CN214553589U - 一种贝克曼反应装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种贝克曼反应装置及具有该装置的反应器，装置包括文丘里管，文丘里管内设有重排混合物循环通道、环己酮肟分布室，文丘里管底部的旋流蝶形分布器内设有返混通道，返混通道底部设有折疏头、若干旋流导叶，折疏头与旋流蝶形分布器之间设有若干分流通道，反应器包括反应罐和贝克曼反应装置，反应罐外设有循环管路，环己酮肟经旋流蝶形分布器的若干微通道均匀加速喷射入重排循环混合物、并经旋流蝶形分布器的二次返混作用，在较低的温度下充分湍流、发生贝克曼重排反应生成己内酰胺，由若干旋流导叶和分流通道导流流向反应罐促进均匀循环，反应副产物更少，收率更高，利于降低后序物耗、能耗，提高生产效率。

Description

一种贝克曼反应装置

技术领域

本实用新型涉及一种贝克曼反应装置及具有该装置的反应器，属于己内酰胺生产设备技术领域。

背景技术

己内酰胺是一种重要的有机化工原料，主要用来制造聚酰胺-6 纤维，还可用于制造聚酰胺工程塑料等，环己酮肟贝克曼重排反应是己内酰胺生产工艺的一个核心环节，重排反应过程决定最终产品己内酰胺的质量和消耗。目前世界上制备环己酮肟的方法主要有拉西法 (HSO)、一氧化氮法(NO法)、磷酸羟胺法(HPO法)及氨肟化法(HAO 法)，其中氨肟化法由于制备方法简单、不增加副产硫铵、无环保难题而受到广泛应用。

氨肟化工业装置运行清况看，主要存在以下问题：1、己内酰胺产品品质差，由于环己酮氨肟化反应是在双氧水和氨的作用下经过 TS-1催化剂的催化作用一步生成环己酮肟，反应生成的杂质较传统的HPO工艺杂质有很大的变化，影响最终产品己内酰胺的质量；2、原材料消耗高、普通的文丘里混合器由于混合效果差，反应副产物多，另外为保证反应转化率不得不将反应温度提高，这样造成的大量杂质一是造成原材料消耗高、后工序处理难度大，使产品物耗和能耗大幅增加；3、虽有环己酮肟与发烟硫酸在混合装置中混合后，流入反应罐中进行贝克曼重排反应的技术公开，但由导流筒直接射向反应罐内部的反应装置混合效果仍无法满足需求，从而影响收率和生产效率。

实用新型内容

本实用新型的目的是针对现有技术的缺陷，提供一种贝克曼反应装置及具有该装置的反应器，环己酮肟经旋流蝶形分布器的若干微通道均匀加速喷射入重排循环混合物、并经旋流蝶形分布器的二次返混作用，在较低的温度下充分湍流、发生贝克曼重排反应生成己内酰胺，由若干旋流导叶和分流通道导流流向反应罐促进均匀循环，反应副产物更少，收率更高，利于降低后工序物耗、能耗，提高生产效率。

本实用新型是通过如下的技术方案予以实现的：

一种贝克曼反应装置，包括文丘里管，其中，所述文丘里管内部设有重排混合物循环通道、位于文丘里管颈部且与重排混合物循环通道连通的环己酮肟分布室，所述环己酮肟分布室上设有至少一个环己酮肟进口，所述文丘里管底部设有固定相连的旋流蝶形分布器，所述旋流蝶形分布器顶部位于重排混合物循环通道内、且延伸至环己酮肟分布室顶部；

所述旋流蝶形分布器内设有与重排混合物循环通道连通的返混通道，旋流蝶形分布器上设有若干与重排混合物循环通道、返混通道和环己酮肟分布室连通的微通道；

所述旋流蝶形分布器上设有对应若干微通道设置、且截面呈梯形结构的环槽，所述返混通道截面呈十字形结构，若干微通道绕旋流蝶形分布器一周均匀间隔设置且与返混通道垂直相连；

所述返混通道底部设有折疏头、位于折疏头外侧且绕旋流蝶形分布器螺旋间隔分布的若干旋流导叶，所述折疏头与旋流蝶形分布器之间设有与返混通道连通的若干分流通道；

所述返混通道顶部内壁呈弧形结构，返混通道上设有对应折疏头顶部设置的缓冲槽，所述缓冲槽底部呈圆台形结构，所述折疏头顶部设有底部呈半球面结构的凹槽，所述凹槽顶部直径大于返混通道顶部内径；

所述折疏头外侧设有若干与折疏头呈一体式结构、且与旋流蝶形分布器相连的连杆，所述分流通道位于相邻连杆之间。

一种具有贝克曼反应装置的反应器，包括反应罐，其中，还包括如上所述的贝克曼反应装置，所述返混通道和分流通道与反应罐内部连通，所述反应罐外设有与环己酮肟进口连通的环己酮肟进料管、与混合物循环通道和反应罐底部连通的循环管路，所述循环管路上设有循环泵和冷却器，循环管路上连接有发烟硫酸进料管，反应罐侧顶部设有产品溢流管。

本实用新型的有益效果为：

(1)循环泵将含大量发烟硫酸的环己酮肟贝克曼重排反应混合物通过循环管路、在冷却器冷却作用下送入反应罐，并进入重排混合物循环通道加速流向文丘里管颈部、旋流蝶形分布器的返混通道顶部，环己酮肟由环己酮肟分布室均匀分布、并经旋流蝶形分布器的若干微通道垂直加速喷射入返混通道、与返混通道内的重排循环混合物的发烟硫酸混合碰撞，产生充分湍流、在较低的温度下发生贝克曼重排反应生成己内酰胺；

(2)含己内酰胺的循环物流受顶部压力、沿返混通道继续下至碰撞返混通道底部的折疏头产生反作用力进行折返、与返混通道内的循环物流产生反作用二次微混合、进一步加强混合效果，在湍流状态下提高环己酮肟与发烟硫酸碰撞混合传质效率，并经螺旋间隔分布的若干旋流导叶导流、由相邻旋流导叶间隙射出，或经折疏头与旋流蝶形分布器之间若干分流通道向反应罐内部均匀分布射出，增加反应罐内部湍流，促进均匀循环反应，反应副产物更少，收率更高，利于降低后工序物耗、能耗，提高生产效率。

附图说明

图1为本实用新型实施例1剖视结构图。

图2为本实用新型实施例1旋流蝶形分布器剖视结构图。

图3为本实用新型实施例1旋流蝶形分布器俯视内部结构图。

图4为本实用新型实施例1折疏头剖视结构图。

图5为本实用新型实施例1折疏头俯视结构图。

图6为本实用新型实施例2结构图。

图中标记：文丘里管1，重排混合物循环通道2、环己酮肟分布室3，环己酮肟进口4，旋流蝶形分布器5，返混通道6，微通道7，环槽8，折疏头9、旋流导叶10，分流通道11，缓冲槽12，凹槽13，连杆14，第一凹口15，第二凹口16，反应罐17，环己酮肟进料管 18、循环管路19，循环泵20和冷却器21，发烟硫酸进料管22，产品溢流管23。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步说明。

实施例1：

一种贝克曼反应装置，包括文丘里管1，其中，所述文丘里管1 内部设有重排混合物循环通道2、位于文丘里管1颈部且与重排混合物循环通道2连通的环己酮肟分布室3，所述环己酮肟分布室3上设有至少一个环己酮肟进口4，所述文丘里管1底部设有固定相连的旋流蝶形分布器5，所述旋流蝶形分布器5顶部位于重排混合物循环通道2内、且延伸至环己酮肟分布室3顶部；

所述旋流蝶形分布器5内设有与重排混合物循环通道2连通的返混通道6，旋流蝶形分布器上设有若干与重排混合物循环通道2、返混通道6和环己酮肟分布室3连通的微通道7；

所述旋流蝶形分布器5上设有对应若干微通道7设置、且截面呈梯形结构的环槽8，所述返混通道6截面呈十字形结构，若干微通道 7绕旋流蝶形分布器5一周均匀间隔设置且与返混通道6垂直相连；

所述返混通道6底部设有折疏头9、位于折疏头9外侧且绕旋流蝶形分布器5螺旋间隔分布的若干旋流导叶10，所述折疏头9与旋流蝶形分布器5之间设有与返混通道6连通的若干分流通道11；

所述返混通道6顶部内壁呈弧形结构，返混通道6上设有对应折疏头9顶部设置的缓冲槽12，所述缓冲槽12底部呈圆台形结构，所述折疏头9顶部设有底部呈半球面结构的凹槽13，所述凹槽13顶部直径大于返混通道6顶部内径；

所述折疏头9外侧设有若干与折疏头9呈一体式结构、且与旋流蝶形分布器5相连的连杆14，所述分流通道11位于相邻连杆14之间，所述连杆14位于旋流蝶形分布器5底部，连杆14顶部设有与旋流蝶形分布器5限位配合的第一凹口15，连杆14底部设有第二凹口16。

实施例2：

一种具有贝克曼反应装置的反应器，包括反应罐17，其中，还包括如实施例1所述的贝克曼反应装置，所述返混通道6和分流通道 11与反应罐17内部连通，所述反应罐17外设有与环己酮肟进口4 连通的环己酮肟进料管18、与混合物循环通道和反应罐17底部连通的循环管路19，所述循环管路19上设有循环泵20和冷却器21，循环管路19上连接有发烟硫酸进料管22，反应罐17侧顶部设有产品溢流管23。

本实用新型的工作原理为：

参见附图，将旋流蝶形分布器5顶部设置在重排混合物循环通道 2内部、且与文丘里管1焊接固定，将折疏头9设置在返混通道6内底部、且若干连杆14以第一凹口15与旋流蝶形分布器5底部限位配合快速定位限位，并焊接固定旋流蝶形分布器5和折疏头9实现贝克曼反应装置整体装配，连杆14底部的第二凹口16用于与反应罐17 内部以支撑件限位固定提高安装运行可靠性；

反应时，循环泵20将含大量发烟硫酸的环己酮肟贝克曼重排反应混合物通过循环管路19、在冷却器21冷却作用下送入反应罐17 顶部，使进入重排混合物循环通道2的循环物料加速进入文丘里管1 颈部、旋流蝶形分布器5的返混通道6顶部，返混通道6顶部内壁呈弧形结构、减小摩擦阻力，起到汇流加速作用，特殊设计的文丘里管 1口，使循环流在较高的湍流状态下流动，利于增强了混合效果；

环己酮肟由环己酮肟进料管18泵入环己酮肟进口4、进入环己酮肟分布室3、经旋流蝶形分布器5的若干微通道7垂直加速喷射入返混通道6、与返混通道6内的重排循环混合物混合碰撞，环己酮肟在环己酮肟分布室3内均匀分布，对应若干微通道7设置、且截面呈梯形结构的环槽8用于缓冲汇流，使环己酮肟与重排循环混合物中的发烟硫酸产生充分湍流、发生贝克曼重排反应生成己内酰胺，导流角度使流体通过均匀进入返混通道6中，同时延长了设备的使用周期；

含己内酰胺的循环物流受重排混合物循环通道2顶部压力、沿返混通道6继续下行，至碰撞返混通道6底部的折疏头9产生反作用力进行折返、与返混通道6内的循环物流产生反作用二次微混合、进一步加强混合效果，提高环己酮肟与发烟硫酸碰撞混合传质效率；

返混通道6上对应折疏头9顶部设置的缓冲槽12、且缓冲槽12 底部呈圆台形结构，用于缓冲对旋流蝶形分布器5内部作用力、减小磨损，折疏头9上底部呈半球面结构的凹槽13、且凹槽13顶部直径大于返混通道6顶部内径，用于增强返混相互作用，使循环流在较高的湍流状态下流动，增强了混合效果；

部分混合物流在压力作用下经位于折疏头9外侧且绕旋流蝶形分布器5螺旋间隔分布的若干旋流导叶10导流，并由相邻旋流导叶 10间隙加速旋流向反应罐17内部射出，促进反应罐17内部环流，部分混合物料经相邻连杆14之间、即折疏头9与旋流蝶形分布器5 之间若干分流通道11向反应罐17内部均匀分布射出，增加反应罐 17内部湍流，提高反应效率，折疏头9设计使循环物流均匀进入反应罐17，使循环物流进入循环泵20更加均匀；

反应产品溢流经产品溢流管23进入储槽送后工序，大部分物流经发烟硫酸进料管22加入发烟硫酸后再循环进入贝克曼反应装置，较传统的文丘里混合反应器，由于其混合效果更好，反应可以在较低的温度下进行，反应更充分，副反应更少，收率可以提高1～2％；

综上，环己酮肟高速进入循环物流，而循环物流在湍流状态下与环己酮肟进行混合、在较低的温度下发生Beckmann反应，生成己内酰胺；同时增加了旋流蝶形分布器5和折疏头9进行了二次返混，使环己酮肟与循环物流混合效果更好，进而更好地与循环物流中发烟硫酸反应生成己内酰胺；同时由于混合效果的加强，使反应可以在较低温度下进行，反应副产物更少，收率更高，使后工序物耗、能耗都得到降低。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“若干”的含义是两个或两个以上。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种贝克曼反应装置，包括文丘里管(1)，其特征在于，所述文丘里管(1)内部设有重排混合物循环通道(2)、位于文丘里管(1)颈部且与重排混合物循环通道(2)连通的环己酮肟分布室(3)，所述环己酮肟分布室(3)上设有至少一个环己酮肟进口(4)，所述文丘里管(1)底部设有固定相连的旋流蝶形分布器(5)，所述旋流蝶形分布器(5)顶部位于重排混合物循环通道(2)内、且延伸至环己酮肟分布室(3)顶部；

所述旋流蝶形分布器(5)内设有与重排混合物循环通道(2)连通的返混通道(6)，旋流蝶形分布器上设有若干与重排混合物循环通道(2)、返混通道(6)和环己酮肟分布室(3)连通的微通道(7)，所述返混通道(6)底部设有折疏头(9)、位于折疏头(9)外侧且绕旋流蝶形分布器(5)螺旋间隔分布的若干旋流导叶(10)，所述折疏头(9)与旋流蝶形分布器(5)之间设有与返混通道(6)连通的若干分流通道(11)。

2.根据权利要求1所述的一种贝克曼反应装置，其特征在于，所述旋流蝶形分布器(5)上设有对应若干微通道(7)设置、且截面呈梯形结构的环槽(8)，所述返混通道(6)截面呈十字形结构，若干微通道(7)绕旋流蝶形分布器(5)一周均匀间隔设置且与返混通道(6)垂直相连。

3.根据权利要求1所述的一种贝克曼反应装置，其特征在于，所述返混通道(6)顶部内壁呈弧形结构，返混通道(6)上设有对应折疏头(9)顶部设置的缓冲槽(12)，所述缓冲槽(12)底部呈圆台形结构。

4.根据权利要求1所述的一种贝克曼反应装置，其特征在于，所述折疏头(9)顶部设有底部呈半球面结构的凹槽(13)，所述凹槽(13)顶部直径大于返混通道(6)顶部内径。

5.根据权利要求1所述的一种贝克曼反应装置，其特征在于，所述折疏头(9)外侧设有若干与折疏头(9)呈一体式结构、且与旋流蝶形分布器(5)相连的连杆(14)，所述分流通道(11)位于相邻连杆(14)之间。

6.根据权利要求5所述的一种贝克曼反应装置，其特征在于，所述连杆(14)位于旋流蝶形分布器(5)底部，连杆(14)顶部设有与旋流蝶形分布器(5)限位配合的第一凹口(15)，连杆(14)底部设有第二凹口(16)。

7.一种具有贝克曼反应装置的反应器，包括反应罐(17)，其特征在于，还包括如权利要求1～6任意一项所述的贝克曼反应装置，所述返混通道(6)和分流通道(11)与反应罐(17)内部连通，所述反应罐(17)外设有与环己酮肟进口(4)连通的环己酮肟进料管(18)、与混合物循环通道和反应罐(17)底部连通的循环管路(19)，所述循环管路(19)上设有循环泵(20)。

8.根据权利要求7所述的一种具有贝克曼反应装置的反应器，其特征在于，所述循环管路(19)上设有冷却器(21)。

9.根据权利要求7所述的一种具有贝克曼反应装置的反应器，其特征在于，所述循环管路(19)上连接有发烟硫酸进料管(22)。

10.根据权利要求7所述的一种具有贝克曼反应装置的反应器，其特征在于，所述反应罐(17)侧顶部设有产品溢流管(23)。

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