CN211026303U - 一种连续多级逆流硝化釜 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种连续多级逆流硝化釜，包括位于上面的分离腔体和位于所述分离腔体下面的混合腔体，所述混合腔体内安装有搅拌叶轮，所述分离腔体内安装有提升叶轮，所述分离腔体的侧壁开设有轻相出口和重相出口，所述混合腔体的侧壁开设有与上一级轻相出口连接的轻相进口和与下一级重相出口连接的重相进口，所述轻相出口的高度高于所述重相出口的高度，所述分离腔体在所述重相出口的位置其内壁与挡环形成进口位于底部的重相腔体；还包括驱动所述搅拌叶轮和所述提升叶轮转动的驱动装置。该连续多级逆流硝化釜即能实现充分混合、又能进行轻重相分离、还能解决两相物料的逆向输送。

Description

一种连续多级逆流硝化釜

技术领域

本实用新型涉及化工设备技术领域，特别是涉及一种连续多级逆流硝化釜。

背景技术

芳香族化合物的硝化反应是重要的亲电取代反应，芳香族原料与混酸(浓硫酸与硝酸的混合物)混合后通过多个串联的全混釜(CSTR)后完成硝化反应，反应过程中混酸为重相(无机相)、硝化原料和硝化产物是互溶的轻相 (有机相)，重相与轻相不互溶。这种传统的硝化工艺存在一个明显的缺点：原料与混酸顺流串联，第一反应器中的原料与混酸浓度同时为最高，反应剧烈，副反应增加；最后一个反应器中原料与混酸浓度同时为最低，反应不完全，想得到理想的转化率需要过量的混酸和比较长的反应时间。

在间歇硝化工艺中，为减少混酸的消耗和原料的残留，反应后期停止搅拌，将浓度较低的混酸分离，然后加入高浓度混酸继续反应，分离后较低浓度的混酸用于下一批硝化的起始反应。这种间歇硝化工艺存在操作不便、操作参数不稳定等缺点。

采用连续多级逆流硝化工艺时，高浓度混酸从最后一个硝化釜中加入，依次逆流至第一个硝化釜，而硝化原料从第一个硝化釜加入，依次顺流从最后一个硝化釜出料，从而解决顺流串联工艺以及间歇硝化工艺的诸多缺点。但是实现连续多级逆流的过程并不容易，因为每一个反应釜即需要充分混合、又需要进行轻重相分离、还要解决两相物料的逆向输送问题，开发设计一个多功能的硝化反应釜是实现连续多级逆流硝化工艺的关键。

综上所述，如何有效地解决反应釜即能实现充分混合、又能进行轻重相分离、还能解决两相物料的逆向输送的问题，是目前本领域技术人员急需解决的问题。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种连续多级逆流硝化釜，该连续多级逆流硝化釜即能实现充分混合、又能进行轻重相分离、还能解决两相物料的逆向输送。

为解决上述技术问题，本实用新型提供如下技术方案：

一种连续多级逆流硝化釜，包括位于上面的分离腔体和位于所述分离腔体下面的混合腔体，所述混合腔体内安装有搅拌叶轮，所述分离腔体内安装有提升叶轮，所述分离腔体的侧壁开设有轻相出口和重相出口，所述混合腔体的侧壁开设有与上一级轻相出口连接的轻相进口和与下一级重相出口连接的重相进口，所述轻相出口的高度高于所述重相出口的高度，所述分离腔体在所述重相出口的位置其内壁与挡环形成进口位于底部的重相腔体；还包括驱动所述搅拌叶轮和所述提升叶轮转动的驱动装置。

优选地，所述提升叶轮的上部分为圆筒，下部分为圆锥筒，圆筒上部设有提升物料出口，圆锥筒底部设有物料提升进口。

优选地，所述提升叶轮内设有第一挡板。

优选地，所述搅拌叶轮为轴流叶轮。

优选地，所述混合腔体内设置有导流筒，所述重相进口和所述轻相进口伸入所述导流筒。

优选地，所述导流筒内设置有第二挡板。

优选地，所述混合腔体的侧壁与所述导流筒之间设置有冷却盘管，所述冷却盘管分别与冷却水进口和冷却水出口连接。

优选地，还包括设置于所述提升叶轮和所述分离腔体之间的缓冲腔体，所述提升物料出口与所述缓冲腔体连接，所述缓冲腔体的侧壁具有与所述分离腔体连通的通孔。

优选地，所述分离腔体的侧壁开设有轻相溢流堰和重相溢流堰，所述轻相出口和重相出口分别设置于所述轻相溢流堰和重相溢流堰处。

优选地，所述驱动装置包括电机、与所述电机连接的减速机、与所述减速机连接的搅拌轴，所述搅拌轴通过轴承支撑在机架内，所述搅拌叶轮和所述提升叶轮安装在所述搅拌轴下端。

本实用新型所提供的连续多级逆流硝化釜，包括驱动装置、分离腔体和混合腔体两个腔体，混合腔体在下，分离腔体在上。混合腔体内安装有搅拌叶轮，搅拌叶轮转动使轻相液体和重相液体进行混合，完成轻重相混合过程。

分离腔体内安装有提升叶轮，提升叶轮转动将混合腔体内超过设定液面的物料提升到分离腔体，完成物料提升过程。

分离腔体的侧壁开设有轻相出口和重相出口，混合腔体的侧壁开设有轻相进口和重相进口，轻相进口与上一级轻相出口连接，重相进口与下一级重相出口连接。轻相出口的高度高于重相出口的高度，分离腔体的部分内壁与挡环形成重相腔体，重相腔体的进口位于底部，重相出口位于重相腔体所在的分离腔体的区域。混合液体经过静置，分离腔体依靠密度差自动分离轻相和重相，依靠位差，轻相流入下一级反应器的混合腔体，没有下一级反应器时为出料；重相流入上一级反应器的混合腔体，没有上一级反应器时为出料，从而实现轻重相分离、两相物料的逆向输送过程。

本实用新型所提供的连续多级逆流硝化釜，搅拌与立式离心泵的一体化设计，能够同时完成轻重相混合、物料提升、轻重相分离、逆流输送，为多功能一体化反应釜，实现连续多级逆流硝化工艺。适用于一切存在密度差的两相非互溶液体之间的多级逆流连续反应或萃取、洗涤

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为本实用新型中一种具体实施方式所提供的连续多级逆流硝化釜的结构示意图。

附图中标记如下：

电机1、减速机2、机架3、搅拌轴4、提升物料出口5、提升叶轮6、第一挡板7、重相溢流堰8、重相出口9、挡环10、轻相进口11、冷却水进口 12、液面13、物料提升进口14、搅拌叶轮15、冷却盘管16、导流筒17、第二挡板18、混合腔体19、冷却水出口20、重相进口21、分离腔体22、缓冲腔体23、界面24、轻相出口25、轻相溢流堰26。

具体实施方式

本实用新型的核心是提供一种连续多级逆流硝化釜，该连续多级逆流硝化釜即能实现充分混合、又能进行轻重相分离、还能解决两相物料的逆向输送。

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

请参考图1，图1为本实用新型中一种具体实施方式所提供的连续多级逆流硝化釜的结构示意图。

在一种具体实施方式中，本实用新型所提供的连续多级逆流硝化釜，包括位于上面的分离腔体22和位于分离腔体22下面的混合腔体19，混合腔体 19内安装有搅拌叶轮15，分离腔体22内安装有提升叶轮6，分离腔体22的侧壁开设有轻相出口25和重相出口9，混合腔体19的侧壁开设有与上一级轻相出口连接的轻相进口11和与下一级重相出口连接的重相进口21，轻相出口 25的高度高于重相出口9的高度，分离腔体22在重相出口9的位置其内壁与挡环10形成进口位于底部的重相腔体；还包括驱动搅拌叶轮15和提升叶轮6 转动的驱动装置。

上述结构中，连续多级逆流硝化釜包括驱动装置、分离腔体22和混合腔体19两个腔体，混合腔体19在下，分离腔体22在上。混合腔体19内安装有搅拌叶轮15，搅拌叶轮15转动使轻相液体和重相液体进行混合，完成轻重相混合过程。

分离腔体22内安装有提升叶轮6，提升叶轮6转动将混合腔体19内超过设定液面13的物料提升到分离腔体22，完成物料提升过程。

分离腔体22的侧壁开设有轻相出口25和重相出口9，混合腔体19的侧壁开设有轻相进口11和重相进口21，轻相进口11与上一级轻相出口连接，重相进口21与下一级重相出口连接。轻相出口25的高度高于重相出口9的高度，分离腔体22的部分内壁与挡环10形成重相腔体，重相腔体的进口位于底部，重相出口9位于重相腔体所在的分离腔体22的区域。混合液体经过静置，分离腔体22依靠密度差自动分离轻相和重相，依靠位差，轻相流入下一级反应器的混合腔体19，没有下一级反应器时为出料；重相流入上一级反应器的混合腔体19，没有上一级反应器时为出料，从而实现轻重相分离、两相物料的逆向输送过程。

本实用新型所提供的连续多级逆流硝化釜，搅拌与立式离心泵的一体化设计，能够同时完成轻重相混合、物料提升、轻重相分离、逆流输送，为多功能一体化反应釜，实现连续多级逆流硝化工艺。适用于一切存在密度差的两相非互溶液体之间的多级逆流连续反应或萃取、洗涤

在上述具体实施方式的基础上，提升叶轮6的上部分为圆筒，圆筒上部设有提升物料出口5，提升物料出口5位于分离腔体22内，提升的物料进入分离腔体22。提升叶轮6的下部分为圆锥筒，圆锥筒底部设有物料提升进口 14，在旋转时，圆锥筒产生离心力，将混合物料从物料提升进口14提升至圆锥筒内，混合物料再从提升物料出口5进入分离腔体22。提升叶轮6相当于离心泵，结构简单，提升效率较高。

进一步优化上述技术方案，提升叶轮6内设有第一挡板7，可以提高流体的旋转速度，使流体的旋转速度尽可能与提升叶轮6的转动速度一致，流体的旋转速度越快，离心力就越大，越容易提升流体。

对于上述各个实施例中的连续多级逆流硝化釜，搅拌叶轮15为轴流叶轮，使混合腔体19内的轻相重相混合液体沿着轴向流动，提高混合液体的混合程度。

由于硝化反应为非均相强放热反应，混合腔体19内设置有导流筒17，重相进口21和轻相进口11伸入导流筒17，导流筒17可以使轻相重相混合液体进一步沿着轴向流动，使混合液体在轴向方向上循环流动，形成连续反应，保证混合液体混合充分。

进一步优化上述技术方案，导流筒17内设置有第二挡板18，减少旋转力，使旋转力转化为向下的作用力，增加液体的循环量与剪切量，进一步使混合液体混合均匀、充分、彻底。

为了进一步优化上述技术方案，混合腔体19的侧壁与导流筒17之间设置有冷却盘管16，冷却盘管16分别与冷却水进口12和冷却水出口20连接，混合腔体19的夹套自身具有冷却作用当不足以对混合液体较好冷却时，冷却盘管16内通入的冷却水可以对混合液体进行冷却。冷却盘管16与混合液体的接触面积较大，冷却效果较好，具体可以根据反应剧烈程度调节冷却水流量，以更好地控制反应温度。

另一种较为可靠的实施例中，在上述任意一个实施例的基础之上，还包括缓冲腔体23，缓冲腔体23设置于提升叶轮6和分离腔体22之间，提升物料出口5与缓冲腔体23连接，混合液体先提升到缓冲腔体23。缓冲腔体23 的侧壁具有与分离腔体22连通的通孔，也就是分离腔体22和缓冲腔体23连通，进入缓冲腔体23的提升物料透过通孔再缓流到分离腔体22，缓冲腔体 23对提升物料具有缓冲作用，减少对分离腔体22内已静置分离液体的冲力破坏，使分离腔体22内已静置分离液体保持稳定。

本实用新型所提供的连续多级逆流硝化釜，在其它部件不改变的情况下，分离腔体22的侧壁开设有轻相溢流堰26和重相溢流堰8，轻相出口25和重相出口9分别设置于轻相溢流堰26和重相溢流堰8处，相溢流堰和重相溢流堰8的进液口位于上端面，流体从上端面进入，维持液体层次，使液体均匀溢出。具体地说，轻相与重相通过密度差进行分离，分离后的轻相通过轻相溢流堰26从轻相出口25流出，进入下一级硝化釜的轻相进口11；分离后的重相从分离腔体22底部进入挡环10再通过重相溢流堰8、重相出口9流出，进入上一级硝化釜的重相进口21。轻相与重相的界面24位置取决于轻相溢流堰26和重相溢流堰8的位差及轻相与重相的密度差异，在测量轻相和重相的密度后通过简单计算得到轻相溢流堰26和重相溢流堰8的最佳位差，使轻相与重相的界面24尽量位于分离腔体22的中间位置。

在上述各个具体实施例的基础上，驱动装置包括电机1、减速机2、搅拌轴4，减速机2与电机1连接，搅拌轴4与减速机2连接，搅拌叶轮15和提升叶轮6安装在搅拌轴4下端，电机1通过减速机2驱动搅拌轴4旋转，以此驱动搅拌叶轮15和提升叶轮6转动，结构简单，易于控制。搅拌轴4通过轴承支撑在机架3内，减少搅拌轴4摆动，提高搅拌轴4转动的稳定性，保护减速机2。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

以上对本实用新型所提供的连续多级逆流硝化釜进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想。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的前提下，还可以对本实用新型进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本实用新型权利要求的保护范围内。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种连续多级逆流硝化釜，其特征在于，包括位于上面的分离腔体(22)和位于所述分离腔体(22)下面的混合腔体(19)，所述混合腔体(19)内安装有搅拌叶轮(15)，所述分离腔体(22)内安装有提升叶轮(6)，所述分离腔体(22)的侧壁开设有轻相出口(25)和重相出口(9)，所述混合腔体(19)的侧壁开设有与上一级轻相出口连接的轻相进口(11)和与下一级重相出口连接的重相进口(21)，所述轻相出口(25)的高度高于所述重相出口(9)的高度，所述分离腔体(22)在所述重相出口(9)的位置其内壁与挡环(10)形成进口位于底部的重相腔体；还包括驱动所述搅拌叶轮(15)和所述提升叶轮(6)转动的驱动装置。

2.根据权利要求1所述的连续多级逆流硝化釜，其特征在于，所述提升叶轮(6)的上部分为圆筒，下部分为圆锥筒，圆筒上部设有提升物料出口(5)，圆锥筒底部设有物料提升进口(14)。

3.根据权利要求2所述的连续多级逆流硝化釜，其特征在于，所述提升叶轮(6)内设有第一挡板(7)。

4.根据权利要求1所述的连续多级逆流硝化釜，其特征在于，所述搅拌叶轮(15)为轴流叶轮。

5.根据权利要求4所述的连续多级逆流硝化釜，其特征在于，所述混合腔体(19)内设置有导流筒(17)，所述重相进口(21)和所述轻相进口(11)伸入所述导流筒(17)。

6.根据权利要求5所述的连续多级逆流硝化釜，其特征在于，所述导流筒(17)内设置有第二挡板(18)。

7.根据权利要求5所述的连续多级逆流硝化釜，其特征在于，所述混合腔体(19)的侧壁与所述导流筒(17)之间设置有冷却盘管(16)，所述冷却盘管(16)分别与冷却水进口(12)和冷却水出口(20)连接。

8.根据权利要求2-3任一项所述的连续多级逆流硝化釜，其特征在于，还包括设置于所述提升叶轮(6)和所述分离腔体(22)之间的缓冲腔体(23)，所述提升物料出口(5)与所述缓冲腔体(23)连接，所述缓冲腔体(23)的侧壁具有与所述分离腔体(22)连通的通孔。

9.根据权利要求1-7任一项所述的连续多级逆流硝化釜，其特征在于，所述分离腔体(22)的侧壁开设有轻相溢流堰(26)和重相溢流堰(8)，所述轻相出口(25)和重相出口(9)分别设置于所述轻相溢流堰(26)和重相溢流堰(8)处。

10.根据权利要求1-7任一项所述的连续多级逆流硝化釜，其特征在于，所述驱动装置包括电机(1)、与所述电机(1)连接的减速机(2)、与所述减速机(2)连接的搅拌轴(4)，所述搅拌轴(4)通过轴承支撑在机架(3)内，所述搅拌叶轮(15)和所述提升叶轮(6)安装在所述搅拌轴(4)下端。

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