CN218609308U - 一种新型1,4-丁炔二醇反应器 - Google Patents

一种新型1,4-丁炔二醇反应器 Download PDF

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Abstract

本实用新型涉及一种新型1,4‑丁炔二醇反应器，反应器包括立式反应器本体，该立式反应器本体的底部设置有加料口、顶部设置有气相出口，还包括过滤器，该过滤器设于立式反应器本体的旁侧且对应立式反应器本体的中部布置，立式反应器本体的上部设置有倾斜向下延伸的上连接管，上连接管的下端与过滤器的顶部相连接，所述立式反应器本体的下部设置有倾斜向上延伸的下连接管，下连接管的上端与过滤器的底部相连接，下连接管上开设有催化剂更换口。本新型反应器利用浆液脱除气体后密度大于反应器下部未脱除气体的浆液密度以及反应器的高差，使得浆液在过滤器与立式反应器本体之间进行循环，同时可将催化剂与反应液进行分离，无需外部动力。

Description

一种新型1,4-丁炔二醇反应器
技术领域
本实用新型涉及一种新型1,4-丁炔二醇反应器。
背景技术
现有工艺中，生产1,4-丁二醇(简称BDO)的方法较多，有顺酐法、炔醛法、丁二烯法、环氧丙烷法等等，炔醛法以其原料易得、价格低廉极具经济优势。甲醛和乙炔在催化剂作用下发生炔化反应，生成1,4-丁炔二醇，1,4-丁炔二醇在高压下加氢后生成1,4-丁二醇产品。1,4-丁炔二醇制备技术主要分为悬浮床技术和淤浆床技术，悬浮床技术以美国英威达为代表，淤浆床技术以国内山西三维化工公司的技术为代表。
悬浮床技术是在悬浮床反应器内部设置多个过滤器，设备底部带搅拌器，防止催化剂沉降。乙炔气与甲醛溶液从下部通入反应器，通过气体向上运动，带动甲醛与催化剂形成的浆态液均匀分布，反应生成的1,4-丁炔二醇与剩余甲醛通过内置过滤器流出反应器进入下一工序，催化剂则留在反应器内。当内置过滤器压差升高时，进行反冲洗。催化剂3个月更换一次。催化剂通常采用非载体型催化剂。
淤浆床技术是在淤浆床反应器内部不设置过滤器，内设多层桨叶式搅拌器，乙炔气从下部通入反应器，气液固三相浆液的均匀分布主要通过搅拌实现。反应生成的1,4-丁炔二醇与剩余甲醛及催化剂一起流出进入下一级反应器，多个反应器串联，逐级进行反应。最后一级反应器流出的浆液经过泵送入浓缩器进行提浓，分离得到粗1,4-丁炔二醇溶，送入下一个工序。提浓后的浆液返回第一级反应器继续反应。催化剂的更新是通过从系统中定期抽出一部分旧催化剂，从外部补入新鲜催化剂来实现，因此无需停车更换催化剂。催化剂需采用载体型催化剂。
上述悬浮床技术存在以下缺点：
(1)催化剂需要停车进行更换，将反应器内全部浆液及内置式过滤器卸出，属于间歇法，需要大量人工时，对操作影响较大，如需实现连续操作，需多备一套反应系统；
(2)催化剂采用非载体型，活性高，因此在更换及存放废催化剂时，很容易因操作及储存不当使得催化剂表面形成的乙炔铜发生爆炸，存在较大的安全隐患，催化剂卸出后，需对反应器内部进行清洗，此过程为受限空间作业，存在一定危险性；
(3)乙炔气体和甲醛液体从底部上升推动浆液的流动，存在气泡分布不均匀、反应不充分的问题，如需提高产量，必须增加催化剂用量。
上述淤浆床技术存在以下缺点：
(1)需要多台反应器串联，反应器数量多；
(2)每台反应器设置多层桨叶式搅拌器，虽然增加了浆液的均匀分布，但也增加了电耗；
(3)催化剂外循环需要通过循环泵实现，增加电力消耗；
(4)尽管使用了载体型催化剂，提高了强度，但在循环泵中仍然容易粉化，降低催化效率，降低使用寿命。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是针对现有技术的现状，提供一种新型1,4-丁炔二醇反应器，该反应器无需外部动力即可将催化剂与反应液进行分离，无需设置循环泵不仅节省了设备和电力而且避免了催化剂粉化问题，能实现连续操作，有利于提高传质效率，使得气液固三相浆液分布更均匀，反应更充分，有效减少催化剂用量。
本实用新型解决上述技术问题所采用的技术方案为：
一种新型1,4-丁炔二醇反应器，包括立式反应器本体，该立式反应器本体的底部设置有加料口、顶部设置有气相出口，还包括1～4组过滤器，该过滤器设于所述立式反应器本体的旁侧且对应立式反应器本体的中部布置，所述立式反应器本体的上部设置有倾斜向下延伸的上连接管，该上连接管的下端与所述过滤器的顶部相连接，所述立式反应器本体的下部设置有倾斜向上延伸的下连接管，该下连接管的上端与所述过滤器的底部相连接，所述下连接管上开设有催化剂更换口。
为了便于浆液流动，所述上连接管和/或下连接管与立式反应器本体的轴向之间的呈5～60度夹角A。
优选地，所述立式反应器本体的顶部设置气相出口、用于将未反应的乙炔气排出的排气管，所述上连接管供立式反应器本体中输出的催化剂及浆液流通。
优选地，所述上连接管与排气管之间连接有将催化剂及浆液中的气相输入排气管的气相输送管。该结构便于进一步排出浆液中所含气体。
优选地，所述上连接管与下连接管之间设置有供催化剂及浆液自而上下流通的副管线，且该副管线上设置有阀门。正常使用状态下，阀门关闭；当过滤器需要更换滤芯或进行检修时，打开阀门，浆液可通过副管线返回反应器，无需停工、实现连续生产。
在本实用新型中，所述过滤器的侧部开有供产品1,4-丁炔二醇输出的产品抽出口。
优选地，所述立式反应器本体中设置有靠近底部布置的气液分布器，所述立式反应器本体的底部具有供乙炔气输往气液分布器的第一加料口、侧部开有供甲醛溶液输往气液分布器的第二加料口。上述结构有利于提高气液混合效果，使乙炔气体形成大小不同直径的气泡，大气泡加强推动力，小气泡增加外表面积，提高传质效率，使得气液固三相浆液分布更均匀，反应更充分，有效减少催化剂用量。
优选地，所述立式反应器本体中设置有位于气液分布器上方的换热管，在准备开车需要升温状态下，所述换热管中通入蒸汽用于提高反应器内浆液温度，在反应开始放热状态下，所述换热管中通入冷却水或冷冻剂用于将反应热移走。
优选地，所述的换热管位于立式反应器本体的中部至下部，或者，所述的换热管在立式反应器本体中竖向延伸。
优选地，所述立式反应器本体的外周套设有用于移走反应放热的夹套层。
与现有技术相比，本实用新型的优点在于：
本新型反应器利用浆液脱除气体后密度大于反应器下部未脱除气体的浆液密度以及反应器的高差，使得浆液在过滤器与立式反应器本体之间进行循环，同时可将催化剂与反应液进行分离，无需外部动力；
现有淤浆床技术设置循环泵，用于推动浆液进行循环，催化剂在泵体中不断碰撞摩擦，易导致催化剂粉化，降低使用寿命；而本实用新型无需设置循环泵，节省了设备和电力，避免了催化剂粉化，有利于提高催化剂寿命；
现有悬浮床技术必须停车更换催化剂，属于间歇法，而本实用新型在下连接管设置催化剂抽出口，可定时将旧催化剂抽出，并补充新鲜催化剂，实现连续操作；
现有悬浮床技术更换催化剂时需要将催化剂浆液、内置式过滤器全部卸出，耗费大量人工时，操作存在安全隐患；本申请仅需将多个外置式过滤器进行切换，操作便捷，省时省力，安全性高，催化剂无需停车装卸，仅需定期抽出并补充新鲜催化剂即可；
本实用新型采用气液分布器使乙炔气体形成大小不同直径的气泡，大气泡加强推动力，小气泡增加外表面积，提高传质效率，使得气液固三相浆液分布更均匀，反应更充分，有效减少催化剂用量。
附图说明
图1为本实用新型实施例1的结构示意图；
图2为本实用新型实施例2的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图实施例对本实用新型作进一步详细描述。
实施例1：
如图1所示，本实施例的新型1,4-丁炔二醇反应器包括立式反应器本体1、1～4组过滤器2，该立式反应器本体1的底部设置有加料口、顶部设置有气相出口，过滤器2设于立式反应器本体1的旁侧且对应立式反应器本体1的中部布置，立式反应器本体1的上部设置有倾斜向下延伸的上连接管11，该上连接管11的下端与过滤器2的顶部相连接，立式反应器本体1的下部设置有倾斜向上延伸的下连接管12，该下连接管12的上端与过滤器2的底部相连接，下连接管12上开设有催化剂更换口121。
为了便于浆液流动，上连接管11、下连接管12与立式反应器本体1的轴向之间的呈5～60度夹角A。
立式反应器本体1的顶部设置有与气相出口相连接、用于将未反应的乙炔气排出的排气管13，上连接管13供立式反应器本体1中输出的催化剂及浆液流通，上连接管11与排气管13之间连接有供催化剂及浆液中的气相输入排气管13的气相输送管14。该结构便于进一步排出浆液中所含气体。
上连接管11与下连接管12之间设置有供催化剂及浆液自而上下流通的副管线15，且该副管线15上设置有阀门151。正常使用状态下，阀门151关闭；当过滤器2需要更换滤芯或进行检修时，打开阀门151，浆液可通过副管线15返回反应器，无需停工、实现连续生产。
在本实施例中，过滤器2的侧部开有供产品1,4-丁炔二醇输出的产品抽出口21。
立式反应器本体1中设置有靠近底部布置的气液分布器3，立式反应器本体1的底部具有供乙炔气输往气液分布器3的第一加料口16、侧部开有供甲醛溶液输往气液分布器的第二加料口17。上述结构有利于提高气液混合效果，使乙炔气体形成大小不同直径的气泡，大气泡加强推动力，小气泡增加外表面积，提高传质效率，使得气液固三相浆液分布更均匀，反应更充分，有效减少催化剂用量。
立式反应器本体1中设置有位于气液分布器3上方的换热管4，在准备开车需要升温状态下，换热管4中通入蒸汽用于提高反应器内浆液温度，在反应开始放热状态下，换热管4中通入冷却水或冷冻剂用于将反应热移走。换热管4位于立式反应器本体1的下部。
立式反应器本体1的外周套设有用于移走反应放热的夹套层5。
本实施例中新型1,4-丁炔二醇反应器的反应方法包括以下步骤：
乙炔气与甲醛溶液通过立式反应器本体的气体分布器进入，从气液分布器出来的气体被分成不同大小的气泡，与液体共同从反应器下部上升，催化剂在气体-液体的带动下在反应器内运动，反应器内部操作温度80～110℃，操作压力30～100kPa(表压)，反应生成1,4-丁炔二醇产品；
上述过程中，当准备开车需要升温时，在换热管中通入蒸汽，提高反应器内的浆液温度，反应开始放热时，则在换热管中通入冷却水或冷冻剂将反应热移走，同时，夹套层用于移走反应放热；
未反应的乙炔气体从立式反应器本体顶部的气相出口离开，含催化剂、1,4-丁炔二醇及未反应甲醛的浆液经上连接管进入过滤器，经过滤器分离出的1,4-丁炔二醇抽出、其他液体经下连接管回流至立式反应器本体中继续反应；
从催化剂更换口处定期抽出旧催化剂并补充新鲜催化剂；从过滤器侧部定期抽出粗品1,4-丁炔二醇，粗品1,4-丁炔二醇溶液中甲醛含量0.5～10％。
实施例2：
本实施例与实施例1的区别仅在于：如图2所示，换热管4’在立式反应器本体1’中竖向延伸。

Claims (9)

1.一种新型1,4-丁炔二醇反应器，包括立式反应器本体，该立式反应器本体的底部设置有加料口、顶部设置有气相出口，其特征在于：还包括过滤器，该过滤器设于所述立式反应器本体的旁侧且对应立式反应器本体的中部布置，所述立式反应器本体的上部设置有倾斜向下延伸的上连接管，该上连接管的下端与所述过滤器的顶部相连接，所述立式反应器本体的下部设置有倾斜向上延伸的下连接管，该下连接管的上端与所述过滤器的底部相连接，所述下连接管上开设有催化剂更换口。
2.根据权利要求1所述的新型1,4-丁炔二醇反应器，其特征在于：所述上连接管和/或下连接管与立式反应器本体的轴向之间的呈5～60度夹角A。
3.根据权利要求1所述的新型1,4-丁炔二醇反应器，其特征在于：所述立式反应器本体的顶部设置有与气相出口相连接、用于将未反应的乙炔气排出的排气管，所述上连接管供立式反应器本体中输出的催化剂及浆液流通；所述上连接管与排气管之间连接有供催化剂及浆液中的气相输入排气管的气相输送管。
4.根据权利要求3所述的新型1,4-丁炔二醇反应器，其特征在于：所述上连接管与下连接管之间设置有供催化剂及浆液自而上下流通的副管线，且该副管线上设置有阀门。
5.根据权利要求1～4中任一权利要求所述的新型1,4-丁炔二醇反应器，其特征在于：所述过滤器的侧部开有供产品1,4-丁炔二醇输出的产品抽出口。
6.根据权利要求1～4中任一权利要求所述的新型1,4-丁炔二醇反应器，其特征在于：所述立式反应器本体中设置有靠近底部布置的气液分布器，所述立式反应器本体的底部具有供乙炔气输往气液分布器的第一加料口、侧部开有供甲醛溶液输往气液分布器的第二加料口。
7.根据权利要求6所述的新型1,4-丁炔二醇反应器，其特征在于：所述立式反应器本体中设置有位于气液分布器上方的换热管，在准备开车需要升温状态下，所述换热管中通入蒸汽用于提高反应器内浆液温度，在反应开始放热状态下，所述换热管中通入冷却水或冷冻剂用于将反应热移走。
8.根据权利要求7所述的新型1,4-丁炔二醇反应器，其特征在于：所述的换热管位于立式反应器本体的下部，或者，所述的换热管在立式反应器本体中竖向延伸。
9.根据权利要求1～4中任一权利要求所述的新型1,4-丁炔二醇反应器，其特征在于：所述立式反应器本体的外周套设有用于移走反应放热的夹套层。
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