3，反应釜体1顶部开有出气口C，底部开有出液管B，上述的反应釜体1壳内上部设有文丘里管喷射器2，壳内下部设有螺旋型多孔气体分布器3。
上述的文丘里管喷射器2由吸入室6，喉管8和扩散管9按上中下的顺序连接而成，吸入室6正中间设有锥形进料管5，吸入室6的右上方设有吸气管4，上述的锥形进料管5的大端口为进料口D，进料口D延伸到上述的反应釜体1的壳体外，锥形进料管5的小端的开口为喷嘴7，喷嘴7延伸至喉管8处；上述的喉管的入口段收缩角β=10°～ 20°，扩散管的扩散角α=5°～15°。
上述的螺旋型多孔气体分布器3由多层环管盘旋而成，环管上还分布有小孔；螺旋型多孔气体分布器3底部连接有CO进气管A，所述的CO进气管A延伸至反应釜体1的壳体外下方。
实施例2：
作为优选，上述的反应釜体1包括上封头、筒体和下封头，上封头和下封头呈圆弧形，筒体是圆柱形，上封头、筒体和下封头的高度比为1：6∶1～1：15∶1，上述的反应釜体1的高径比为2.5∶1～3.5∶1，这种比例设计有利于CO和甲醇溶液有足够的时间和空间混合充分均匀，有利于废气在反应釜体停留时间较长，以及提供反应液体流出出液管B时一个缓冲，利于反应的充分进行。
实施例3：
作为优选，上述的螺旋环型多孔气体分布器3的环管之间的间隙为环管管径的1/2，环管上的小孔总截面积为环管表面积的10%，上述的小孔的轴向与该孔在环管的切向之间的夹角为锐角。螺旋环型多孔气体分布器3的环数和直径取决于反应器釜体1的高度和进气量的大小，从底部向上环直径逐渐变大。有规律性沿螺旋环喷射出的一氧化碳气体对反应液体有一定的冲击力，同时气体在混合及反应过程中又向上运动，所以容易搅动气液混合物，有利于提高气流分散度和增大气液接触面积，延长了气体在反应混合液体中的停留时间，从而可提高气液反应效率。
实施例5：
作为优选，文丘里管喷射器2为至少两个以上，采用上述的文丘礼官喷射器2的个数，使得经锥形进料口5的进入的反应物的量以及反应后的循环液的进入量变大，CO气体的再吸入量也会增大，按照反应比例调整进气量，则反应产物的产量将会增大。
实施例6：
作为优选，反应釜体1、文丘里管喷射器2及螺旋环型多孔气体分布器3的材质均为碳钢或不锈钢，羰基化甲酸甲酯反应后产物具有很强的腐蚀性，所以选择化学性能稳定的碳钢或者不锈钢。
Claims (9)
1.羰基化制甲酸甲酯反应器，其特征在于：包括反应釜体（1）、文丘里管喷射器（2）和螺旋型多孔气体分布器（3），所述的反应釜体（1）顶部开有出气口（C），反应釜体（1）底部开有出液管（B），所述的反应釜体（1）壳内上部设有文丘里管喷射器（2），反应釜体（1）壳内下部设有螺旋型多孔气体分布器（3）。
2.根据权利要求1所述的羰基化制甲酸甲酯反应器，其特征在于：所述的文丘里管喷射器（2）包括吸入室（6）、喉管（8）和扩散管（9），所述的吸入室（6）、喉管（8）和扩散管（9）连接在一起，所述的吸入室（6）正中间设有锥形进料管（5），吸入室（6）的右上方设有吸气管（4），所述的锥形进料管（5）的大端口为进料口（D），进料口（D）延伸到所述的反应釜体（1）的壳体外，所述的锥形进料管（5）的小端的开口为喷嘴（7），所述的喷嘴（7）延伸至喉管（8）处。
3.根据权利要求1所述的羰基化制甲酸甲酯反应器，其特征在于：所述的螺旋型多孔气体分布器（3）由环管盘旋而成，所述的环管上还分布有小孔；所述的螺旋型多孔气体分布器（3）底部连接有CO进气管（A），所述的CO进气管（A）延伸至反应釜体（1）的壳体外。
4.根据权利要求1所述的羰基化制甲酸甲酯反应器，其特征在于：所述的反应釜体（1）包括上封头、筒体和下封头，所述的上封头和下封头呈圆弧形，筒体是圆柱形，所述的上封头、筒体和下封头的高度比为1：6∶1～1：15∶1，所述的反应釜体（1）的高径比为2.5∶1～3.5∶1。
5. 根据权利要求2所述的羰基化制甲酸甲酯反应器，其特征在于：所述的吸入室（6）为圆筒形，所述的喉管（8）为漏斗形，所述的扩散管（9）为圆台形。
6.根据权利要求5所述的羰基化制甲酸甲酯反应器，其特征在于：所述的喉管（8）的入口段收缩角β=10°～ 20°，所述的扩散管（9）的扩散角α=5°～15°。
7.根据权利要求1所述的羰基化制甲酸甲酯反应器，其特征在于：所述的螺旋环型多孔气体分布器（3）的环管之间的间隙为环管管径的1/2，所述的环管上的小孔总截面积为环管表面积的1～10%，所述的小孔的轴向与该孔在环管的切向之间的夹角为锐角。
8. 根据权利要求1所述的羰基化制甲酸甲酯反应器，其特征在于：所述的文丘里管喷射器（2）至少为两个以上。
9.根据权利要求1所述的羰基化制甲酸甲酯反应器，其特征在于：所述的反应釜体（1）、文丘里管喷射器（2）及螺旋环型多孔气体分布器（3）的材质均为碳钢或不锈钢。
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