CN209138591U - 一种塔式反应器 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种塔式反应器，包括塔体，塔体内设有将塔体内腔分隔成下腔和上腔的隔板，隔板上设有多个连通所述下腔和上腔的连通孔；所述下腔的腔壁上连接有进气管、腔壁底部连接有排液管；隔板上置有由表面粘结有催化剂的填料堆积而成的填料层，填料层的上方设有与连接在塔体上进料管连通的喷淋头；塔体顶部连接有进气口与上腔顶部连通的冷凝器，上腔的侧壁上设有位于填料层顶部和隔板之间的进液口，进液口通过设在塔体外部的回流管与冷凝器的冷凝液出口连通；塔体的外壁上连接有温度控制装置。

Description

一种塔式反应器

技术领域

本实用新型涉及一种反应装置，具体涉及一种塔式反应器。

背景技术

化工产品制备过程中，采用液相法制备的产品非常之多，但是对某些产品，采用液相法制备则会带来副产物增多的弊端，给后续处理增加难度。例如用苯和1,2-二氯乙烷在液相中发生的烷基化反应，1,2-二苯乙烷中不可避免的会夹杂一部分多烷基化产物；如果用苯蒸气和1,2-二氯乙烷蒸气进行气相条件下的反应，则会有效避免副产物的产生。但是，现有塔式反应器则很难实现将原料在气相条件进行反应并使液相产物及时有效分离，因此有必要设计一种反应器来实现原料在气相条件进行反应并使液相产物及时有效分离的目的。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种塔式反应器，以达到原料在气相条件进行反应并使液相产物及时有效分离的目的，从而提高产品的纯度以及简化产品的后处理工艺。

为实现上述目的，本实用新型提供的塔式反应器，包括塔体，塔体内设有将塔体内腔分隔成下腔和上腔的隔板，隔板上设有多个连通所述下腔和上腔的连通孔；所述下腔的腔壁上连接有进气管、腔壁底部连接有排液管；隔板上置有由表面粘结有催化剂的填料堆积而成的填料层，填料层的上方设有与连接在塔体上的进料管连通的喷淋头；塔体顶部连接有进气口与上腔顶部连通的冷凝器，上腔的侧壁上设有位于填料层顶部和隔板之间的进液口，进液口通过设在塔体外部的回流管与冷凝器的冷凝液出口连通；塔体的外壁上连接有温度控制装置。

改进的措施是，所述塔体的径高比（直径与高度的比）为0.03-0.5∶1。

再改进的措施是，所述填料层的高度占整个塔体高度的80-95%。

进一步的改进是，所述冷凝器倾斜设置。

更进一步的改进是，所述冷凝器水平倾角为3-5度。

填料可采用块状、片状、球状以及其它任何形状的金属填料或非金属填料，也可以采用目前常用拉西环和鲍尔环等，只要能保证堆填在反应器内形成填料层后填料层内具有良好的气液流动间隙即可，在上述填料的表面涂上铝溶胶或硅溶胶，然后将粉粒状催化剂粘附在填料的表面上，干结后就制成表面粘结有催化剂的填料。表面粘结有催化剂的填料也可以采用下述方式制得，先用铝溶胶或硅溶胶作为粘结剂将粉粒状催化剂制成块状物、片状物、球状物以及其它任何形状的实体物，干结后在块状物、片状物、球状物以及其它任何形状的实体物的表面涂上铝溶胶或硅溶胶，然后再粘结粉粒状催化剂，干结后就制成制成表面粘结有催化剂的填料。

本实用新型的优点在于：结构简单，其使用可以使原料在气相下反应和使液相产物及时分离得以实现，能提高反应原料的利用率和获得高纯度的产品。

附图说明

图1是反应器的结构示意图。

具体实施方式

如图1所示，本实用新型所提供的塔式反应器包括塔体1，塔体1内设有将塔体1内腔分隔成下腔3和上腔4的隔板2，隔板2上设有多个连通所述下腔3和上腔4的连通孔5；所述下腔3的腔壁上连接有进气管6、腔壁底部连接有排液管7；隔板2上置有由表面粘结有催化剂的填料堆积而成的填料层8，填料层8的上方设有与连接在塔体1上进料管9连通的喷淋头10；塔体1顶部连接有进气口与上腔4顶部连通的冷凝器11，上腔4的侧壁上设有位于填料层8顶部和隔板2之间的进液口，进液口通过设在塔体外部的回流管12与冷凝器11的冷凝液出口连通；塔体1的外壁上连接有温度控制装置14。冷凝器11为现有产品，例如可以采用列管式冷凝器，图中的附图标记13是冷凝器11的排气口；温度控制装置也为现有技术手段，例如可以采用在塔体1的外壁上间隔缠绕冷水管和热水管的方式，通过控制供热介质（例如热水）和冷却介质（例如冷水）的流量来控制反应器内的温度。将所述塔体的径高比设为0.03-0.1∶1，填料层8的高度设为占整个塔体高度的80-95%，这样可以加长原料的流动路径，使反应充分。为了将冷凝器冷凝的液态物质快速回流到塔体内，将所述冷凝器11倾斜设置，水平倾角可设为3-5度。

下面通过使用本实用新型并以苯和1,2-二氯乙烷为原料来制备1,2-二苯乙烷作为使用例来说明本实用新型的使用方式，制备1,2-二苯乙烷时粘结在填料表面的催化剂为三氯化铁、三氯化铝或二者的混合物。

参照图1，将苯蒸气通过进气管6送入反应器内，苯蒸气会经连通孔5进入填料层8内并通过填料间的空隙向上流动，将1,2-二氯乙烷经进料管9送入反应器内并经喷淋头10将1,2-二氯乙烷喷向填料层8顶部，1,2-二氯乙烷会从填料层8顶部通过填料间的空隙向下流动；控制反应器内温度为将送入内装表面粘结催化剂的填料的反应器内，使苯蒸气自填料层的底部向上流动、1,2-二氯乙烷自填料层的顶部向下流动，控制反应温度为80.5-90.5℃，让流入填料层中的1,2-二氯乙烷以气体形态与逆流而上的苯蒸气接触后在粘结在填料表面的催化剂的引发下进行反应，反应生成的1,2-二苯乙烷以液体状态向下流动到反应器底部并通过排液管7及时导出；未参入反应的苯蒸气、1,2-二氯乙烷蒸气和生成的氯化氢气体则汇集于反应器顶部并进入冷凝器11，苯蒸气和1,2-二氯乙烷蒸气经冷凝变成液态后经回流管12回流到填料层8内继续参入反应，氯化氢气体则经冷凝器的排气口排出冷凝器并被收集。苯与1,2-二氯乙烷的进料量按摩尔比计为2-10:1。将导出的1,2-二苯乙烷经结晶提纯处理后便可得到高纯度的1,2-二苯乙烷产品。

采用上结构的塔式反应器制备1,2-二苯乙烷，可让1,2-二氯乙烷和苯蒸气分别从上下两个方向流入填料层并以气体状态进行反应，由于原料在气态下其分子的活动能力比其在液态下更强，气态原料可以迅速进入填料之间的空隙与填料表面的催化剂充分接触，有利于反应速度的提高。原料在气态下进行反应，可将反应的主要区域控制在填料层的中上部，通过控制反应温度使反应生成的1,2-二苯乙烷以及少量的中间产物1-氯-1-苯乙烷都保持液态，液态产物的流动趋势是向下，气态的1,2-二氯乙烷流动趋势是向上，这样可以大大减小1,2-二氯乙烷与1,2-二苯乙烷、1-氯-1-苯乙烷的接触几率，从而避免1,2-二氯乙烷与1,2-二苯乙烷、1-氯-1-苯乙烷的聚合反应，大大降低副产物的产生。由于苯蒸气从底部往上流动，1,2-二苯乙烷以及中间产物1-氯-1-苯乙烷在填料层中向下流动过程中，仍会与苯蒸气接触，1,2-二苯乙烷与苯不反应，而1-氯-1-苯乙烷则会继续与苯反应生成1,2-二苯乙烷，因此流到反应器底部的为纯度较高1,2-二苯乙烷。未参入反应的气态1,2-二氯乙烷与气态苯以及生成的氯化氢气体则汇集在反应器顶部并进入冷凝器，经冷凝后，氯化氢仍以气体状态排出冷凝器，气态的1,2-二氯乙烷与气态的苯则变成液态回流到填料层中，通过控制反应器内的温度在1,2-二氯乙烷和苯的沸点以上，回流的1,2-二氯乙烷和苯很快就会变成气态参入反应，这样可以提高1,2-二氯乙烷和苯的利用率，尤其是可以大大减少苯的消耗。另外，即使1,2-二苯乙烷中混有微量的苯，也可以通过结晶提纯的简单工艺进行，因而后处理工艺也非常简便。由此可见，本实用新型的使用可以提高原料的利用率、提高产品的纯度、可以简化所制产品的后处理工艺。

Claims (5)

1.一种塔式反应器，其特征在于该反应器包括塔体（1），塔体（1）内设有将塔体（1）内腔分隔成下腔（3）和上腔（4）的隔板（2），隔板（2）上设有多个连通所述下腔（3）和上腔（4）的连通孔（5）；所述下腔（3）的腔壁上连接有进气管（6）、腔壁底部连接有排液管（7）；隔板（2）上置有由表面粘结有催化剂的填料堆积而成的填料层（8），填料层（8）的上方设有与连接在塔体（1）上的进料管（9）连通的喷淋头（10）；塔体（1）顶部连接有进气口与上腔（4）顶部连通的冷凝器（11），上腔（4）的侧壁上设有位于填料层（8）顶部和隔板（2）之间的进液口，进液口通过设在塔体外部的回流管（12）与冷凝器（11）的冷凝液出口连通；塔体（1）的外壁上连接有温度控制装置。

2.根据权利要求1所述的塔式反应器，其特征在于：所述塔体的径高比为0.03-0.5∶1。

3.根据权利要求1所述的塔式反应器，其特征在于：所述填料层（8）的高度占整个塔体高度的80-95%。

4.根据权利要求1所述的塔式反应器，其特征在于：所述冷凝器（11）倾斜设置。

5.根据权利要求4所述的塔式反应器，其特征在于：所述冷凝器（11）水平倾角为3-5度。