CN205127945U - 一种带有多孔分层板的搅拌反应器 - Google Patents

Abstract

一种带有多孔分层板的搅拌反应器，它包括反应器壳体(1)，上封头(101)，下封头(102)，多孔分层板(2)和搅拌器(3)，其特征在于反应器壳体(1)内有N层多孔分层板(2)，其中3≤N≤9，多孔分层板(2)将反应器的反应空间(5)分割成N+1个独立反应空间，每个独立反应空间有搅拌叶片(33)、换热盘管(7)和氢气分布器(8)，上封头(101)顶端有催化剂料浆进料口(6)和搅拌电机及传动装置(31)，下封头(102)底端有反应产物出料口(42)，在反应器壳体(1)外有换热夹套(43),反应器壳体(1)上部有二硝基甲苯进料口(41)，本实用新型具有连续生产，反应速率高的优点。

Description

一种带有多孔分层板的搅拌反应器

技术领域

本实用新型涉及一种多孔分层搅拌反应器，具体地说是涉及一种带有多孔分层板的搅拌反应器。

背景技术

甲苯二胺又名二氨基甲苯，是一种重要的化工中间体，可以用于聚氨酯软泡沫塑料、涂料、橡胶及粘合剂的合成，还可以作为染料中间体，用于多种染料的合成。近年来，随着甲苯二胺下游产品应用的不断推广，市场需求迅速增加，二硝基甲苯加氢合成甲苯二胺技术逐渐成为国内外的研究热点。

专利CN104058974A公布了一种设备投资少，能耗低，且在无外加溶剂和1MPa低压条件下二硝基苯加氢合成甲苯二胺的连续生产工艺，其特征在于成功开发一种在低压1MPa左右和无外加溶剂条件下具有与贵金属催化剂相似活性的雷尼镍催化剂，并根据雷尼镍催化剂的催化特性、强度和沉降性能进一步开发一种二硝基甲苯加氢连续生产甲苯二胺的新工艺。但是该工艺具有原料二硝基甲苯在氢化反应器中保留时间长的缺点，对于工业级氢化反应器，为确保产品质量，要求原料二硝基甲苯在反应器中的反应时间为2.5h-3.5h。

上述专利所述工艺中的氢化反应器为搅拌反应器，搅拌操作过程是化工、石油化工、医药、食品工业中最常见的操作过程之一，其目的是使两种或两种以上的介质能达到最大程度的接触，从而在预定的时间内完成所需的混合、传质、传热或反应过程，或同时进行上述两个以上的过程。但是，传统意义的搅拌器在生产过程中不能连续生产，在搅拌操作结束之后就要停止搅拌进行卸料，然后重新进行装料进行生产，这种搅拌方式严重降低了生产效率。

发明内容

本实用新型的目的是提供了一种连续生产，反应速率高的带有多孔分层板的搅拌反应器，

本实用新型的目的是这样实现的，一种带有多孔分层板的搅拌反应器包括反应器壳体，上封头，下封头，多孔分层板和搅拌器，其特征在于反应器壳体内有N层多孔分层板，其中3≤N≤9，多孔分层板将反应器的反应空间分割成N+1个独立反应空间，每个独立反应空间有搅拌叶片、换热盘管和氢气分布器，上封头顶端有催化剂料浆进料口和搅拌电机及传动装置，下封头底端有反应产物出料口，在反应器壳体1外有换热夹套,反应器壳体上部有二硝基甲苯进料口41，搅拌器是由搅拌电机，传动装置，搅拌轴和搅拌叶片组成，搅拌轴和搅拌叶片位于反应器壳体内。

如上所述的氢气分布器是多孔环管型气体分布器，每个氢气分布器位于搅拌叶片正下方，且位于多孔分层板或下封头之上，氢气分布器的氢气进口与氢气分布器通过一段管道连接。

如上所述的搅拌电机与搅拌轴连接，搅拌轴安装有4-10层搅拌叶片，反应器壳体内壁中部有搅拌轴支撑支撑搅拌轴。

如上所述的换热盘管有冷却水上水管线和冷却水回水管线。

如上所述的换热夹套有冷却水上水管线和冷却水回水管线。

如上所述的多孔分层板和反应器壳体连接方式是焊接连接，或活体连接，优选活体连接。

如上所述的多孔分层板是平板，或下凹的弧形板，优选平板。

如上所述的多孔分层板是单张整板，或多块板组合而成，优先多块板组合组合。

如上所述的多孔分层板上的小孔是圆形孔口、方形孔口或菱形孔口，孔径为1mm-12mm，小孔优选圆形孔口，孔径优选3mm-9mm。

如上所述的反应器壳体的内径为2500mm-3500mm，反应器壳体高度为6000mm-9000mm，反应器壳体的内径优选3000mm，反应器壳体高度优选7000mm。

如上所述的每个独立反应空间的体积占反应器总体积的10％-30％。

如上所述的多孔分层板中心位置设置有连接搅拌器孔口，连接搅拌器孔口是圆形孔口。

如上所述的多孔分层板的开孔率是5％-20％，优选10％。

本实用新型通过多孔分层板将搅拌反应器分成多个独立反应空间，同时保证了反应的连续性。本实用新型不仅可以提高反应效率，减少物料在反应器内的停留时间，还可以使搅拌反应由传统的间断过程转化成规模化生产的连续过程，辅助劳动量显著降低，装置的生产能力大大提高。

本实用新型多孔分层搅拌反应器具有如下优点：

(1)、多孔分层板将搅拌反应器分成多个独立反应空间，减少不同浓度反应物料间的混合，即通过减少返混的程度来提高反应速率。

(2)、分层搅拌反应器中的物料自上而下，原料浓度原料逐级减小，产物浓度逐级增加，至独立反应空间内时，几乎全部由反应产物组成。不同的反应空间，可根据原料产物浓度比设定不同的搅拌条件，如安装不同桨型的搅拌器，或设置挡板等；因各反应空间受上层空间或下层空间影响较小，还可以根据原料产物浓度改变工艺条件，反应的独立性增强。

(3)、多孔分层板增加了不同空间之间的连续性，使搅拌反应过程连续进行成为可能，该种类型搅拌反应器特别适合于反应速率较慢，物料停留时间较长的化学反应过程。

(4)、本多孔分层搅拌反应器的结构设计最大程度地提高了不同反应物料间的逆向接触，增大了反应推动力，提高了反应速率。

(5)、本多孔分层搅拌反应器的操作方式为进料、反应、出料同时进行，没有进料、出料等不发生化学反应的辅助时间，因而生产效率较高，辅助劳动少。

(6)、本多孔分层搅拌反应器在稳态操作时，反应器同一部位的操作参数不随时间而改变，有利于产品质量控制和过程自动控制。

附图说明

图1是一种带有多孔分层板的搅拌反应器的剖面图；

图2是氢气分布器的安装示意图；

图3是氢气分布器的俯视图；

图4是一种多孔分层板的俯视图；

如图所示，1是壳体，2是多孔分层板，21是小孔，22是连接搅拌器3孔口，3是搅拌器，31是搅拌电机及传动装置，32是搅拌轴，33是搅拌叶片，41是二硝基甲苯进料口，42是反应产物出料口，43是换热夹套，5是反应空间，51是独立反应空间1，52是独立反应空间2，53是独立反应空间3，54是独立反应空间4，6是催化剂料浆进料口，7是换热盘管，8是氢气分布器，81是氢气进口，9是冷却水上水管线，10是冷却水回水管线，11是搅拌轴支撑，101是上封头，102是下封头。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步详细的说明。

本实用新型实施例是为了使本领域的技术人员更好地理解本实用新型，但不对本实用新型作任何限制，仅仅是对本实用新型的构思作举例说明，但是本领域的技术人员应当理解，本实用新型的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本实用新型的精神、原理、原则和实质的前提下，可以对这些实施方式做出任何修改、补充或等同替换，但这些修改、补充或等同替换均落入本实用新型的保护范围之内。本实用新型不仅仅适用于二硝基甲苯低压加氢生产甲苯二胺的反应，类似的反应均适用于本实用新型，也均属于本实用新型的权利保护范围之内。

实施例1

一种带有多孔分层板的搅拌反应器包括反应器壳体1，上封头101，下封头102，多孔分层板2和搅拌器3，其特征在于反应器壳体1内有N层多孔分层板2，N＝3，多孔分层板2将反应器的反应空间5分割成4个独立反应空间，每个独立反应空间有搅拌叶片33、换热盘管7和氢气分布器8，上封头101顶端有催化剂料浆进料口6和搅拌电机及传动装置31，下封头102底端有反应产物出料口42，在反应器壳体1外有换热夹套43,反应器壳体1上部有二硝基甲苯进料口41，搅拌器3是由搅拌电机，传动装置31，搅拌轴32和搅拌叶片33组成，搅拌轴32和搅拌叶片33位于反应器壳体1内。

所述的氢气分布器8是多孔环管型气体分布器，第个氢气分布器8位于搅拌叶片33正下方，多孔分层板2或下封头102之上，氢气分布器8的氢气进口81与氢气分布器8通过一段管道连接。

所述的搅拌电机31与搅拌轴32连接，搅拌轴32安装有4层搅拌叶片33，反应器壳体1内壁中部有搅拌轴支撑11支撑搅拌轴33。

所述的换热盘管7有冷却水上水管线9和冷却水回水管线10。

所述的换热夹套43有冷却水上水管线9和冷却水回水管线10。

所述的多孔分层板2和反应器壳体1连接方式是活体连接。

所述的多孔分层板2是平板。

所述的多孔分层板2是单张整板。

所述的多孔分层板2上的小孔21是圆形孔，孔径为1mm。

所述的反应器壳体1的内径为2500mm，反应器壳体1高度为6000mm。

所述的多孔分层板2中心位置设置有连接搅拌器孔口22，连接搅拌器孔口22是圆形孔口。

所述的多孔分层板2的开孔率是10％。孔径为1mm；反应器内径2500mm；筒体高度6000mm；为保证搅拌器的稳定运行，在中下层的多孔分层板2上增加搅拌轴支撑结构11；独立反应空间1～4的体积分别占总体积的比例依次是30％，20％，20％和30％；多孔分层板2中心位置还设置有连接搅拌器3的孔口22，22是圆形孔口。

实施例2

多孔分层板2和反应器壳体1连接方式是活体连接结构；多孔分层板2是下凹的弧形板；多孔分层板2上的小孔21是方形孔口，孔径为3mm；反应器内径3000mm；筒体高度7000mm，多孔分层板2的开孔率是5％；多孔分层板2，N＝3；独立反应空间1～4的体积分别占总体积的比例依次是25％，25％，25％，25％。其余同实施例1。

实施例3

多孔分层板2上的小孔21是菱形孔口，孔径为9mm；反应器内径2500mm；筒体高度9000mm，多孔分层板2的开孔率是15％；多孔分层板2，N＝4；独立反应空间1～5的体积分别占总体积的比例依次是25％，15％，20％，15％，25％。其余同实施例1。

实施例4

多孔分层板2和反应器壳体1连接方式是焊接连接结构；多孔分层板2是平板；多孔分层板2上的小孔21是圆形孔口，孔径为12mm；反应器内径3000mm；筒体高度9000mm，多孔分层板2的开孔率是20％；多孔分层板2，N＝4；独立反应空间1～5的体积分别占总体积的比例依次是20％，20％，20％，20％，20％。其余同实施例1。

实施例5

多孔分层板2和反应器壳体1连接方式是活体连接结构；多孔分层板2是平板；多孔分层板2上的小孔21是圆形孔口，孔径为6mm；反应器内径2500mm；筒体高度9000mm，多孔分层板2的开孔率是15％；多孔分层板2，N＝8；独立反应空间1～9的体积分别占总体积的比例依次是15％，10％，10％，10％，10％，10％，10％，10％，15％。其余同实施例1。

Claims (19)

1.一种带有多孔分层板的搅拌反应器，它包括反应器壳体(1)，上封头(101)，下封头(102)，多孔分层板(2)和搅拌器(3)，其特征在于反应器壳体(1)内有N层多孔分层板(2)，其中3≤N≤9，多孔分层板(2)将反应器的反应空间(5)分割成N+1个独立反应空间，每个独立反应空间有搅拌叶片(33)、换热盘管(7)和氢气分布器(8)，上封头(101)顶端有催化剂料浆进料口(6)和搅拌电机及传动装置(31)，下封头(102)底端有反应产物出料口(42)，在反应器壳体(1)外有换热夹套(43),反应器壳体(1)上部有二硝基甲苯进料口(41)，搅拌器(3)是由搅拌电机，传动装置(31)，搅拌轴(32)和搅拌叶片(33)组成，搅拌轴(32)和搅拌叶片(33)位于反应器壳体(1)内。

2.如权利要求1所述的一种带有多孔分层板的搅拌反应器，其特征在于所述的氢气分布器(8)是多孔环管型气体分布器，每个氢气分布器(8)位于搅拌叶片(33)正下方，且位于多孔分层板(2)或下封头(102)之上，氢气分布器(8)的氢气进口(81)与氢气分布器(8)通过一段管道连接。

3.如权利要求1所述的一种带有多孔分层板的搅拌反应器，其特征在于所述的搅拌电机(31)与搅拌轴(32)连接，搅拌轴(32)安装有至少4-10层搅拌叶片(33)，反应器壳体(1)内壁中部有搅拌轴支撑(11)支撑搅拌轴(33)。

4.如权利要求1所述的一种带有多孔分层板的搅拌反应器，其特征在于所述的换热盘管(7)有冷却水上水管线(9)和冷却水回水管线(10)。

5.如权利要求1所述的一种带有多孔分层板的搅拌反应器，其特征在于所述的换热夹套(43)有冷却水上水管线(9)和冷却水回水管线(10)。

6.如权利要求1所述的一种带有多孔分层板的搅拌反应器，其特征在于所述的多孔分层板(2)和反应器壳体(1)连接方式是焊接连接，或活体连接。

7.如权利要求6所述的一种带有多孔分层板的搅拌反应器，其特征在于所述的多孔分层板(2)和反应器壳体(1)连接方式是活体连接。

8.如权利要求1所述的一种带有多孔分层板的搅拌反应器，其特征在于所述的多孔分层板(2)是平板，或下凹的弧形板。

9.如权利要求8所述的一种带有多孔分层板的搅拌反应器，其特征在于所述的多孔分层板(2)是平板。

10.如权利要求1所述的一种带有多孔分层板的搅拌反应器，其特征在于所述的多孔分层板(2)是单张整板，或多块板组合而成。

11.如权利要求10所述的一种带有多孔分层板的搅拌反应器，其特征在于所述的多孔分层板(2)是多块板组合组合。

12.如权利要求1所述的一种带有多孔分层板的搅拌反应器，其特征在于所述的多孔分层板(2)上的小孔(21)是圆形孔口、方形孔口或菱形孔口，孔径为1mm-12mm。

13.如权利要求12所述的一种带有多孔分层板的搅拌反应器，其特征在于所述的多孔分层板(2)上的小孔(21)是圆形孔口，孔径3mm-9mm。

14.如权利要求1所述的一种带有多孔分层板的搅拌反应器，其特征在于所述的反应器壳体(1)的内径为2500mm-3500mm，高度为6000mm-9000mm。

15.如权利要求1所述的一种带有多孔分层板的搅拌反应器，其特征在于所述的反应器壳体(1)的内径3000mm，反应器壳体(1)高度7000mm。

16.如权利要求1所述的一种带有多孔分层板的搅拌反应器，其特征在于所述的每个独立反应空间的体积占反应器总体积的10％-30％。

17.如权利要求1所述的一种带有多孔分层板的搅拌反应器，其特征在于所述的多孔分层板(2)中心位置设置有连接搅拌器孔口(22)，连接搅拌器孔口(22)是圆形孔口。

18.如权利要求1所述的一种带有多孔分层板的搅拌反应器，其特征在于所述的多孔分层板(2)的开孔率是5％-20％。

19.如权利要求1所述的一种带有多孔分层板的搅拌反应器，其特征在于所述的多孔分层板(2)的开孔率是10％。