CN204952858U - 一种自平衡热管式等温反应器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种自平衡热管式等温反应器，包括筒体，左、右封头，在近左封头一端依次设置有第一、二左管板，在近右封头一端设置有右管板，在右管板与右封头之间设置有右横板，在第一、二左管板之间设置有左横板，换热管设置在左、右横板以上的第二左管板和右管板上，外管固定设置在左、右横板以下的第二左管板和右管板上，内管设置在外管以内，内管右端为盲端，左端与第一左管板连接，内管设置有孔，在第二左管板与右管板之间的筒体的上部分壁上设置有壳内冷却介质进口、在下部分壁上设置有壳内冷却介质出口。本实用新型将反应分散到多个点进行，反应同时进行移热，操作易控制，生产能力大，减少设备投资及副产物，提高原料收率及产品纯度。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种热管式等温反应器，特别是涉及一种可以应用于肟重排合成己内酰胺的自平衡热管式等温反应器。
背景技术
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、放热量大及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，因此反应没有在最适合的温度下反应，且反应温度不易控制，可能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。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是提供一种适用于气气相、气液相、液液相反应的，特别是可以应用于肟重排合成己内酰胺的自平衡热管式等温反应器。
本实用新型技术方案概述如下：
一种自平衡热管式等温反应器，包括筒体1、左封头13和右封头3，在近左封头一端依次设置有第一左管板14和第二左管板16，在近右封头一端设置有右管板5，在右管板与右封头之间设置有右横板4，在第一左管板和第二左管板之间设置有左横板7，右横板和左横板处于同一水平位置；换热管17的左端固定设置在左横板以上的第二左管板上，换热管的右端固定设置在右横板以上的右管板上，外管9的左端固定设置在左横板以下的第二左管板上，外管的右端固定设置在右横板以下的右管板上，内管10的中右部设置在外管以内，内管的右端为盲端，内管的左端与第一左管板固定连接，内管自第二左管板起以右的位置设置有孔，在左横板以下的筒体壁上设置有第二进料口11，在第一左管板左边的筒体壁上或左封头上设置有第一进料口12，在右横板以下的筒体壁上或右封头设置有出料口6，在右横板以上的筒体壁上设置有管内冷却介质进料口2。在左横板以上的筒体壁上设置有管内冷却介质出料口15，在第二左管板与右管板之间的筒体的上部分壁上设置有壳内冷却介质进口18，在第二左管板与右管板之间的筒体的下部分壁上设置有壳内冷却介质出口8。
外管9优选光滑管、翅片管或螺旋管。最好是翅片管。
外管9的内径为5-1000mm，内管10的外径为4-980mm；第一左管板14和第二左管板16之间的距离为10-500mm。
最好是：外管9的内径为10-50mm，内管10的外径为5-48mm，第一左管板14和第二左管板16之间的距离为50-300mm。
外管9的长度为100-20000mm，内管10的长度为60-20000mm。
最好是外管9的长度为500-10000mm，内管10的长度为200-10000mm。
本实用新型的优点是：与现有绝热反应器相比，本实用新型的自平衡热管式等温反应器将反应分散到多个点进行，并且反应的同时进行移热，且采用工作介质的蒸发加快移热速率，能够严格控制反应温度，具有操作控制容易，生产能力大等优点，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。本实用新型能适用于气气相、气液相、液液相强放热反应，特别是肟重排合成己内酰胺的反应。
附图说明
图1为自平衡热管式等温反应器的示意图。
图2为图1的A-A剖视图。
图3为外管为翅片管和内管形成套管的示意图。
具体实施方式
为使本实用新型更简明易懂，下特举具体实施方式，并配合附图做详细说明如下，但本实用新型并不只限于此。
实施例1
一种自平衡热管式等温反应器，包括筒体1、左封头13和右封头3，在近左封头一端依次设置有第一左管板14和第二左管板16，在近右封头一端设置有右管板5，在右管板与右封头之间设置有右横板4，在第一左管板和第二左管板之间设置有左横板7，右横板和左横板处于同一水平位置；换热管17的左端固定设置在左横板以上的第二左管板上，换热管的右端固定设置在右横板以上的右管板上，外管9的左端固定设置在左横板以下的第二左管板上，外管的右端固定设置在右横板以下的右管板上，内管10的中右部设置在外管以内，内管的右端为盲端，内管的左端与第一左管板固定连接，内管自第二左管板起以右的位置设置有孔，在左横板以下的筒体壁上设置有第二进料口11，在第一左管板左边的筒体壁上或左封头上设置有第一进料口12，在右横板以下的筒体壁上或右封头设置有出料口6，在右横板以上的筒体壁上设置有管内冷却介质进料口2。在左横板以上的筒体壁上设置有管内冷却介质出料口15，在第二左管板与右管板之间的筒体的上部分壁上设置有壳内冷却介质进口18，在第二左管板与右管板之间的筒体的下部分壁上设置有壳内冷却介质出口8。
将壳内冷却介质通过壳内冷却介质进口18输入，壳内冷却介质是一种在工作压力下的沸点接近反应温度的纯物质或混合物，例如当反应温度为100摄氏度，可以选择水作为壳内冷却介质。
内管上的孔是沿内管轴向均匀开孔，可以是在内管上分段布置，也可以是连续布置。
将实施例1的一种自平衡热管式等温反应器用于肟重排合成己内酰胺：
反应器主体(筒体左封头和右封头3)的直径为100mm，长度为2200mm。
反应器内下部设置有六根套管(外管和内管组成套管)；
外管9的内径为25mm，外管的长度为2000mm；内管10的外径10mm，内管的长度为1500mm。
内管10位于外管的进口位置、中间位置和近盲端位置沿圆周均匀设置2个直径为0.1mm的小孔，开孔的方向为沿流动方向与轴向夹角90°；
有18根换热管17，换热管17的管径为25mm，换热管以正三角形排列。
反应器壳内冷却介质为乙醇，工作压力为0.1MPa。
外管的外表面全部浸没于壳内冷却介质中。
循环硫酸自第二进料口11进入外管9，进料流量为450L/h，温度为91℃；
环己酮肟自第一进料口12进入内管10，进料流量为5kg/h，进料压力为1.5MpaG(表压)；
循环冷却水自管内冷却介质进料口2进入，温度为32℃，自管内冷却介质出料口15出，温度为38℃。反应物料自出料口6出，温度为91℃。
通过反应物料出口温度控制管内冷却介质的流量，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。
所述自平衡热管式等温反应器内管(7)开孔的方向为沿流动方向与轴向夹角0°～90°，管前压力0.1～10MpaG(表压)，具体压力值由物料衡算确定。
外管9为光滑管。
实施例2
本实施例提供的一种自平衡热管式等温反应器除外管为翅片管外，其它与实施例的结构及尺寸相同，外管翅片的设置强化了传热速率，使反应器沿轴向的温度更趋于一致。
实施例3
一种自平衡热管式等温反应器，结构同实施例1，外管为螺旋管。具体尺寸为：
外管6的内径为5mm，内管7的外径为4mm；第一左管板14和第二左管板16之间的距离为10mm。
外管6的长度为100mm，内管7的长度为60mm。
实施例4
一种自平衡热管式等温反应器，结构同实施例1，外管为光滑管。具体尺寸为：
外管6的内径为1000mm，内管7的外径为980mm；第一左管板14和第二左管板16之间的距离为500mm。
外管6的长度为20000mm，内管7的长度为20000mm。
实施例5
一种自平衡热管式等温反应器，结构同实施例1，外管为翅片管。具体尺寸为：
外管6的内径为10mm，内管7外径为5mm，第一左管板14和第二左管板16之间的距离为50mm。
外管6的长度为500mm，内管7的长度为200mm。
实施例6
一种自平衡热管式等温反应器，结构同实施例1，外管为翅片管。具体尺寸为：
外管6的内径为50mm，内管7外径为48mm，第一左管板14和第二左管板16之间的距离为300mm。
外管6的长度为10000mm，内管7的长度为10000mm。
Claims (7)
1.一种自平衡热管式等温反应器，包括筒体(1)、左封头(13)和右封头(3)，在近左封头一端依次设置有第一左管板(14)和第二左管板(16)，在近右封头一端设置有右管板(5)，在右管板与右封头之间设置有右横板(4)，在第一左管板和第二左管板之间设置有左横板(7)，右横板和左横板处于同一水平位置；换热管(17)的左端固定设置在左横板以上的第二左管板上，换热管的右端固定设置在右横板以上的右管板上，外管(9)的左端固定设置在左横板以下的第二左管板上，外管的右端固定设置在右横板以下的右管板上，内管(10)的中右部设置在外管以内，内管的右端为盲端，内管的左端与第一左管板固定连接，内管自第二左管板起以右的位置设置有孔，在左横板以下的筒体壁上设置有第二进料口(11)，在第一左管板左边的筒体壁上或左封头上设置有第一进料口(12)，在右横板以下的筒体壁上或右封头设置有出料口(6)，在右横板以上的筒体壁上设置有管内冷却介质进料口(2)，在左横板以上的筒体壁上设置有管内冷却介质出料口(15)，在第二左管板与右管板之间的筒体的上部分壁上设置有壳内冷却介质进口(18)，在第二左管板与右管板之间的筒体的下部分壁上设置有壳内冷却介质出口(8)。
2.根据权利要求1所述的一种自平衡热管式等温反应器，其特征在于所述外管(9)是光滑管、翅片管或螺旋管。
3.根据权利要求2所述的一种自平衡热管式等温反应器，其特征在于所述外管(9)为翅片管。
4.根据权利要求1所述的一种自平衡热管式等温反应器，其特征在于所述外管(9)的内径为5-1000mm，内管(10)的外径为4-980mm；第一左管板(14)和第二左管板(16)之间的距离为10-500mm。
5.根据权利要求4所述的一种自平衡热管式等温反应器，其特征在于所述外管(9)的内径为10-50mm，内管(10)的外径为5-48mm，第一左管板(14)和第二左管板(16)之间的距离为50-300mm。
6.根据权利要求1所述的一种自平衡热管式等温反应器，其特征在于所述外管(9)的长度为100-20000mm，内管(10)的长度为60-20000mm。
7.根据权利要求6所述的一种自平衡热管式等温反应器，其特征在于所述外管(9)的长度为500-10000mm，内管(10)的长度为200-10000mm。
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Cited By (2)
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|---|---|---|---|---|
| CN107441909A (zh) * | 2017-08-29 | 2017-12-08 | 萍乡市华星化工设备填料有限公司 | 脱硫脱硝混合反应装置及脱硫脱硝一体化工艺 |
| CN109701455A (zh) * | 2019-02-25 | 2019-05-03 | 南京国昌化工科技有限公司 | 一种等温等流速双水冷卧式反应器 |
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