CN215464455U - 环形连续硝化反应装置 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种环形连续硝化反应装置。该环形连续硝化反应装置包括：轴流泵(1)，其包括进料口，所述进料口用于向所述轴流泵(1)中投入物料，所述轴流泵(1)能够为所述物料提供流动动力；列管换热器，其用于去除所述反应装置中的部分热量；以及连接管，其包括物料溢流口(51)，所述物料溢流口(51)的位置高于所述轴流泵(1)的最高点。所述轴流泵(1)、所述列管换热器、所述连接管首尾连接成环形结构，所述轴流泵(1)被设置成推送所述物料流经所述轴流泵(1)、所述列管换热器和所述连接管。

Description

环形连续硝化反应装置

技术领域

本申请属于化工设备领域，具体涉及一种环形连续硝化反应装置。

背景技术

硝化反应是一种非常常见的化工反应，其广泛应用于精细化工、日用化工以及医药化工等领域。传统的硝化生产中普遍采用釜式反应器间歇硝化工艺技术，或者采用多釜串联的连续硝化工艺技术。受制于换热面积等因素，釜式反应器换热效率仍旧非常有限，因而制约了硝化反应的产能。当需要提高产能时，只能靠复制生产线的方式，投资和占地大，并且单次制品数量非常多，不够安全。

现有一种硝基氯化苯的连续硝化器，其结构为，第一列管换热器与第二列管换热器的下端由下连接管连通，第一列管换热器的上端接有进出料室，进出料室上接有进料管、出料管，进出料室的上端装有轴流泵，轴流泵的进口端伸入进出料室，轴流泵的出口端与一只上连接管的一端相接，上连接管的另一端与第二列管换热器的上端相接。这种设备很好地解决了硝化的换热效率问题，但该设备的缺陷在于，设置的进料室仅适用于熔点低于硝化反应温度的物料进行硝化，熔点高的待硝化的物料容易在进料室内结晶，堵塞进料室。

实用新型内容

为了改善或解决背景技术中提到得问题，本申请提供了一种环形连续硝化反应装置。

该反应装置包括：

轴流泵，其包括进料口，所述进料口用于向所述轴流泵中投入物料，所述轴流泵能够为所述物料提供流动动力；

列管换热器，其用于去除所述反应装置中的部分热量；以及

连接管，其包括物料溢流口，所述物料溢流口的位置高于所述轴流泵的最高点，

所述轴流泵、所述列管换热器、所述连接管首尾连接成环形结构，所述轴流泵被设置成推送所述物料流经所述轴流泵、所述列管换热器和所述连接管。

在至少一个实施方式中，所述列管换热器包括第一列管换热器和第二列管换热器，所述连接管包括底部连接管和顶部连接管，

所述轴流泵、所述第一列管换热器、所述底部连接管、所述第二列管换热器和所述顶部连接管首尾连接成环形结构。

在至少一个实施方式中，所述列管换热器包括第一列管换热器和第二列管换热器，所述连接管包括底部连接管和顶部连接管，

所述轴流泵、所述第二列管换热器、所述底部连接管所述第一列管换热器和所述顶部连接管首尾连接成环形结构。

在至少一个实施方式中，所述物料溢流口位于所述顶部连接管，所述轴流泵包括吸入端和排出端，所述轴流泵的吸入端连接于所述顶部连接管，使得所述物料在所述反应装置中的流动方向为，从所述顶部连接管流向所述轴流泵。

在至少一个实施方式中，所述顶部连接管包括气相平衡口，所述气相平衡口的位置高于所述物料溢流口。

在至少一个实施方式中，所述底部连接管设置于所述反应装置的底部，所述底部连接管包括排尽口。

在至少一个实施方式中，所述排尽口位于所述底部连接管的最低位置处。

在至少一个实施方式中，所述轴流泵、所述第一列管换热器、所述底部连接管、所述第二列管换热器和所述顶部连接管通过法兰连接成环形结构。

在至少一个实施方式中，所述反应装置包括温度计，所述温度计设置在所述底部连接管和所述顶部连接管中，所述温度计用于实时监测所述反应装置内的温度。

在至少一个实施方式中，所述反应装置包括温度控制系统，所述温度控制系统用于控制冷却液流经所述第一列管换热器和所述第二列管换热器。

本申请利用轴流泵流量大的特点，配合列管换热器，使得本申请提出的反应装置的换热效率大大增加；利用从轴流泵直接进料的设计，使得本申请提出的反应装置既适用于绝大部分均相体系的硝化反应，也适用于待硝化物熔点高于其反应温度的非均相体系的硝化反应。

附图说明

图1示出了根据本申请实施方式的环形连续硝化反应装置的结构简图。

附图标记说明

1轴流泵；11混酸入口；12待硝化物入口；2第一列管换热器；3底部连接管；31排尽口；4第二列管换热器；5顶部连接管；51物料溢出口；52气相平衡口；6法兰。

具体实施方式

下面参照附图描述本申请的示例性实施方式。应当理解，这些具体的说明仅用于示教本领域技术人员如何实施本申请，而不用于穷举本申请的所有可行的方式，也不用于限制本申请的范围。

如图1所示，本申请提供的环形连续硝化反应装置包括首尾相连成环形的轴流泵1、列管换热器(第一列管换热器2、第二列管换热器4)、连接管(底部连接管3、顶部连接管5)。反应装置中的箭头表示物料的流动方向。

轴流泵具有高转速、高流量的优点，可以提高反应装置中的物料循环效率，利于硝化反应产生的热量迅速排出。因此本申请采用轴流泵1为反应装置中的物料流动提供动力，可以理解，图1中轴流泵1位置处的管道、电机M、叶轮的组合为轴流泵1的简化画法。

在本申请的一个实施方式中，轴流泵1的吸入端连接于顶部连接管5，轴流泵1的排出端连接于第一列管换热器2，使物料在反应装置中沿顺时针方向运动。可以理解，轴流泵1也可以设置在图1中的左侧，使轴流泵1的吸入端连接于顶部连接管5，轴流泵1的排出端连接于第二列管换热器4，使物料在反应装置中沿逆时针方向运动。可以理解，设置使得物料在反应装置中的流动方向为，从顶部连接管5流向轴流泵1，避免物料未经换热装置换热，而直接被顶部连接管5排出即可。

轴流泵1设置有直通其泵腔的进料口(例如，混酸入口11和待硝化物入口12)，混酸和待硝化物可以从进料口投入轴流泵1。在轴流泵1中直接设置进料口可以使待硝化物和混酸快速混合，省去了背景技术中提到的进出料室。本申请提出的反应装置中混酸和待硝化物混合非常迅速，即便待硝化物的熔点高于反应装置中的温度，也不用担心待硝化物结晶堵塞反应装置。可以理解，该反应装置适用于绝大部分均相体系的硝化反应，即使为非均相反应体系，该反应装置也能应对。

列管换热器具有管径较大，不容易堵塞管路，换热效果好等优点，并且列管换热器易于与轴流泵1和连接管(顶部连接管5、底部连接管3)直接连接，可以简化反应装置的整体结构。板式换热器虽然具有体积小，换热面积大的优点，但容易堵塞流道。比较之下，本申请采用列管换热器作为换热设备，除去反应装置中的部分热量。列管换热器可以为市售的普通列管换热器，其在反应装置中的应用数量本申请不限制，例如可以设置一个或多个。

在本申请的一个实施方式中，列管换热器包括第一列管换热器2和第二列管换热器4。第一列管换热器2和第二列管换热器4的侧壁或内部设置有冷却管道，冷却液经过该冷却管道时，能带走部分热量，使反应装置保持在安全的温度范围内。还可以设置温度控制系统，利用温度计、自动阀门等部件，控制冷却液经过列管换热器。例如，如图1中列管换热器处的横向箭头所示，可以控制使得一路冷却液流经第二列管换热器4后，再流经第一列管换热器2，这种实施方式的控制逻辑清晰，控制程序比较简单；或者，第一列管换热器2和第二列管换热器4中的冷却液的进出分别控制，这种实施方式能提高换热效率。温度计可以设置在底部连接管3和顶部连接管5中，实时监测反应装置内的温度。

环形连续硝化反应装置可以竖直设置，使底部连接管3位于反应装置整体的底部。底部连接管3的两端分别连接于第一列管换热器2和第二列管换热器4。底部连接管3可以包括设置在底部连接管3的最低位置处的排尽口31，反应装置结束运行后，通过排尽口31尽可能排空反应装置中的物料。

在本申请的一个实施方式中，顶部连接管5的两端分别连接于第二列管换热器4和轴流泵1。顶部连接管5包括物料溢流口51和气相平衡口52。物料溢流口51可以高出轴流泵1的最高点，物料溢流口51用于收集反应产物。气相平衡口52可以高于物料溢流口51，气相平衡口52用于排出反应装置中的气体。

可以理解，连接管的数量本申请不限制，保证排尽口31、物料溢流口51、气相平衡口52位于反应装置中的相应位置即可。

安装时，可以通过法兰6将轴流泵1、第一列管换热器2、底部连接管3、第二列管换热器4、顶部连接管5首尾连接成环形结构。或者，通过法兰6将轴流泵1、第二列管换热器4、底部连接管3、第一列管换热器2和顶部连接管5首尾连接成环形结构。

在本申请的一个实施方式中，生产时，可以向混酸入口11投入混酸，向待硝化物入口12投入待硝化物。轴流泵1将混酸、待硝化物混合后，依次推送其经过轴流泵1、第一列管换热器2、底部连接管3、第二列管换热器4、顶部连接管5，混酸和待硝化物便在反应装置的管路中连续进行硝化反应。随着物料充满反应装置，新投入的混酸和待硝化物会促使已完成硝化反应的产物从物料溢流口51流出。反应装置运行的过程中，温度控制系统始终开启，调节反应装置内的温度。反应装置结束运行后，可以打开排尽口31，尽可能排空反应装置中的物料，满足安全需求。

以上所述是本申请的优选实施方式，应当指出，对于本领域技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本申请的保护范围。

Claims (10)

1.一种环形连续硝化反应装置，其特征在于，所述反应装置包括：

轴流泵，其包括进料口，所述进料口用于向所述轴流泵中投入物料，所述轴流泵能够为所述物料提供流动动力；

列管换热器，其用于去除所述反应装置中的部分热量；以及

连接管，其包括物料溢流口，所述物料溢流口的位置高于所述轴流泵的最高点，

所述轴流泵、所述列管换热器、所述连接管首尾连接成环形结构，所述轴流泵被设置成推送所述物料流经所述轴流泵、所述列管换热器和所述连接管。

2.根据权利要求1所述的环形连续硝化反应装置，其特征在于，所述列管换热器包括第一列管换热器和第二列管换热器，所述连接管包括底部连接管和顶部连接管，

所述轴流泵、所述第一列管换热器、所述底部连接管、所述第二列管换热器和所述顶部连接管首尾连接成环形结构。

3.根据权利要求1所述的环形连续硝化反应装置，其特征在于，所述列管换热器包括第一列管换热器和第二列管换热器，所述连接管包括底部连接管和顶部连接管，

所述轴流泵、所述第二列管换热器、所述底部连接管所述第一列管换热器和所述顶部连接管首尾连接成环形结构。

4.根据权利要求2或3所述的环形连续硝化反应装置，其特征在于，所述物料溢流口位于所述顶部连接管，所述轴流泵包括吸入端和排出端，所述轴流泵的吸入端连接于所述顶部连接管，使得所述物料在所述反应装置中的流动方向为，从所述顶部连接管流向所述轴流泵。

5.根据权利要求4所述的环形连续硝化反应装置，其特征在于，所述顶部连接管包括气相平衡口，所述气相平衡口的位置高于所述物料溢流口。

6.根据权利要求2或3所述的环形连续硝化反应装置，其特征在于，所述底部连接管设置于所述反应装置的底部，所述底部连接管包括排尽口。

7.根据权利要求6所述的环形连续硝化反应装置，其特征在于，所述排尽口位于所述底部连接管的最低位置处。

8.根据权利要求2或3所述的环形连续硝化反应装置，其特征在于，所述轴流泵、所述第一列管换热器、所述底部连接管、所述第二列管换热器和所述顶部连接管通过法兰连接成环形结构。

9.根据权利要求2或3所述的环形连续硝化反应装置，其特征在于，所述反应装置包括温度计，所述温度计设置在所述底部连接管和所述顶部连接管中，所述温度计用于实时监测所述反应装置内的温度。

10.根据权利要求2或3所述的环形连续硝化反应装置，其特征在于，所述反应装置包括温度控制系统，所述温度控制系统用于控制冷却液流经所述第一列管换热器和所述第二列管换热器。

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