CN208661109U - 一种文丘里喷射环流酯化反应器 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种文丘里喷射环流酯化反应器，其用于酯类增塑剂的工业化生产，所述文丘里喷射环流酯化反应器包括：反应器筒体、加热系统、搅拌系统、文丘里式喷射环流系统和醇回流系统。本实用新型的设备提高了酯类增塑剂的生产效率，大幅度降低生产成本和节约能耗，从而提高了酯类增塑剂产品的市场竞争力。

Description

一种文丘里喷射环流酯化反应器

技术领域

本实用新型涉及一种反应器，尤其涉及一种用于酯类增塑剂的工业化生产的文丘里喷射环流酯化反应器。

背景技术

增塑剂是在工业生产上被广泛使用的高分子材料助剂，又称作塑化剂。是一种高沸点、低挥发性的物质，其分子结构具有极性部分和非极性部分。因为增塑剂分子可插入高聚物分子链之间，削弱分子间作用力，增加高聚物的塑性，降低高聚物的加工温度，因此在塑料加工中添加增塑剂，可以把低塑料的材料模量、硬度、脆化温度和软化温度降低，还可以提高伸长率、曲挠性和柔韧性。

众所周知，由于增塑剂的挥发、抽出、迁移等损失而往往引起塑料的老化。而偏苯三酸三辛酯，作为一种新型特种高档增塑剂，具有极其优良的耐热性，迁移性及电绝缘性等特点，在塑料行业和电讯事业应用上越来越广，对其需求量也越来越大。偏苯三酸三辛酯生产工艺简单，易于制备，价格又较聚酯增塑剂低，不仅具有聚合型增塑剂的全面耐久性，而且还具有单体型增塑剂良好的低温性能，相溶性、加工性和低温性均优于聚酯增塑剂。所以，偏苯三酸三辛酯大有发展前景的成为主增塑剂的品种之一。

传统偏苯三酸三辛酯的生产是将主要原料偏酐和辛醇在酯化反应器中以一定的比例配合，加以适当的温度、压力条件，保持足够时间从而完成酯化反应，生成偏苯三酸三辛酯。然而，传统工艺存在产量低、能耗大、产品收率低、质量不稳定等缺点，不适于工业化生产。因此，针对上述问题，有必要提出进一步的解决方案。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种文丘里喷射环流酯化反应器，以克服现有技术中存在的不足。

为实现上述实用新型目的，本实用新型提供一种文丘里喷射环流酯化反应器，其用于酯类增塑剂的工业化生产，所述文丘里喷射环流酯化反应器包括：反应器筒体、加热系统、搅拌系统、文丘里式喷射环流系统和醇回流系统；

所述反应器筒体内部形成所述文丘里喷射环流酯化反应器的反应空间，所述反应器筒体的上端由上封头密封，所述反应器筒体的下端由下封头密封，所述上封头上设置有与所述反应空间相连通的进料口，所述下封头上设置有与所述反应空间相连通的出料口；

所述加热系统包括：加热管，所述加热管自所述反应器筒体的上部延伸至下部，所述加热管由直管和以螺旋形式排列的蛇管组成；

所述搅拌系统包括：搅拌轴以及固定于所述搅拌轴上的至少三个桨叶组件，至少三个桨叶组件自上而下间隔排列，任一桨叶组件包括：第一叶片、第二叶片以及第三叶片，所述第一叶片、第二叶片以及第三叶片自上而下相邻设置，所述第一叶片、第二叶片以及第三叶片分别具有各自的倾斜角度；

所述文丘里式喷射环流系统包括：文丘里喷嘴、循环泵以及第一换热器，所述文丘里喷嘴设置于所述上封头上，其一端伸入至所述反应空间中，所述文丘里喷嘴的另一端经管道与所述第一换热器的一端相连接，所述第一换热器的另一端经管道与所述循环泵的一端相连接，所述循环泵的另一端经管道与所述下封头相连接；

所述醇回流系统包括：气相口、第二换热器以及醇水分离器，所述气相口设置于所述上封头上，所述气相口经管道与所述第二换热器的一端相连接，所述第二换热器的另一端经管道与所述醇水分离器的一端相连接，所述醇水分离器的另一端经管道与所述文丘里喷嘴的另一端相连接。

作为本实用新型的文丘里喷射环流酯化反应器的改进，所述反应器筒体包括外壳以及位于所述外壳中的内壳，所述外壳和内壳之间形成夹套层。

作为本实用新型的文丘里喷射环流酯化反应器的改进，所述外壳的外周侧面上还包括有保温棉。

作为本实用新型的文丘里喷射环流酯化反应器的改进，所述内壳的内侧壁面上还设置有离壁式挡板和螺旋式导向器，所述离壁式挡板和螺旋式导向器依次交替设置。

作为本实用新型的文丘里喷射环流酯化反应器的改进，所述上封头上还设置有放空口，所述下封头上还设置有取样口和进气口。

作为本实用新型的文丘里喷射环流酯化反应器的改进，所述搅拌系统还包括电机，所述电机外置于所述反应器筒体的上方，并与所述搅拌轴的上端传动连接。

作为本实用新型的文丘里喷射环流酯化反应器的改进，所述加热系统中，相邻的直管通过蛇管相连接，由直管和以螺旋形式排列的蛇管组成的加热管围绕所述反应器筒体的中心轴线自所述反应器筒体的上部延伸至下部。

作为本实用新型的文丘里喷射环流酯化反应器的改进，所述第一叶片包括第一固定板、以及位于所述第一固定板一端的第一倾斜桨叶和另一端的第二倾斜桨叶，所述第一倾斜桨叶与所述第二倾斜桨叶呈轴对称设置；所述第二叶片包括第二固定板、以及位于所述第二固定板一端的第三倾斜桨叶和另一端的第四倾斜桨叶，所述第三倾斜桨叶与所述第四倾斜桨叶呈轴对称设置；所述第三叶片包括第三固定板、以及位于所述第三固定板一端的第一水平桨叶和另一端的第二水平桨叶，所述第一水平桨叶与所述第二水平桨叶呈轴对称设置。

作为本实用新型的文丘里喷射环流酯化反应器的改进，所述第一倾斜桨叶和第二倾斜桨叶的倾斜角度在10°～30°之间；所述第三倾斜桨叶和第四倾斜桨叶的倾斜角度在70°～90°之间。

作为本实用新型的文丘里喷射环流酯化反应器的改进，所述第一叶片与第二叶片之间、以及第二叶片与第三叶片之间均设置有垫片。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：本实用新型通过文丘里喷嘴在吸入浆料同时进行料浆的混合，有效地提高了混合效果，搅拌系统使用三层桨叶组装置，促使搅拌均匀，并能相应缩短搅拌时间，同时在反应器筒体内壁设有螺旋式导向器，有效地形成料浆的循环，促使物料混合效果显著加强，完全酯化后酯化率均能达99％以上，本实用新型还将加热管改进为由直管和蛇管构成，提高了传热效率，满足了工业化生产酯类增塑剂的要求。本实用新型的设备提高了酯类增塑剂的生产效率，大幅度降低生产成本和节约能耗，从而提高了酯类增塑剂产品的市场竞争力。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型的文丘里喷射环流酯化反应器中控制桌和系统机柜一具体实施方式的平面示意图；

图2为图1中任一组桨叶组件的平面放大示意图。

本实用新型的文丘里喷射环流酯化反应器中，各结构与标号的对应关系为：

反应器筒体1、搅拌系统2、加热系统3、文丘里喷嘴4、第一换热器5、循环泵6、离壁式挡板7、进料口8、出料口9、螺旋式导向器10、第二换热器11、醇水分离器12、排水口121、放空口13、取样口14、进气口15、气相口16、桨叶组件21、第一叶片211、第二叶片212、第三叶片213。

具体实施方式

下面结合附图所示的各实施方式对本实用新型进行详细说明，但应当说明的是，这些实施方式并非对本实用新型的限制，本领域普通技术人员根据这些实施方式所作的功能、方法、或者结构上的等效变换或替代，均属于本实用新型的保护范围之内。

如图1所示，本实用新型提供一种文丘里喷射环流酯化反应器，其可用于酯类增塑剂的工业化生产。其中，酯类增塑剂优选为偏苯三酸三辛酯。此外，酯类增塑剂还可以为邻苯二甲酸二辛酯、邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸二异壬酯、对苯二甲酸二辛酯、偏苯三酸三正辛正癸酯等。

具体地，所述文丘里喷射环流酯化反应器包括：反应器筒体1、搅拌系统2、加热系统3、文丘里式喷射环流系统和醇回流系统。

所述反应器筒体1内部形成所述文丘里喷射环流酯化反应器的反应空间，所述反应器筒体1的上端由上封头密封，所述反应器筒体的下端由下封头密封。同时，所述上封头上设置有与所述反应空间相连通的进料口8，所述下封头上设置有与所述反应空间相连通的出料口9。优选地，所述进料口8与所述出料口9相对设置。

在一个实施方式中，所述反应器筒体1采用夹层的结构设计，此时，所述反应器筒体1包括外壳以及位于所述外壳中的内壳，所述外壳和内壳之间形成夹套层。此外，为了维持反应空间内部的温度环境保持恒定，所述外壳的外周侧面上还包括有保温棉。

此外，所述内壳的内侧壁面上还设置有离壁式挡板7和螺旋式导向器10。优选地，所述离壁式挡板7和螺旋式导向器10依次交替设置。通过设置所述离壁式挡板7和螺旋式导向器10，使得有效地形成料浆的循环，促使物料混合效果显著加强，完全酯化后酯化率均能达99％以上。

所述上封头上还设置有放空口13，所述下封头上还设置有取样口14和进气口15。其中，所述放空口13和进气口15用于调节反应空间内的气压。所述取样口14用于提取反应空间中反应物的样品，以便于进行检测分析。

所述加热系统3用于对反应空间内的反应物进行加热，以使得反应物能够在适应的温度条件下进行充分反应。所述加热系统3包括：加热管，所述加热管自所述反应器筒体1的上部延伸至下部，所述加热管由直管和以螺旋形式排列的蛇管组成。

在一个实施方式中，所述加热系统3中，相邻的直管通过蛇管相连接，由直管和以螺旋形式排列的蛇管组成的加热管围绕所述反应器筒体1的中心轴线自所述反应器筒体1的上部延伸至下部。如此设置，提高了传热效率，满足了工业化生产偏苯三酸三辛酯的要求。

所述搅拌系统2用于对反应空间内的反应物进行搅拌，以便于反应物之间进行充分的反应。所述搅拌系统2包括：搅拌轴以及固定于所述搅拌轴上的至少三个桨叶组件21，至少三个桨叶组件21自上而下间隔排列。优选地，所述桨叶组件21的数量为三个。此外，所述搅拌系统2还包括电机，所述电机外置于所述反应器筒体1的上方，并与所述搅拌轴的上端传动连接。

如图2所示，任一桨叶组件21包括：第一叶片211、第二叶片212以及第三叶片213，所述第一叶片211、第二叶片212以及第三叶片213自上而下相邻设置，所述第一叶片211、第二叶片212以及第三叶片213分别具有各自的倾斜角度。

在一个实施方式中，任一桨叶组件21的所述第一叶片211包括第一固定板、以及位于所述第一固定板一端的第一倾斜桨叶和另一端的第二倾斜桨叶，所述第一倾斜桨叶与所述第二倾斜桨叶呈轴对称设置。任一桨叶组件21的所述第二叶片212包括第二固定板、以及位于所述第二固定板一端的第三倾斜桨叶和另一端的第四倾斜桨叶，所述第三倾斜桨叶与所述第四倾斜桨叶呈轴对称设置。任一桨叶组件21的所述第三叶片213包括第三固定板、以及位于所述第三固定板一端的第一水平桨叶和另一端的第二水平桨叶，所述第一水平桨叶与所述第二水平桨叶呈轴对称设置。

上述实施方式中，优选地，所述第一倾斜桨叶和第二倾斜桨叶的倾斜角度在10°～30°之间；所述第三倾斜桨叶和第四倾斜桨叶的倾斜角度在70°～90°之间。此外，所述第一叶片211与第二叶片212之间、以及第二叶片212与第三叶片213之间均设置有垫片。从而，搅拌系统2使用三层桨叶组装置，促使搅拌均匀，并能相应缩短搅拌时间。

所述文丘里式喷射环流系统用于实现反应物的充分混合，以提高反应物之间的接触面积。所述文丘里式喷射环流系统包括：文丘里喷嘴4、第一换热器5以及循环泵6。

其中，所述文丘里喷嘴4设置于所述上封头上，其一端伸入至所述反应空间中，所述文丘里喷嘴4的另一端经管道与所述第一换热器5的一端相连接，所述第一换热器5的另一端经管道与所述循环泵6的一端相连接，所述循环泵6的另一端经管道与所述下封头相连接。

所述文丘里式喷射环流系统工作时，将生产偏苯三酸三辛酯的主要原料偏酐、辛醇和催化剂经搅拌混合，在惰性气体保护下，加热到150～180℃后经循环泵6泵入文丘里式喷射环流系统，控制喷射流速40～80m/s，使文丘里喷嘴4附近产生局部压降，循环反应物料经喷射充分混合，接触面积得到提高。反应物料经循环泵6打循环进入第一换热器5换热后，循环至文丘里喷嘴进行喷射环流。进入环流系统的物料量与经文丘里喷射后的物料量比值为循环比，循环比为(2.5～3.3)：1。继续升温至反应温度200～230℃，完全酯化后，检测满足产品要求后即可转入后续工艺。

所述醇回流系统用于实现反应物中醇与水的分离，并将提纯后的醇回流至反应空间中进行循环利用。所述醇回流系统包括：气相口16、第二换热器11以及醇水分离器12。

其中，所述气相口16设置于所述上封头上，所述气相口16经管道与所述第二换热器11的一端相连接，所述第二换热器11的另一端经管道与所述醇水分离器12的一端相连接，所述醇水分离器12的另一端经管道与所述文丘里喷嘴4的另一端相连接。此外，所述醇水分离器12的下端还设置有排水口121。

下面结合几个实施例对本实用新型文丘里喷射环流酯化反应器的工作过程进行举例说明。

实施例1

将生产偏苯三酸三辛酯的主要原料偏酐、辛醇和催化剂经搅拌混合，在惰性气体保护下，加热到150～180℃后经循环泵泵入文丘里式喷射环流系统，控制喷射流速40m/s，反应物料经循环泵打循环进入换热器换热后，循环至文丘里喷嘴进行喷射环流，此时循环比为3.3。继续升温至反应温度200～230℃，酯化一段时间后，经测试，酯化率为99.47％。

实施例2

将生产偏苯三酸三辛酯的主要原料偏酐、辛醇和催化剂经搅拌混合，在惰性气体保护下，加热到150～180℃后经循环泵泵入文丘里式喷射环流系统，控制喷射流速60m/s，反应物料经循环泵打循环进入换热器换热后，循环至文丘里喷嘴进行喷射环流，此时循环比为2.9。继续升温至反应温度200～230℃，酯化一段时间后，经测试，酯化率为99.82％。

实施例3

将生产偏苯三酸三辛酯的主要原料偏酐、辛醇和催化剂经搅拌混合，在惰性气体保护下，加热到150～180℃后经循环泵泵入文丘里式喷射环流系统，控制喷射流速80m/s，反应物料经循环泵打循环进入换热器换热后，循环至文丘里喷嘴进行喷射环流，此时循环比为2.5。继续升温至反应温度200～230℃，酯化一段时间后，经测试，酯化率为99.13％。

由上述实施例可以看出，此工艺与现有技术相比，提高传热效率，可大幅降低能耗和设备投资费用，物料混合效果显著加强，完全酯化后酯化率均能达99％以上，产品质量好，节约生产成本，有利于提高产率，符合绿色化工及可持续发展的要求。

综上所述，本实用新型通过文丘里喷嘴在吸入浆料同时进行料浆的混合，有效地提高了混合效果，搅拌系统使用三层桨叶组装置，促使搅拌均匀，并能相应缩短搅拌时间，同时在反应器筒体内壁设有螺旋式导向器，有效地形成料浆的循环，促使物料混合效果显著加强，完全酯化后酯化率均能达99％以上，本实用新型还将加热管改进为由直管和蛇管构成，提高了传热效率，满足了工业化生产酯类增塑剂的要求。本实用新型的设备提高了酯类增塑剂的生产效率，大幅度降低生产成本和节约能耗，从而提高了酯类增塑剂产品的市场竞争力。

对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (10)

1.一种文丘里喷射环流酯化反应器，其用于酯类增塑剂的工业化生产，其特征在于，所述文丘里喷射环流酯化反应器包括：反应器筒体、加热系统、搅拌系统、文丘里式喷射环流系统和醇回流系统；

所述反应器筒体内部形成所述文丘里喷射环流酯化反应器的反应空间，所述反应器筒体的上端由上封头密封，所述反应器筒体的下端由下封头密封，所述上封头上设置有与所述反应空间相连通的进料口，所述下封头上设置有与所述反应空间相连通的出料口；

所述加热系统包括：加热管，所述加热管自所述反应器筒体的上部延伸至下部，所述加热管由直管和以螺旋形式排列的蛇管组成；

所述搅拌系统包括：搅拌轴以及固定于所述搅拌轴上的至少三个桨叶组件，至少三个桨叶组件自上而下间隔排列，任一桨叶组件包括：第一叶片、第二叶片以及第三叶片，所述第一叶片、第二叶片以及第三叶片自上而下相邻设置，所述第一叶片、第二叶片以及第三叶片分别具有各自的倾斜角度；

所述文丘里式喷射环流系统包括：文丘里喷嘴、循环泵以及第一换热器，所述文丘里喷嘴设置于所述上封头上，其一端伸入至所述反应空间中，所述文丘里喷嘴的另一端经管道与所述第一换热器的一端相连接，所述第一换热器的另一端经管道与所述循环泵的一端相连接，所述循环泵的另一端经管道与所述下封头相连接；

所述醇回流系统包括：气相口、第二换热器以及醇水分离器，所述气相口设置于所述上封头上，所述气相口经管道与所述第二换热器的一端相连接，所述第二换热器的另一端经管道与所述醇水分离器的一端相连接，所述醇水分离器的另一端经管道与所述文丘里喷嘴的另一端相连接。

2.根据权利要求1所述的文丘里喷射环流酯化反应器，其特征在于，所述反应器筒体包括外壳以及位于所述外壳中的内壳，所述外壳和内壳之间形成夹套层。

3.根据权利要求2所述的文丘里喷射环流酯化反应器，其特征在于，所述外壳的外周侧面上还包括有保温棉。

4.根据权利要求2所述的文丘里喷射环流酯化反应器，其特征在于，所述内壳的内侧壁面上还设置有离壁式挡板和螺旋式导向器，所述离壁式挡板和螺旋式导向器依次交替设置。

5.根据权利要求1所述的文丘里喷射环流酯化反应器，其特征在于，所述上封头上还设置有放空口，所述下封头上还设置有取样口和进气口。

6.根据权利要求1所述的文丘里喷射环流酯化反应器，其特征在于，所述搅拌系统还包括电机，所述电机外置于所述反应器筒体的上方，并与所述搅拌轴的上端传动连接。

7.根据权利要求1所述的文丘里喷射环流酯化反应器，其特征在于，所述加热系统中，相邻的直管通过蛇管相连接，由直管和以螺旋形式排列的蛇管组成的加热管围绕所述反应器筒体的中心轴线自所述反应器筒体的上部延伸至下部。

8.根据权利要求1所述的文丘里喷射环流酯化反应器，其特征在于，所述第一叶片包括第一固定板、以及位于所述第一固定板一端的第一倾斜桨叶和另一端的第二倾斜桨叶，所述第一倾斜桨叶与所述第二倾斜桨叶呈轴对称设置；所述第二叶片包括第二固定板、以及位于所述第二固定板一端的第三倾斜桨叶和另一端的第四倾斜桨叶，所述第三倾斜桨叶与所述第四倾斜桨叶呈轴对称设置；所述第三叶片包括第三固定板、以及位于所述第三固定板一端的第一水平桨叶和另一端的第二水平桨叶，所述第一水平桨叶与所述第二水平桨叶呈轴对称设置。

9.根据权利要求8所述的文丘里喷射环流酯化反应器，其特征在于，所述第一倾斜桨叶和第二倾斜桨叶的倾斜角度在10°～30°之间；所述第三倾斜桨叶和第四倾斜桨叶的倾斜角度在70°～90°之间。

10.根据权利要求8所述的文丘里喷射环流酯化反应器，其特征在于，所述第一叶片与第二叶片之间、以及第二叶片与第三叶片之间均设置有垫片。