CN206492493U - 自振荡反应器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种自振荡反应器。所述自振荡反应器包括按物料流动方向依次设置的全混反应釜、管式反应器及产品贮槽，所述自振荡反应器还包括连接所述管式反应器与所述产品贮槽使物料在所述管式反应器与所述产品贮槽之间的流通路径呈倒U型的连通管，所述全混反应釜的出料口所在位置高于所述管式反应器最上端，设定所述连通管的终端为所述管式反应器的出料口，所述管式反应器的出料口所在位置高于所述管式反应器的入料口所在位置且低于所述管式反应器的最高液位。本实用新型提供的自振荡反应器，传质、传热效果好，能提高反应收率。

Description

自振荡反应器

技术领域

本实用新型涉及化工设备技术领域，具体涉及一种自振荡反应器。

背景技术

化工反应中，液-固反应多采用在釜式反应器内进行，相间传质、混合和传热是决定反应器性能的重要技术指标，直接影响到反应强度、转化率和产品质量。按操作方式，釜式反应器包括间歇釜式反应器和连续釜式反应器，其中间歇釜式反应器适应于小批量、多品种、反应时间较长的产品生产，但具有产品质量不稳定的特点，且反应物种类受限；连续釜式反应器可避免间歇釜式反应器的缺点，但搅拌作用会造成釜内流体的返混，在搅拌剧烈、液体粘度较低或平均停留时间较长的场合，釜内物流流型可视作全混流。在要求转化率、收率高的条件下，釜式反应器中的返混现象是不利因素。一般采用多级反应釜串联的方式，以减小返混的不利影响。然而，多级釜式反应器串联的方式，使物料的停留时间较长，反应效率低，且只能在一定程度上提高转化率。

因此，有必要提供一种新的工艺解决上述技术问题。

实用新型内容

本实用新型的目的是克服上述技术问题，提供一种传质、传热效果好，收率高的自振荡反应器。

本实用新型的技术方案是：

一种自振荡反应器，包括按物料流动方向依次设置的全混反应釜、管式反应器及产品贮槽，所述自振荡反应器还包括连接所述管式反应器与所述产品贮槽使物料在所述管式反应器与所述产品贮槽之间的流通路径呈倒U型的连通管，所述全混反应釜的出料口所在位置高于所述管式反应器最上端，设定所述连通管的终端为所述管式反应器的出料口，所述管式反应器的出料口所在位置高于所述管式反应器的入料口所在位置且低于所述管式反应器的最高液位。

优选的，所述自振荡反应器还包括依次连接的进料系统及用于预热反应物料的换热器，所述换热器的出料口与所述全混反应器的进料口连接。

优选的，所述进料系统包括计量螺旋、与所述计量螺旋的输出端连接的固液混合装置以及用于将混合物料输送至所述换热器的输送泵。

优选的，所述全混反应器还包括设于其底部的排料口，所述排料口与所述换热器的进料口连接。

优选的，所述全混反应器的进料口所在位置高于其出料口所在位置。

优选的，所述全混反应釜还包括用于检测其内物料反应温度的第一温度测控仪和用于检测反应压力的压力测控仪；所述管式反应器还包括用于检测其内物料温度的第二温度测控仪。

与现有技术相比，本实用新型提供的自振荡反应器，具有如下有益效果：

一、所述自振荡应器，由全混反应釜和管式反应器组合，其中所述全混反应釜的出料口高于所述管式反应器最上端，使在全混反应釜内达到一定程度的反应物料在压差的作用下流入所述管式反应器内；所述管式反应器与所述产品贮槽之间通过使物料的流通路径呈倒U型的连通管连接，将所述连通管的终端作为所述管式反应器的出料口，且所述管式反应器的出料口所在位置高于所述管式反应器的入料口所在位置且低于所述管式反应器的最高液位，所述管式反应器内的液位达到一定高度后，物料克服所述管式反应器的阻力从所述管式反应器的出料口流入所述产品贮槽；在物料流动过程中，所述管式反应器内的物料液位越高，流动速度快，当其流动速度增加达到一定的流速后，所述管式反应器内的物料液位降低，随着其液位降低到一定程度，物料在所述管式反应器内的流速降低，由于虹吸现象使所述管式反应器内的物料液位低于其最高液位但高于其出料口的液位。当液位不能克服所述管式反应器的阻力时，所述管式反应器的出料口无液体流出或流量很小；随后所述管式反应器内的物料液位再次增加，以此形成流速快-慢的循环。

因此，物料在所述管式反应器内呈周期性的振荡流动，强化了所述管式反应器的传质与传换热效果，在较低的流速下同样具有较好的反应和温控效果，提高了物料反应的收率。将所述自振荡反应器应用于连续水解亚胺基二乙酸，收率为95％以上。

二、所述自振荡反应器，为连续式反应器，通过控制反应温度和反应压力，提高反应速率，进而可降低所述反应中所需的水用量，降低能耗。

附图说明

图1为本实用新型提供的自振荡反应器的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合附图和实施方式对本实用新型作进一步说明。

请结合参阅图1，为本实用新型提供的自振荡反应器的结构示意图。所述自振荡反应器100包括进料系统1、换热器2、全混反应釜3、、管式反应器4、连通管5及产品贮槽6，且所述进料系统1、换热器2、全混反应釜3、管式反应器4、连通管5及产品贮槽6依次连接。

所述进料系统1包括计量螺旋11、固液混合装置12及物料输送泵13，且所述计量螺旋11的输出端与所述固液混合装置12连接。其中所述计量螺旋11用于输送固体物料，且根据物料配比精确计量，使输送至所述固液混合装置12的物料符合配比要求。所述固定混合装置12与液体物料供应装置(未图示)连接，固定物料和液体物料在所述固液混合装置12混合后通过所述物料输送泵13输送至所述换热器2进行反应物料预热。所述固液混合装置12可以为固液混合泵，其结构可参考现有技术中的固液混合泵。

所述换热器2用于加热反应物料，其包括第一本体21、第一进料口22及第一出料口23，所述第一进料口22设于所述第一本体21的底部，所述第一出料口23设于所述第二本体21的顶部。

本实用新型中，所述换热器2为非必要部件，因除了采用换热器加热反应物料外，还可以采用在所述全混反应釜3外设置夹套的方式实现。

所述全混反应釜3包括第二本体31、设于所述釜体31的第二进料口32、第二出料口33、排料口34、搅拌器35、用于检测釜内物料反应温度的第一温度测控仪36及用于检测釜内反应压力的压力测控仪37。

所述第二本体31为空心结构，其内形成一个容纳物料的容纳空间，所述搅拌器35安装固定于所述第二本体31顶部，其搅拌浆叶设于所述容纳空间内。所述第二进料口32设于所述第二本体31的顶部，所述第二出料口33设于所述第二本体31的底部，所述排料口34同样设于所述第二本体31的底部，且其设置位置低于所述第二出料口33所在位置，用于清洗时将釜内物料排尽。

当然，除了上述实施方式外，所述第二进料口32的设置位置也可以位于所述第二本体31的底部，其位置低于所述第二出料口33所在位置。

所述第一温度测控仪36用于检测所述全混反应釜3内的物料反应温度，并可将测量数据发送给所述物料输送泵13，用于控制所述物料输送泵13的输出量。所述压力测控仪37用于检测所述全混反应釜3内的反应压力，并根据检测结果调整反应压力，使釜内压力符合要求。

所述管式反应器4包括第三本体41、第三进料口42、第三出料口43及第二温度测控仪44。

其中，设定所述连通管5的终端为所述第三出料口43，所述连通管5的终端指其与所述产品贮槽6连接的一端。

所述第二出料口33所在位置高于所述第三进料口42和所述第三出料口43所在位置；优选的，所述第二出料口33所在位置高于所述管式反应器4的最上端所在位置，即所述第二出料口33高于所述管式反应器4的最高液位。所述管式反应器4的最高液位指其内盛装最大极限物料时的液位，如图1所示，其最高液位为所述管式反应器的最顶部。

所述第三出料口43所在位置高于所述第三进料口42所在位置，且低于所述管式反应器4的最高液位，使物料自所述管式反应器4流入所述产品贮槽6的流通路径呈倒U型。优选的，所述第三出料口43与所述第三进料口42之间的高度差为所述管式反应器最高液位值的1/3-1/2。

所述第二温度测控仪44用于检测所述管式反应器4内的物料温度，使物料在一定的温度条件下完成反应。

本实用新型提供的自振荡反应器，工作原理如下：

所述全混反应釜3的出料口所在位置高于所述管式反应器4最上端，使在全混反应釜3内达到一定程度的反应物料在压差的作用下流入所述管式反应器4内；所述管式反应器4与所述产品贮槽6之间通过使物料的流通路径呈倒U型的连通管5连接，将所述连通管5的终端作为所述管式反应器4的出料口，且所述管式反应器4的出料口所在位置高于所述管式反应器4的进料口所在位置且低于所述管式反应器4的最高液位，当所述管式反应器4内的液位达到一定高度后，物料克服所述管式反应器4的阻力从所述管式反应器4的出料口流入所述产品贮槽6；在物料流动过程中，所述管式反应器4内的物料液位越高，流动速度快，当其流动速度增加达到一定的流速后，所述管式反应器4内的物料液位降低，随着其液位降低到一定程度，物料在所述管式反应器4内的流速降低，由于虹吸现象使所述管式反应器4内的物料液位低于其最高液位但高于其出料口的液位。当液位不能克服所述管式反应器4的阻力时，所述管式反应器4的出料口无液体流出或流量很小；随后所述管式反应器4内的物料液位再次增加，以此形成流速快-慢的循环。

因此，物料在所述管式反应器4内呈周期性的振荡流动，强化了所述管式反应器4的传质与传换热效果，在较低的流速下同样具有较好的反应和温控效果，提高了物料反应的收率。

以下结合连续水解制备亚胺基二乙酸的方法详细阐述所述自振荡反应器的有益效果。

实施例1

一种亚胺基二乙酸的制备方法，包括如下步骤：

步骤S1：将原料亚胺基二乙腈和水按照摩尔比1:5进行混合；

具体的，将原料亚胺基二乙腈通过所述计量螺旋11输送至所述固液混合装置12；原料水同样输送至所述固液混合装置12，使两者按比例混合；

步骤S2：将混合物料输送至所述全混反应釜3内，控制反应温度为190-200℃，反应压力为9-11MPa；

具体的，所述物料输送泵13将混合物料输送至所述换热器2内，进行反应物料加热，加热后反应物料经所述第二进料口32进入所述全混反应釜3内；

步骤S3：经所述全混反应釜3反应后的物料流入所述管式反应器4内，控制所述管式反应器内反应温度为190-220℃，反应后的成品储存至所述产品贮槽6内。

具体的，当所述全混反应釜3内的物料反应到一定程度后，在压差的作用下物料由所述第二出料口33流出，经所述第三进料口42进入所述管式反应器内；

当所述管式反应器4内的液位达到一定高度后，物料克服所述管式反应器4的阻力从第三出料口43流入所述产品贮槽；在物料流动过程中，所述管式反应器内的物料液位越高，流动速度快，当其流动速度增加达到一定的流速后，所述管式反应器4内的物料液位降低，随着其液位降低到一定程度，物料在所述管式反应器内的流速降低，由于虹吸现象使所述管式反应器内的物料液位低于其最高液位但高于其出料口的液位；

当液位不能克服所述管式反应器4的阻力时，所述第三出料口43无液体流出或流量很小；随后所述管式反应器4内的物料液位再次增加，以此形成流速快-慢的循环。

实施例2

一种亚胺基二乙酸的制备方法，包括如下步骤：

步骤S1：将原料亚胺基二乙腈和水按照摩尔比1:10进行混合；

步骤S2：将混合物料输送至所述全混反应釜3内，控制反应温度为190-200℃，反应压力为9-11MPa；

步骤S3：经所述全混反应釜3反应后的物料流经所述管式反应器4内，控制所述管式反应器4内反应温度为190-220℃，反应后的成品储存至所述产品贮槽6内；

所述管式反应器4内物料的流通路径参照实施例1。

实施例3

一种亚胺基二乙酸的制备方法，包括如下步骤：

步骤S1：将原料亚胺基二乙腈和水按照摩尔比1:20进行混合；

步骤S2：将混合物料输送至所述全混反应釜3内，控制反应温度为190-200℃，反应压力为9-11MPa；

步骤S3：经所述全混反应釜3反应后的物料流经所述管式反应器4内，控制所述管式反应器4内反应温度为190-220℃，反应后的成品储存至所述产品贮槽6内。

分别按实施例1-3所述亚胺基二乙酸的制备方法，在所述产生自振荡的组合管式反应器100中连续运行1个月，进行收率统计，收率统计结果如下：

	实施例1	实施例2	实施例3
				收率(％)	95.4	96.7	95.9

通过上述数据可以看出，采用本实用新型提供的自振荡反应器100进行连续水解制备亚胺基二乙酸的方法，反应收率大于95％。

与现有技术相比，本实用新型提供的自振荡反应器，具有如下有益效果：

一、所述自振荡反应器，由全混反应釜和管式反应器组合，物料在所述管式反应器内呈周期性的振荡流动，强化了所述管式反应器的传质与传换热效果，在较低的流速下同样具有较好的反应和温控效果，提高了物料反应的收率。将所述产生自振荡的组合管式反应器应用于连续水解亚胺基二乙酸，收率为95％以上。

二、所述自振荡反应器，为连续式反应器，通过控制反应温度和反应压力，提高反应速率，进而可降低所述反应中所需的水用量，降低能耗。

以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (6)

1.一种自振荡反应器，包括按物料流动方向依次设置的全混反应釜、管式反应器及产品贮槽，其特征在于，所述自振荡反应器还包括连接所述管式反应器与所述产品贮槽使物料在所述管式反应器与所述产品贮槽之间的流通路径呈倒U型的连通管，所述全混反应釜的出料口所在位置高于所述管式反应器最上端，设定所述连通管的终端为所述管式反应器的出料口，所述管式反应器的出料口所在位置高于所述管式反应器的入料口所在位置且低于所述管式反应器的最高液位。

2.根据权利要求1所述的自振荡反应器，其特征在于，所述自振荡反应器还包括依次连接的进料系统及用于预热反应物料的换热器，所述换热器的出料口与所述全混反应器的进料口连接。

3.根据权利要求2所述的自振荡反应器，其特征在于，所述进料系统包括计量螺旋、与所述计量螺旋的输出端连接的固液混合装置以及用于将混合物料输送至所述换热器的输送泵。

4.根据权利要求3所述的自振荡反应器，其特征在于，所述全混反应器还包括设于其底部的排料口，所述排料口与所述换热器的进料口连接。

5.根据权利要求1所述的自振荡反应器，其特征在于，所述全混反应器的进料口所在位置高于其出料口所在位置。

6.根据权利要求1所述的自振荡反应器，其特征在于，所述全混反应釜还包括用于检测其内物料反应温度的第一温度测控仪和用于检测反应压力的压力测控仪；所述管式反应器还包括用于检测其内物料温度的第二温度测控仪。