CN204656515U - 一种适用于强放热反应的等温反应器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种适用于强放热反应的等温反应器。反应器主体设有上、下封头、进、出料口以及冷却介质进出口，反应器主体内至少设有一根套管，每根套管由相互嵌套的外管和内管组成，外管两端固定在反应器主体内的上、下固定板上，内管下端固定在位于外管下固定板下方的内管固定板上，内管下端开口、上端封口且与外管上固定板间留有距离，内管侧壁位于外管下固定板以上段开有出液孔。用于强放热的等温反应时，一种反应物A经进料口进入外管，另一反应物B经进料口进入内管，反应物B沿内管轴向向上通过出液孔均匀分散到内管外并与进入外管内的反应物A反应。由于反应分散到多个点进行并同时进行移热，实现了反应温度的平稳和可控。

Description

一种适用于强放热反应的等温反应器

技术领域

本实用新型涉及一种反应器，特别是一种用于化工、石油化工中的气气相、气液相、液液相反应的强放热反应器,属于化工、石油化工设备。

背景技术

在化工行业，经常遇到气气相、气液相、液液相反应的强放热反应,例如己内酰胺生产过程中，涉及环己酮肟在发烟硫酸催化下通过贝克曼重排（Beckmann）合成己内酰胺的过程，该反应速度快、放热量大、反应温度区间比较窄，属于液液强放热反应。目前工业上的反应器结构一般采用绝热式，先反应后移热，且反应中必须采用大循环比和较低的循环液温度，以降低绝热温升，减少副反应的产生。由于采用绝热反应器，反应不能在最适合的温度下反应，且反应温度不易控制，容易出现局部温度过高造成产品变质。另外，采用大循环比和较低的循环液温度，不但增加了反应器及附属设备的规格尺寸，而且还增加了副产物的量，使粗己内酰胺产品纯度降低。对现有反应器进行必要的改进，设计新的反应器，对于解决诸如环己酮肟贝克曼重排反应的取热问题，提高产品品质，成为业界共同的课题。

发明内容

   本实用新型所要解决的技术问题是提供一种适用于强放热反应的等温反

应器，适用于气气相、气液相、液液相反应，其特别适用于环己酮肟重排合成己内酰胺生产。

   本实用新型解决其技术问题采取的技术方案是这样的：一种适用于强放

热反应的等温反应器，包括反应器主体，反应器主体为设有上封头和下封头的柱形罐体，反应器主体设有进料口、出料口和冷却介质进出料口，反应器主体内至少设有一根套管，每根套管由相互嵌套的外管和内管组成，内管套装在外管内，外管和内管间留有间隙，外管两端开口且两端固定在反应器主体内的上固定板和下固定板上，内管下端固定在位于外管下固定板下方的内管固定板上，内管下端开口、上端封口且上端与外管上固定板间留有距离，内管侧壁位于外管下固定板以上段开有出液孔。

    本实用新型，一个进料口位于下封头上，另一个进料口位于内管固定板和外管下固定板之间。

为增强传热效率，外管设置有翅片，反应器主体内设置折流挡板。

内管侧壁上的出液孔沿内管轴向匀分布，分段或连续布置，沿内管圆周方向的两相邻出液孔上、下交错布置，出液孔的开孔方向为沿内管反应物流动方向与轴向夹角0°～90°，以增加反应段的长度。内管开孔率、出液孔大小及上端封口距外管上固定板间距离由物料及能量衡算确定。

为了增加移热速率，外管可以选择光滑管或翅片管或螺旋管，优先选择翅片管。

本实用新型适用于气气相、气液相、液液相强放热反应，特别是环己酮肟重排合成己内酰胺的反应。

本实用新型的工作原理如下：用于强放热的等温反应时，一种反应物A经进料口进入外管，另一种反应物B经进料口进入内管，反应物B沿内管轴向向上通过侧壁的出液孔均匀分散到内管与外管间并与通过进料口进入外管内的反应物A进行反应；在反应的同时，冷却介质在外管外部循环及时取热。

由于反应分散到多个点进行，并且反应的同时进行移热，从而实现了反应温度的平稳和可控。

本实用新型取得的有益效果是：将反应分散到多个点进行，并且反应的同时进行移热，实现了严格控制反应温度，操作控制容易，单管生产能力大，减少设备投资及副产物的量，提高原料收率及产品的纯度。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

图2是外管采用翅片管的实施例示意图。

图3为翅片管的横向剖视图。

图中标号含义如下：

1、反应器主体  2、出料口   3、上封头  4、外管上固定板  5，13、冷

却介质进出料口   6、外管   7、内管   8、外管下固定板   9，10、进料口  11、下封头   12、内管固定板   14、折流挡板   15、翅片。

具体实施方式

以下结合附图以及附图给出的具体实施例对本实用新型作进一步描述。

如图1所示，一种适用于强放热反应的等温反应器，反应器主体1为设有上封头3和下封头11的圆柱形罐体，反应器主体下侧部和底部设有进料口9和10，顶部设有出料口2，冷却介质进出料口5和13，在反应器主体内设有7根套管，每根套管由相互嵌套的外管6和内管7组成，内管7套装在外管6内，内管7与外管6之间留有间隙。外管6两端开口并固定在反应器主体内的外管上固定板4和外管下固定板8上，外管上固定板4和外管下固定板8采用与外管对应开孔的管板，内管下端固定在位于外管下固定板8下方的内管固定板12上，内管固定板12采用与内管对应开孔的管板，内管上端封口且与外管上固定板间留有距离，内管7侧壁位于外管下固定板8以上段部分开有出液孔，所开出液孔沿内管轴向分布，相邻两竖排出液孔沿内管圆周方向交错布置。为增强传热效率，外管6设置有翅片15，反应器主体内设置折流挡板14。进料口9位于内管固定板12和外管下固定板8之间，进料口10位于下封头上。

其用于强放热的等温反应时，一种反应物A经进料口9进入外管6内，另一种反应物B经进料口10进入内管7内，反应物B沿内管轴向向上通过侧壁的出液孔均匀分散到内管7与外管6之间，并与通过进料口9进入外管6内的反应物A进行反应；在反应的同时，冷却介质在外管6外部循环及时取热。由于反应分散到多个点进行，并且反应的同时进行移热，实现了反应温度的平稳和可控。

本实用新型特别用于环己酮肟重排合成己内酰胺反应器。在小型实验装置上，反应器主体1的直径为100 mm，高度为2200 mm，反应器主体内设置三根套管，其中，每根外管6的管径为25 mm，管长为2000 mm，内管7的管径为10 mm，管长为1500 mm，内管7在外管下固定板8以上附近位置、中间位置和顶端封口位置沿圆周均匀设置3个直径为0.1 mm的出液孔，出液孔的方向为沿反应物流动方向与轴向夹角90°。发烟硫酸自进料口9进入外管6内，进料流量为450 L/h，温度为91℃。环己酮肟自进料口10进入内管7内，进料流量为5 kg/h ，进料压力为1.5MPa（表压）；循环冷却水自冷却介质进料口13进入，温度为32℃，自冷却介质出料口5流出，温度为40℃。反应物料自出料口2流出，温度为91℃；通过反应物料出口温度控制冷却介质的流量，实现反应器的等温操作，严格控制了反应温度，减少了设备投资及副产物的量，提高原料收率及产品的纯度。

实施例2

如图2所示，一种适用于强放热反应的翅片式等温反应器，与实施例1不同之处在于外管6采用翘片管，即在普通管上嵌套有矩形翅片15，翅片排布如图3，该等温反应器的优点在于强化了传热速率，使反应器沿轴向的温度更趋于一致。

Claims (5)

1.一种适用于强放热反应的等温反应器，包括反应器主体，反应器主体为设有上封头和下封头的柱形罐体，反应器主体设有进料口、出料口和冷却介质进出料口，反应器主体内至少设有一根套管，每根套管由相互嵌套的外管和内管组成，内管套装在外管内，外管和内管间留有间隙，外管两端开口且两端固定在反应器主体内的上固定板和下固定板上，内管下端固定在位于外管下固定板下方的内管固定板上，内管下端开口、上端封口且上端与外管上固定板间留有距离，内管侧壁位于外管下固定板以上段开有出液孔。

2.根据权利要求1所述的反应器，其特征在于一个进料口位于下封头上，另一个进料口位于内管固定板和外管下固定板之间。

3.根据权利要求1所述的反应器，其特征在于外管设置有翅片，反应器主体内设置有折流挡板。

4.根据权利要求1所述的反应器，其特征在于内管侧壁上的出液孔沿内管轴向分布，分段或连续布置，沿内管圆周方向的两相邻出液孔上、下交错布置，出液孔的开孔方向为沿内管反应物流动方向与轴向夹角0°～90°。

5.根据权利要求1所述的反应器，其特征在于外管为光滑管或翅片管或螺旋管。