CN211562891U - 一种连续生产芳香酮的装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了芳香酮生产技术领域的一种连续生产芳香酮的装置，该装置包括原料罐、计量泵、管式反应器、加热装置、接收罐和吸收罐，管式反应器的进液端通过计量泵与原料罐连通、出液端与接收罐连通，加热装置固定安装在管式反应器的表面，第二分离器的进气端通过第二冷凝器与接收罐连通，吸收罐的进气端与第二分离器的出气端连通，管式反应器中部的上侧以相同间隔连通有多个第一冷凝器，每个第一冷凝器的出气端连通有第一分离器，本实用新型使用管式反应器，能够连续生产，物料在反应器内停留时间短，副反应少，产品收率高，大幅提高工业化生产的安全性，易于实现自动化控制。
Description
技术领域
本实用新型涉及芳香酮生产技术领域，具体为一种连续生产芳香酮的装置。
背景技术
芳香酮指含有羰基的芳香族化合物。羰基上的两个单键分别与两个烃基连接的化合物是酮，结构简式为R-CO-R，两个烃基都是芳烃基的为纯芳香酮，结构简式为Ar-CO-Ar'，如只有一个烃基是芳烃基的为混合芳香酮，结构简式为Ar-CO-R。
芳香酮如二苯甲酮、对氯二苯甲酮等，在化妆品、香料、染料、医药、UV辐射固化等领域具有广泛应用；合成芳香酮的途径很多，以用芳香烃或卤代芳香烃与芳香酰氯在金属氯化物催化作用下反应最为常见；采用该合成路线，目前的工业化生产方法，通常使用反应釜作为主要反应设备，在高温高压下间隙进行反应，利用反应釜作为原料的反应容器，其反应时间长，设备持液量大，且设备利用率和生产效率低，更关键的是存在一定的安全风险。
基于此，本实用新型设计了具体为一种连续生产芳香酮的装置，以解决上述问题。
实用新型内容
为了解决上述技术问题，本实用新型提供一种连续生产芳香酮的装置，该装置具有可连续生产、生产效率高、易于自动化控制及实现生产本质安全等特点。
为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：
一种连续生产芳香酮的装置，包括原料罐、计量泵、管式反应器、加热装置、第一冷凝器、第一分离器、接收罐、吸收罐、第二冷凝器和第二分离器，所述管式反应器的进液端通过计量泵与原料罐连通、出液端与接收罐连通，所述加热装置固定安装在管式反应器的表面，所述第二分离器的进气端通过第二冷凝器与接收罐连通，所述吸收罐的进气端与第二分离器的出气端连通，所述管式反应器中部的上侧以相同间隔连通有多个第一冷凝器，每个第一冷凝器的出气端连通有第一分离器，多个第一分离器的出气端通过排气管道与第二冷凝器连通。
本实用新型如上所述的连续生产芳香酮的装置，进一步的，所述管式反应器与接收罐之间设置有背压阀，所述管式反应器的表面设置有排气阀。
本实用新型如上所述的连续生产芳香酮的装置，进一步的，所述管式反应器呈连续弯折形，优选的为连续U形，其具有多个上弯部和下弯部。
本实用新型如上所述的连续生产芳香酮的装置，进一步的，所述第一冷凝器包括偏心三通管，所述偏心三通管底部的两端与管式反应器上弯部连通，所述偏心三通管的顶端连通有缓冲器，所述缓冲器的上部固定连接有冷凝壳，所述冷凝壳的内腔固定连接有冷凝盘管，所述冷凝盘管的一端与缓冲器连通、另一端贯穿至冷凝壳的外侧并与第一分离器连通，所述冷凝壳侧面的下端设有冷却水进口、上部设有冷却水出口，所述第一分离器的底端通过U型管与缓冲器连通，所述缓冲器的底部固定连接有位于U型管出液端底部的除沫器。
本实用新型如上所述的连续生产芳香酮的装置，进一步的，所述加热装置为蒸汽加热器、导热油加热器或电加热器，优选为电加热器，更进一步为电加热器。
本实用新型如上所述的连续生产芳香酮的装置，进一步的，所述管式反应器内反应温度使用电加热器分段设置和控制，以保障催化剂的活性和合成反应快速进行完全，所述管式反应器内后段温度比前段温度高。
本实用新型如上所述的连续生产芳香酮的装置，进一步的，所述原料罐和计量泵之间设置有过滤器。
本实用新型如上所述的连续生产芳香酮的装置，进一步的，所述计量泵与管式反应器之间、第一分离器与排气管道之间、吸收罐与第二分离器之间均设置有流量计，所述第一冷凝器和管式反应器之间设置有液位计。
本实用新型如上所述的连续生产芳香酮的装置，进一步的，所述管式反应器的表面还设置有温度计和压力表，所述第一分离器与排气管道之间以及管式反应器的表面上均设置有观察视镜。
本实用新型如上所述的连续生产芳香酮的装置，进一步的，每个所述管式反应器的下弯部均设置有取样口。
本实用新型如上所述的连续生产芳香酮的装置，进一步的，多个所述管式反应器的下弯部连通有应急管道，且应急管道上设置有安全阀。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：本实用新型使用管式反应器，生产芳香酮的反应液通过计量泵从反应罐中泵入至管式反应器，通过加热装置对管式反应器加热，让反应液在管式反应器中流动的同时进行反应，通过冷凝器和分离器对反应产生的气体进行冷却分离，通过吸收罐对气体进行吸收，反应完全的物料进入接收罐，进而能够连续生产，物料在反应器内停留时间短，副反应少，产品收率达95％，大幅提高工业化生产的安全性，易于实现自动化控制。
本实用新型的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本实用新型的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型，下面将对实施例的技术方案进行描述，通过对所需要使用的附图作简单地介绍，本实用新型的固有优势和独到之处可以显而易见。需要指出的是，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，很容易根据这些附图获得其他的附图。
图1为本实用新型的结构示意图；
图2为图1中A点放大示意图；
图3为图1中B点放大示意图；
图4为本实用新型第一冷凝器与第一分离器连接结构的剖面示意图；
图5为本实用新型冷凝盘管的立体示意图；
附图中，各标号所代表的部件列表如下：
1-原料罐，2-过滤器，3-计量泵，4-流量计，5-管式反应器，6-加热装置，7-观察视镜，8-第一冷凝器，81-偏心三通管，82-缓冲器，83-冷凝壳，84-冷凝盘管，85-冷却水进口，86-冷却水出口，87-U型管，88-除沫器，9-第一分离器，10-取样口，11-接收罐，12-吸收罐，13-第二冷凝器，14-第二分离器，15-液位计，16-背压阀，17-应急管道，18-压力表，19-排气管道，20-温度计。
具体实施方式
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作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。
请参阅图1-5，本实用新型提供一种技术方案：一种连续生产芳香酮的装置，包括原料罐1、过滤器2、计量泵3、流量计4、管式反应器5、加热装置6、观察视镜7、第一冷凝器8、第一分离器9、取样口10、接收罐11、吸收罐12、第二冷凝器13、第二分离器14、液位计15、背压阀16、应急管道17、压力表18、排气管道19和温度计20，原料罐1用于储存已均匀混合的反应液，管式反应器5呈连续U形，其具有五个上弯部和六个下弯部，管式反应器5的进液端通过计量泵3与原料罐1连通、出液端与接收罐11连通，接收罐11设置有两组，且两组接收罐11相连通，利用计量泵3将原料罐1中的反应液泵入至管式反应器5中，并且能够控制反应液流速；原料罐1和计量泵3之间设置有过滤器2，当反应液经过过滤器2时，过滤器2能够滤除反应液中的固体杂质；管式反应器5与接收罐11之间设置有背压阀16，管式反应器5的表面设置有排气阀，通过调节背压阀16和排气阀来控制管道内压力和反应物料流出速度，以保证反应液在管式反应器5内有足够的反应时间；每个管式反应器5的下弯部均设置有取样口10，使用者通过打开取样口10，从管式反应器5中取出样品并进行检测，能够得到管式反应器5各段反应液的反应程度；六个管式反应器5的下弯部连通有应急管道17，且应急管道17上设置有安全阀，在出现意外时，能够通过应急管道17将管式反应器5内的反应液排出，为该装置提供额外的安全保障，进一步提高了该装置的安全性；
加热装置6固定安装在管式反应器5的表面，加热装置6为电加热器，其包括设在管式反应器5外的保温层、加热线圈、温度探头及控制柜，管式反应器5内反应温度使用电加热器分段设置和控制，以保障催化剂的活性和合成反应快速进行完全，管式反应器5内后段温度比前段温度高，优选高10-50℃，进而让管式反应器5内的反应液更加充分反应，第二分离器14的进气端通过第二冷凝器13与接收罐11连通，吸收罐12的进气端与第二分离器14的出气端连通，吸收罐12设置有两组，且两组吸收罐12相连通，管式反应器5上弯部的顶端连通有第一冷凝器8，每个第一冷凝器8的出气端连通有第一分离器9，五个第一分离器9的出气端通过排气管道19与第二冷凝器13连通，第一冷凝器8和第二冷凝器13均用于冷却气体及气体夹带的物料，第一分离器9和第二分离器14均用于将反应产生的气体与物料分离，其中，第一冷凝器8对管式反应器5内反应液在反应期间产出的气体及气体夹带的物料进行冷却，让物料回流至管式反应器5中，第一分离器9对第一冷凝器8流出的气体进行气液分离，让液体回流至第一冷凝器8中，第二冷凝器13对接收罐11内生成液产出的气体及气体夹带的物料进行冷却，让物料回流至接收罐11中，第二分离器14对第二冷凝器13流出的气体进行气液分离，让液体回流至第二冷凝器13中，另外，计量泵3与管式反应器5之间、第一分离器9与排气管道19之间、吸收罐12与第二分离器14之间均设置有流量计4，通过流量计4显示反应液的实际流速和气体的逸出流速，第一冷凝器8和管式反应器5之间设置有液位计15，方便观察气液分离时管式反应器5内物料上升高度；管式反应器5靠近上弯部的位置还设置有温度计20和压力表18，通过温度计20能够监测管式反应器5各段反应温度，通过压力表18能够监测管式反应器5各段反应压力；第一分离器9与排气管道19之间以及管式反应器5的表面上均设置有观察视镜7，方便观察管式反应器5内物料反应状态和气液的状态。
具体的，第一冷凝器8的结构为，如图4和图5所示：第一冷凝器8包括偏心三通管81，偏心三通管81底部的两端与管式反应器5上弯部连通，偏心三通管81的顶端连通有缓冲器82，缓冲器82的上部固定连接有冷凝壳83，冷凝壳83为全封闭的外壳，冷凝壳83的内腔固定连接有冷凝盘管84，冷凝盘管84的一端与缓冲器82连通、另一端贯穿至冷凝壳83的外侧并与第一分离器9连通，冷凝壳83侧面的下端设有冷却水进口85、上部设有冷却水出口86，第一分离器9的底端通过U型管87与缓冲器82连通，缓冲器82的底部固定连接有位于U型管87出液端底部的除沫器88，工作时，冷凝壳83的内腔具有向上流动的冷却水，管式反应器5内的反应液在偏心三通管81的水平部从右至左流动，其反应产生的气体通过缓冲器82进入至冷凝盘管84中，冷凝盘管84中的气体以及夹带的物料经冷却水冷却，让物料冷凝呈液态，一部分液态物料从冷凝盘管84的竖直段向下流入至缓冲器82中，另一部分液态物料沿着冷凝盘管84的外螺旋段流入至第一分离器9中，再从第一分离器9向下流动通过U型管87流入至缓冲器82中，最终回流至管式反应器5内，其中，通过缓冲器82的设置，增大了冷凝壳83的高度，有效防止管式反应器5内的反应液在气体向上流动的作用下冲入至冷凝盘管84中，通过除沫器88的设置能够防止损失有用的产品或污染冷凝液体，利用U型管87的设置，让U型管87内具有密封液，防止气体直接流入至第一分离器9中。
需要说明的是：本实施例中零部件之间的连通可通过连接管进行连通，且在连接管上设置有相对应的控制阀。
上述连续生产芳香酮的装置的使用方法：生产芳香酮时，反应液储存在原料罐1中，先通过开启加热装置6将管式反应器5各段加热到设定温度，再开启计量泵3，将原料罐1中的反应液抽出，反应液依次通过过滤器2、计量泵3进入管式反应器5中，反应产生的气体通过第一冷凝器8和第二冷凝器13、第一分离器9和第二分离器14、以及排气管道19的配合进入吸收罐12被水吸收，夹带的液体物料经第一分离器9和第二分离器14分别返回管式反应器5和接收罐11中，反应完全的物料进入接收罐11。
具体的，将150kg苯(1923mol)、1kg无水氯化铁(6.15mol)和70kg苯甲酰氯(500mol)混合配成反应液，放入原料罐1中，使用电加热器将管式反应器5内温度按液体流动方向分三段控制，分别控制在150℃、180℃、220℃，原料罐1出口流出的反应液被计量泵3泵入管式反应器5中，管式反应器5的容积为100L，控制计量泵3的流量，用背压阀16和排气阀控制管式反应器5内的反应压力在1.5MPa，使反应液在管式反应器5中的流速为60L/h，从管式反应器5的出口排出的反应后液体物料进入接收罐11，反应产生的气体通过第一冷凝器8和第二冷凝器13、第一分离器9和第二分离器14、以及配合排气管道19，进入吸收罐12被水吸收，夹带的液体物料经第一分离器9和第二分离器14分别返回管式反应器5和接收罐11中，反应完全的物料进入接收罐11。
生产过程中，利用背压阀16和排气阀控制管道总压力和反应物料流出速度，从各温度计20、压力表18、流量计4观察监测管式反应器5各段的温度、压力以及气体分离状况，以各个取样口10处所得样品判断管式反应器5各段物料的反应程度，从观察视镜7观察物料运动状态，通过观察视镜7调节物料进料速度，通过加热装置6设定管式反应器5内反应液的反应温度，通过背压阀16和排气阀调节反应管式反应器5内的压力，最后一个取样点样品以原料酰氯基本消失为反应终点。
该文中出现的电器元件均与外界的主控器及220V市电电连接，并且主控器可为计算机等起到控制的常规已知设备。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上公开的本实用新型优选实施例只是用于帮助阐述本实用新型。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该实用新型仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本实用新型的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本实用新型。本实用新型仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。
Claims (9)
1.一种连续生产芳香酮的装置，其特征在于：包括原料罐(1)、计量泵(3)、管式反应器(5)、加热装置(6)、第一冷凝器(8)、第一分离器(9)、接收罐(11)、吸收罐(12)、第二冷凝器(13)和第二分离器(14)，所述管式反应器(5)的进液端通过计量泵(3)与原料罐(1)连通、出液端与接收罐(11)连通，所述加热装置(6)固定安装在管式反应器(5)的表面，所述第二分离器(14)的进气端通过第二冷凝器(13)与接收罐(11)连通，所述吸收罐(12)的进气端与第二分离器(14)的出气端连通，所述管式反应器(5)中部的上侧以相同间隔连通有多个第一冷凝器(8)，每个第一冷凝器(8)的出气端连通有第一分离器(9)，多个第一分离器(9)的出气端通过排气管道(19)与第二冷凝器(13)连通。
2.根据权利要求1所述的一种连续生产芳香酮的装置，其特征在于：所述管式反应器(5)与接收罐(11)之间设置有背压阀(16)，所述管式反应器(5)的表面设置有排气阀。
3.根据权利要求2所述的一种连续生产芳香酮的装置，其特征在于：所述管式反应器(5)呈连续弯折形，其具有多个上弯部和下弯部。
4.根据权利要求3所述的一种连续生产芳香酮的装置，其特征在于：所述第一冷凝器(8)包括偏心三通管(81)，所述偏心三通管(81)底部的两端与管式反应器(5)上弯部连通，所述偏心三通管(81)的顶端连通有缓冲器(82)，所述缓冲器(82)的上部固定连接有冷凝壳(83)，所述冷凝壳(83)的内腔固定连接有冷凝盘管(84)，所述冷凝盘管(84)的一端与缓冲器(82)连通、另一端贯穿至冷凝壳(83)的外侧并与第一分离器(9)连通，所述冷凝壳(83)侧面的下端设有冷却水进口(85)、上部设有冷却水出口(86)，所述第一分离器(9)的底端通过U型管(87)与缓冲器(82)连通，所述缓冲器(82)的底部固定连接有位于U型管(87)出液端底部的除沫器(88)。
5.根据权利要求3或4所述的一种连续生产芳香酮的装置，其特征在于：所述加热装置(6)为蒸汽加热器、导热油加热器或电加热器。
6.根据权利要求5所述的一种连续生产芳香酮的装置，其特征在于：所述管式反应器(5)内反应温度使用电加热器分段设置和控制，所述管式反应器(5)内后段温度比前段温度高。
7.根据权利要求6所述的一种连续生产芳香酮的装置，其特征在于：所述计量泵(3)与管式反应器(5)之间、第一分离器(9)与排气管道(19)之间、吸收罐(12)与第二分离器(14)之间均设置有流量计(4)，所述第一冷凝器(8)和管式反应器(5)之间设置有液位计(15)。
8.根据权利要求7所述的一种连续生产芳香酮的装置，其特征在于：所述原料罐(1)和计量泵(3)之间设置有过滤器(2)，所述管式反应器(5)的表面还设置有温度计(20)和压力表(18)，所述第一分离器(9)与排气管道(19)之间以及管式反应器(5)的表面上均设置有观察视镜(7)。
9.根据权利要求8所述的一种连续生产芳香酮的装置，其特征在于：每个所述管式反应器(5)的下弯部均设置有取样口(10)，多个所述管式反应器(5)的下弯部连通有应急管道(17)，且应急管道(17)上设置有安全阀。
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