CN207175818U - 一种苯酚环氧乙烷反应装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种苯酚环氧乙烷反应装置，包括用于提供苯酚及环氧乙烷反应的腔室的反应釜、第一循环回路、第二循环回路、驱动机构以及控制机构，第一循环回路包括第一管道以及预热机构；第二循环回路包括第二管道以及吸热机构；驱动机构用于驱动所述第一管道及第二管道中的物料运动；控制机构用于控制所述第一循环回路和/或第二循环回路的通断、以及所述预热机构及吸热机构的工作状态，通过设置两条反应的循环回路，反应开始时经第一循环回路对苯酚进行预热，反应过程中经第二循环回路对反应过程中产生的热量进行吸收，保证反应釜中的温度稳定，从而使得苯酚环氧乙烷能够安全稳定的反应。

Description

一种苯酚环氧乙烷反应装置

技术领域

本实用新型涉及有机合成装备技术领域，更具体地说，它涉及一种苯酚环氧乙烷反应装置。

背景技术

在生产乙二醇苯醚（C8H10O2）过程中，需要在特定的反应环境中对环氧乙烷与苯酚进行反应。由于该化学反应是先吸热后放热，因此，在反应前需要提供一定的温度。但上述原料本身在开始反应后会释放热量，而在反应过程中，由于释放热量太多，将会导致反应环境温度过高，从而又会造成产物不纯、反应不彻底等不良影响。

需要注意的是，在环氧乙烷与苯酚的反应中，若直接用环氧乙烷通入苯酚中进行反应，该反应释放热量极高，反应剧烈有可能导致反应釜爆炸等危险情况发生。

现有技术中通常使用滴管将环氧乙烷滴入苯酚中进行反应，由于接触部分反应释放的热量极高，并且反应物接触面积小且接触不均匀。上述反应过程有可能因反应物局部迅速升温而导致爆炸，十分危险。其次，当反应结束后，下一次反应开始时，由于该反应需要在一定温度下才能进行，又需要对反应釜内的反应物进行加热处理，过程繁复，反应的连续稳定性差。

实用新型内容

针对实际运用中苯酚环氧乙烷反应不够平稳、安全的问题，本实用新型目的在于提出一种苯酚环氧乙烷反应装置，具体方案如下：

一种苯酚环氧乙烷反应装置，包括，

反应釜，用于提供苯酚及环氧乙烷反应的腔室；

第一循环回路，包括入料端和出料端均与所述反应釜相连通的第一管道，以及连通设置于所述第一管道上的用于对管道内物料进行预热的预热机构；

第二循环回路，包括入料端和出料端均与所述反应釜相连通的第二管道，以及连通设置于所述第二管道上的用于对管道内物料进行吸热的吸热机构；

驱动机构，设置于所述第一循环回路及第二循环回路中，用于驱动所述第一管道及第二管道中的物料运动；

控制机构，用于控制所述第一循环回路和/或第二循环回路的通断、以及所述预热机构及吸热机构的工作状态；

其中，所述反应釜中设置有用于将苯酚雾化的雾化组件。

通过上述技术方案，在苯酚（液态）与环氧乙烷（气态）开始反应前，利用第一循环回路中的预热机构对苯酚进行加热，待其达到反应温度过后通入到反应釜中与环氧乙烷进行反应，反应过程中产生的热量经由第二循环回路由吸热机构进行热量的回收，避免反应釜中的温度过高，保证反应釜的反应安全以及反应的持久稳定。通过设置雾化组件，将苯酚液体雾化后通过到反应釜中，雾化后的苯酚与环氧乙烷的接触面积更大更均匀，提高反应效率的同时保证反应散发的热量都能够及时的逸散到周围环境中，保证反应安全平稳的进行。

进一步的，所述反应釜靠近其顶部一段呈圆筒状，且反应釜的顶部开设有环氧乙烷通入口、苯酚通入口以及循环物料通入口，所述循环物料通入口与所述第一管道、第二管道的出料端相连通；

所述反应釜的底部设置有沉淀段，所述沉淀段呈漏斗状，所述沉淀段的底部位置设置有产品输出口以及循环物料输出口，所述循环物料输出口与所述第一管道、第二管道的入料端相连通。

通过上述技术方案，将反应釜与第一循环回路以及第二循环回路共同构成了一个物料的循环回路，便于反应中物料的循环；通过设置沉淀段，利用苯酚与乙二醇苯醚密度的不同可以方便有效地将未反应的苯酚与产品乙二醇苯醚分离，提高生产效率。

进一步的，所述环氧乙烷通入口连通设置有环氧乙烷储存罐，所述环氧乙烷通入口与环氧乙烷储存罐之间设置有第一控制阀；

所述苯酚通入口处设置有用于控制苯酚通入量的第二控制阀。

通过上述技术方案，可以实现反应原料苯酚以及环氧乙烷的自动加入。

进一步的，所述预热机构包括预热管以及包覆设置于所述预热管上的第一壳体，所述预热管与第一壳体之间形成密闭的预热空腔；

所述预热空腔通过第一流体管道与加热装置相连通，所述第一流体管道内填充有导热剂，所述第一流体管道上设置有第三控制阀；

所述预热管的两端分别接入到所述第一管道中。

通过上述技术方案，利用加热装置加热导热剂，通过导热剂间接地将热量导入到预热管中，将预热管中的原料（苯酚）预热至反应温度，方便安全。

进一步的，所述吸热机构包括吸热管以及包覆设置于所述吸热管上的第二壳体，所述吸热管与第二壳体之间形成密闭的吸热空腔；

所述吸热空腔通过第二流体管道与冷却装置相连通，所述第二流体管道内填充有导热剂，所述第二流体管道上设置有第四控制阀；

所述吸热管的两端分别接入到所述第二管道中。

通过上述技术方案，利用冷却装置通过导热剂间接地将吸热管中的原料的温度吸收，从而实现对反应釜的降温。

进一步的，所述吸热管以及预热管均为铜管，所述铜管整体呈螺旋状设置且其外壁上设置有换热翅片；

所述第一壳体与第二壳体包括由硬质材料制成的内层以及由保温材料制成的外层。

通过上述技术方案，既可以保证换热的快捷性，又可以保证热量不会逸散到外部环境中，便于热量的循环利用。

进一步的，所述雾化组件包括与所述苯酚通入口相连通的雾化管以及设置于所述雾化管上的多个雾化喷头；

所述雾化管水平设置于所述反应釜顶部且绕所述反应釜轴向转动设置。

通过上述技术方案，雾化后的苯酚能够在反应釜中充分地流动，使其能够进一步的与反应釜中的环氧乙烷发生接触反应。

进一步的，所述产品输出口开设于所述沉淀段的底壁上，所述循环物料输出口位于所述沉淀段靠近其底壁的侧壁上，所述沉淀段的侧壁上开设有透明窗口。

通过上述技术方案，由于苯酚的密度小于乙二醇苯醚的密度，上述方案可以将苯酚重新回收；通过设置透明窗口，可以便于工作人员观察苯酚与乙二醇苯醚的聚集程度。

进一步的，所述第一管道与第二管道靠近所述反应釜循环物料输出口一段为共享段，所述预热管及吸热管依次设置于所述共享段上；

所述预热管的输出端通过第五控制阀与所述循环物料通入口选通；

所述吸热管的输出端通过第六控制阀与所述循环物料通入口选通；

所述驱动机构包括设置于所述共享段上的循环泵。

通过上述技术方案，既可以节省管道建设的成本，也可以减少驱动机构的设置复杂度，并且将预热机构与吸热机构设置于同一共享段上，有助于预热机构与吸热机构同时协调配合工作，以便对反应釜温度进行调节。

进一步的，所述控制机构包括与所述第一控制阀、第二控制阀、第三控制阀、第四控制阀、第五控制阀、第六控制阀控制连接的控制器，以及设置于所述反应釜中的温度检测装置，所述控制器与所述温度检测装置信号连接，接收并响应于所述温度检测装置的检测信号控制各个控制阀的通断状态。

通过上述技术方案，实现了整个反应装置的温度自动控制，有助于反应的平稳快速进行。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果如下：

（1）通过设置两条反应的循环回路，反应开始时经第一循环回路对苯酚进行预热，反应过程中经第二循环回路对反应过程中产生的热量进行吸收，保证反应釜中的温度稳定，从而使得苯酚环氧乙烷能够安全稳定的反应；

（2）通过在反应釜中设置雾化组件，将通入到反应釜中的苯酚雾化，由此使得苯酚与环氧乙烷的接触更加的充分全面，提高二者的反应效率同时保证反应能够平稳安全的进行。

附图说明

图1为本实用新型的整体示意图。

附图标志：1、反应釜；2、第一管道；3、预热机构；4、第二管道；5、吸热机构；6、循环泵；7、雾化组件；8、环氧乙烷通入口；9、苯酚通入口； 11、沉淀段；12、产品输出口；13、循环物料输出口；14、环氧乙烷储存罐；15、第一控制阀；16、第二控制阀；17、第一壳体；18、预热空腔；19、第一流体管道；20、第三控制阀；21、预热管；22、吸热管；23、第二壳体；24、吸热空腔；25、水箱；26、水冷箱；27、第四控制阀；28、雾化喷头；29、共享段；30、第五控制阀；31、第六控制阀；32、第二流体管道；33、开关阀。

具体实施方式

下面结合实施例及附图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仅限于此。

如图1所示，一种苯酚环氧乙烷反应装置，主要包括反应釜1、第一循环回路、第二循环回路、驱动机构以及控制机构。第一循环回路与第二循环回路整体上呈“8”字形。

第一循环回路包括入料端和出料端均与所述反应釜1相连通的第一管道2，以及连通设置于所述第一管道2上的用于对管道内物料进行预热的预热机构3。

第二循环回路包括入料端和出料端均与所述反应釜1相连通的第二管道4，以及连通设置于所述第二管道4上的用于对管道内物料进行吸热的吸热机构5。

所述反应釜1用于提供苯酚及环氧乙烷反应的腔室，保证苯酚以及环氧乙烷反应所需的密闭环境及温度。如图1所示，反应釜1呈倒立瓶状，所述反应釜1靠近其顶部一段呈圆筒状。在反应釜1的顶部开设有环氧乙烷通入口8、苯酚通入口9以及循环物料通入口。所述循环物料通入口与所述第一管道2、第二管道4的出料端相连通。所述反应釜1的底部设置为沉淀段 11，所述沉淀段 11呈漏斗状，沉淀段 11利用苯酚与乙二醇苯醚密度的不同，可以方便有效地将未反应的苯酚与产品乙二醇苯醚分离。所述沉淀段 11的底部位置设置有产品输出口12以及循环物料输出口13，所述循环物料输出口13与所述第一管道2、第二管道4的入料端相连通。

经过上述技术方案，将反应釜1与第一循环回路以及第二循环回路共同构成了一个物料的循环回路，便于反应中物料的循环。

为了避免因反应物接触不匀、部分反应剧烈导致温度迅速上升而引起爆炸，在反应釜1的内部“瓶底”处设有雾化组件7，所述雾化组件7包括8～15个雾化喷头28，这些雾化喷头28按喷洒方向呈上、下交错分布，雾化喷头28与从反应釜1 “瓶底”部进入的管道连接，由此使苯酚液体雾化后与环氧乙烷气体充分接触，反应均匀稳定。具体而言，所述雾化组件7还包括与所述苯酚通入口9相连通的雾化管。多个所述雾化喷头28设置于所述雾化管上。雾化管水平设置于所述反应釜1顶部且绕所述反应釜1轴向转动设置。详述的，雾化管通过轴承与反应釜1的顶部连接，通过雾化喷头28的反作用力驱动所述雾化管转动，雾化后的苯酚能够在反应釜1中充分地流动，使其能够进一步的与反应釜1中的环氧乙烷发生接触反应。

当温度低于10.8摄氏度时，环氧乙烷以液态形式存在，本实施例中环氧乙烷存储在环氧乙烷储存罐14中。如图1所示，所述环氧乙烷通入口8连通设置有环氧乙烷储存罐14，所述环氧乙烷通入口8与环氧乙烷储存罐14之间设置有第一控制阀15。通过第一控制阀15的开闭控制通入到反应釜1中的环氧乙烷气体的量。所述苯酚通入口9处设置有用于控制苯酚通入量的第二控制阀16。通过上述技术方案，可以实现反应原料苯酚以及环氧乙烷的自动加入以及加入量的准确控制。

对于第一所述预热机构3包括预热管21以及包覆设置于所述预热管21上的第一壳体17，所述预热管21与第一壳体17之间形成密闭的预热空腔18。所述预热空腔18通过第一流体管道19与加热装置相连通，所述第一流体管道19内填充有导热剂，所述第一流体管道19上设置有第三控制阀20，为了实现导热剂的循环流动，第一流体管道19与第三控制阀20为2组。所述预热管21的两端分别接入到所述第一管道2中。利用加热装置加热导热剂，通过导热剂间接地将热量导入到预热管21中，将预热管21中的原料（苯酚）预热至反应温度，方便安全。本实施例中，上述加热装置为水箱25，所述水箱25中设置有电加热管或其它加热设施，导热剂为水，利用水将热量从加热装置传导到预热管21中。

与预热机构3类似，所述吸热机构5包括吸热管22以及包覆设置于所述吸热管22上的第二壳体23，所述吸热管22与第二壳体23之间形成密闭的吸热空腔24。所述吸热空腔24通过第二流体管道32与冷却装置相连通，所述第二流体管道32内填充有导热剂，所述第二流体管道32上设置有第四控制阀27，为了实现导热剂的循环流动，第二流体管道32与第四控制阀27为2组。所述吸热管22的两端分别接入到所述第二管道4中。上述冷却装置为水冷箱26，即利用水冷箱26中的水带走吸热空腔24中的热量，从而实现对反应釜1的降温。在特定的实施例中，上述水冷箱26与所述预热机构3中的水箱25相连通设置，利用水冷箱26中换热得到的热水对预热管21中的苯酚进行预热。

在本实施例中，所述吸热管22以及预热管21均为铜管或其它采用良导热性材料制成的管件，所述铜管整体呈螺旋状设置且其外壁上设置有换热翅片。所述第一壳体17与第二壳体23包括由硬质材料制成的内层以及由保温材料制成的外层。上述硬质材料可采用不锈钢、铜或硬质橡胶等，保温材料采用保温石棉层或聚氨酯泡沫塑料等。

所述产品输出口12开设于所述沉淀段 11的底壁上，所述循环物料输出口13位于所述沉淀段 11靠近其底壁的侧壁上，所述沉淀段 11的侧壁上开设有透明窗口。由于苯酚的密度小于乙二醇苯醚的密度，上述方案可以将苯酚重新回收；通过设置透明窗口，可以便于工作人员观察苯酚与乙二醇苯醚的聚集程度。

如图1所示，所述第一管道2与第二管道4靠近所述反应釜1循环物料输出口13一段为共享段29，所述预热管21及吸热管22依次设置于所述共享段29上。所述预热管21的输出端通过第五控制阀30与所述循环物料通入口选通。所述吸热管22的输出端通过第六控制阀31与所述循环物料通入口选通。所述驱动机构包括设置于所述共享段29上的循环泵6，上述循环泵6驱动第一循环回路、第二循环回路中的苯酚沿管道运动,为了确保第一循环回路、第二循环回路中苯酚的准确通断，在循环泵的两端设置有开关阀33。上述管路的设置，既可以节省管道建设的成本，也可以减少驱动机构的设置复杂度，并且将预热机构3与吸热机构5设置于同一共享段29上，有助于预热机构3与吸热机构5同时协调配合工作，以便对反应釜1温度进行调节。

对于第一控制阀15、第二控制阀16、第三控制阀20、第四控制阀27、第五控制阀30、第六控制阀31，为方便控制，本实施例中均采用电磁阀。

对于控制机构，主要用于控制所述第一循环回路和/或第二循环回路的通断、以及所述预热机构3及吸热机构5的工作状态。具体而言，所述控制机构包括与所述第一控制阀15、第二控制阀16、第三控制阀20、第四控制阀27、第五控制阀30、第六控制阀31控制连接的控制器，以及设置于所述反应釜1中的温度检测装置，所述控制器与所述温度检测装置信号连接，接收并响应于所述温度检测装置的检测信号控制各个控制阀的通断状态。上述控制器采用单片机，温度检测装置采用设置于反应釜1中的温度传感器，上述温度传感器与单片机数据连接，利用内置于单片机中的控制程序，当反应釜1温度过高时，则加大第四控制阀27的导通量，从而进一步降低反应釜1中的温度，相反，当反应釜1中的温度过低时，则减小第四控制阀27的导通量。上述配置实现了整个反应装置的温度自动控制，有助于反应的平稳快速进行。

本实用新型的工作过程及有益效果如下：

反应开始前，打开第二控制阀16向反应釜1中加入苯酚，苯酚加入到反应釜1中发生雾化，但由于缺乏环氧乙烷，反应并不进行。苯酚经循环物料输出口13输出至第一管路，进入到第一管路中的苯酚由预热机构3进行预热。预热的过程为：打开第三控制阀20，将水箱25中的热水通入到预热空腔18中，预热管21中的苯酚被加热，同时，导通第五控制阀30，关断第六控制阀31，使得加热后达到反应温度的苯酚循环回到反应釜1中。打开第一控制阀15，向反应釜1中通入环氧乙烷气体，环氧乙烷气体与苯酚发生反应，反应生成乙二醇苯醚，并产生大量的热量。此时关断第五控制阀30，导通第六控制阀31以及第四控制阀27，带有大量热量的苯酚经吸热管22后将热量传输至水冷箱26中，即通过水冷箱26中的水对第二循环回路中的苯酚进行降温处理，以此带走反应釜1中的热量。

上述过程，在苯酚（液态）与环氧乙烷（气态）开始反应前，利用第一循环回路中的预热机构3对苯酚进行加热，待其达到反应温度过后通入到反应釜1中与环氧乙烷进行反应，反应过程中产生的热量经由第二循环回路由吸热机构5进行热量的回收，避免反应釜1中的温度过高，保证反应釜1的反应安全以及反应的持久稳定。通过设置雾化组件7，将苯酚液体雾化后通过到反应釜1中，雾化后的苯酚与环氧乙烷的接触面积更大更均匀，提高反应效率的同时保证反应散发的热量都能够及时的逸散到周围环境中，保证反应安全平稳的进行。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，本实用新型的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本实用新型思路下的技术方案均属于本实用新型的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种苯酚环氧乙烷反应装置，其特征在于，包括，

反应釜(1)，用于提供苯酚及环氧乙烷反应的腔室；

第一循环回路，包括入料端和出料端均与所述反应釜(1)相连通的第一管道(2)，以及连通设置于所述第一管道(2)上的用于对管道内物料进行预热的预热机构(3)；

第二循环回路，包括入料端和出料端均与所述反应釜(1)相连通的第二管道(4)，以及连通设置于所述第二管道(4)上的用于对管道内物料进行吸热的吸热机构(5)；

驱动机构，设置于所述第一循环回路及第二循环回路中，用于驱动所述第一管道(2)及第二管道(4)中的物料运动；

控制机构，用于控制所述第一循环回路和/或第二循环回路的通断、以及所述预热机构(3)及吸热机构(5)的工作状态；

其中，所述反应釜(1)中设置有用于将苯酚雾化的雾化组件(7)。

2.根据权利要求1所述的苯酚环氧乙烷反应装置，其特征在于，所述反应釜(1)靠近其顶部一段呈圆筒状，且反应釜(1)的顶部开设有环氧乙烷通入口(8)、苯酚通入口(9)以及循环物料通入口，所述循环物料通入口与所述第一管道(2)、第二管道(4)的出料端相连通；

所述反应釜(1)的底部设置有沉淀段( 11)，所述沉淀段( 11)呈漏斗状，所述沉淀段(11)的底部位置设置有产品输出口(12)以及循环物料输出口(13)，所述循环物料输出口(13)与所述第一管道(2)、第二管道(4)的入料端相连通。

3.根据权利要求2所述的苯酚环氧乙烷反应装置，其特征在于，所述环氧乙烷通入口(8)连通设置有环氧乙烷储存罐(14)，所述环氧乙烷通入口(8)与环氧乙烷储存罐(14)之间设置有第一控制阀(15)；

所述苯酚通入口(9)处设置有用于控制苯酚通入量的第二控制阀(16)。

4.根据权利要求3所述的苯酚环氧乙烷反应装置，其特征在于，所述预热机构(3)包括预热管(21)以及包覆设置于所述预热管(21)上的第一壳体(17)，所述预热管(21)与第一壳体(17)之间形成密闭的预热空腔(18)；

所述预热空腔(18)通过第一流体管道(19)与加热装置相连通，所述第一流体管道(19)内填充有导热剂，所述第一流体管道(19)上设置有第三控制阀(20)；

所述预热管(21)的两端分别接入到所述第一管道(2)中。

5.根据权利要求4所述的苯酚环氧乙烷反应装置，其特征在于，所述吸热机构(5)包括吸热管(22)以及包覆设置于所述吸热管(22)上的第二壳体(23)，所述吸热管(22)与第二壳体(23)之间形成密闭的吸热空腔(24)；

所述吸热空腔(24)通过第二流体管道(32)与冷却装置相连通，所述第二流体管道(32)内填充有导热剂，所述第二流体管道(32)上设置有第四控制阀(27)；

所述吸热管(22)的两端分别接入到所述第二管道(4)中。

6.根据权利要求5所述的苯酚环氧乙烷反应装置，其特征在于，所述吸热管(22)以及预热管(21)均为铜管，所述铜管整体呈螺旋状设置且其外壁上设置有换热翅片；

所述第一壳体(17)与第二壳体(23)包括由硬质材料制成的内层以及由保温材料制成的外层。

7.根据权利要求6所述的苯酚环氧乙烷反应装置，其特征在于，所述雾化组件(7)包括与所述苯酚通入口(9)相连通的雾化管以及设置于所述雾化管上的多个雾化喷头(28)；

所述雾化管水平设置于所述反应釜(1)顶部且绕所述反应釜(1)轴向转动设置。

8.根据权利要求7所述的苯酚环氧乙烷反应装置，其特征在于，所述产品输出口(12)开设于所述沉淀段( 11)的底壁上，所述循环物料输出口(13)位于所述沉淀段( 11)靠近其底壁的侧壁上，所述沉淀段( 11)的侧壁上开设有透明窗口。

9.根据权利要求8所述的苯酚环氧乙烷反应装置，其特征在于，所述第一管道(2)与第二管道(4)靠近所述反应釜(1)循环物料输出口(13)一段为共享段(29)，所述预热管(21)及吸热管(22)依次设置于所述共享段(29)上；

所述预热管(21)的输出端通过第五控制阀(30)与所述循环物料通入口选通；

所述吸热管(22)的输出端通过第六控制阀(31)与所述循环物料通入口选通；

所述驱动机构包括设置于所述共享段(29)上的循环泵(6)。

10.根据权利要求9所述的苯酚环氧乙烷反应装置，其特征在于，所述控制机构包括与所述第一控制阀(15)、第二控制阀(16)、第三控制阀(20)、第四控制阀(27)、第五控制阀(30)、第六控制阀(31)控制连接的控制器，以及设置于所述反应釜(1)中的温度检测装置，所述控制器与所述温度检测装置信号连接，接收并响应于所述温度检测装置的检测信号控制各个控制阀的通断状态。