CN219186901U - 一种草酸酯的合成装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种草酸酯的合成装置，属于有机物的工业生产技术领域。其包括：混合进料槽，其用于加入物料和催化剂；反应精馏塔；一级反应釜，其与混合进料槽、反应精馏塔连接；次级反应釜，其数量设置有多个，一级反应釜与多个次级反应釜依次串联并在高度上形成逐级下降式结构，各个次级反应釜分别与反应精馏塔连接；供热装置，其包括加热盘管和加热夹套，加热盘管设置在一级反应釜、次级反应釜的内壁，加热夹套设置在一级反应釜、次级反应釜的外壁。多级反应釜之间通过高度差实现物料的自动溢流，降低能耗，加热夹套对反应釜起到保温效果，加热盘管的传热速度快、换热效率高，既增加了换热面积，又提高了换热效率。

Description

一种草酸酯的合成装置

技术领域

本实用新型属于有机物的工业生产技术领域，具体涉及一种草酸酯的合成装置。

背景技术

草酸酯合成反应是合成气制乙二醇(煤制乙二醇)工艺在国内蓬勃发展的背景下，逐渐受到人们的重视，并逐渐成为抑制合成气制乙二醇技术规模化、大型化的重要瓶颈。合成气制乙二醇工艺中，有一步核心工艺是草酸酯合成，即一氧化碳和亚硝酸甲酯在120～140℃、0.3～0.5MPa条件下在钯系催化剂上反应生成一氧化氮和草酸二甲酯，并产生大量的热。

然而，目前的草酸酯合成装置一般采用外置换热器对反应釜进行加热，反应釜内物料经进料泵，从换热器底部打入，蒸汽从换热器顶部进入，物料和蒸汽在换热器中完成换热，换热后物料由换热器顶部返回到反应釜中，冷凝水从换热器底部排出。

上述这种换热方式的换热面积小，且需要连接进料泵，存在增加能耗的问题，另外，物料在各个反应釜之间的流动往往需要增设额外的动能进行辅助，进一步增加了能耗。

发明内容

本实用新型是针对现有技术存在的上述问题，提出了一种降低能耗、连续化反应的草酸酯的合成装置。

本实用新型可通过下列技术方案来实现：

一种草酸酯的合成装置，包括：

混合进料槽，其用于加入物料以及催化剂；

反应精馏塔；

一级反应釜，其与所述混合进料槽、所述反应精馏塔连接；

次级反应釜，其数量设置有多个，所述一级反应釜与多个所述次级反应釜依次串联并在高度上形成逐级下降式结构，其中，各个所述次级反应釜分别通过管线与所述反应精馏塔连接；

供热装置，其包括加热盘管以及加热夹套，所述加热盘管设置在所述一级反应釜、所述次级反应釜的内壁，所述加热夹套设置在所述一级反应釜、所述次级反应釜的外壁。

作为本实用新型的进一步改进，所述一级反应釜的底部设有盘管分布器，所述混合进料槽与所述盘管分布器连通，且所述盘管分布器上设有多个出料孔。

作为本实用新型的进一步改进，所述加热盘管呈环形结构设置，其顶部设有盘管进汽口且底部设有盘管出液口。

作为本实用新型的进一步改进，所述加热夹套从所述一级反应釜、次级反应釜的底部套入并延伸至侧壁，所述加热夹套的顶部设有夹套进汽口且底部设有夹套出液口。

作为本实用新型的进一步改进，所述供热装置还包括气液分离器，其与所述盘管出液口连接并具有分离器出液口以及分离器出汽口，所述分离器出汽口与所述夹套进汽口连接，所述分离器出液口用于排出分离后的液体。

作为本实用新型的进一步改进，所述一级反应釜与所述次级反应釜内还设有竖直设置的搅拌装置，所述搅拌装置包括：

电机，其设置在釜顶；

搅拌轴，其与所述电机连接并竖直设置在釜内；

桨叶，其设置在所述搅拌轴上，所述桨叶的数量设置有多个，且各个所述桨叶间隔设置。

作为本实用新型的进一步改进，所述搅拌轴的端部靠近所述盘管分布器，且至少有一个桨叶设置在所述搅拌轴的端部。

作为本实用新型的进一步改进，所述一级反应釜、所述次级反应釜的釜顶均设有物料出气口，所述物料出气口与所述反应精馏塔连接。

作为本实用新型的进一步改进，所述反应精馏塔的顶部连接有冷凝器，所述一级反应釜与所述次级反应釜酯化反应后产生的气相轻组分进入所述反应精馏塔内进行分离，分离后的轻组分部分通过所述冷凝器排出，另一部分通过所述冷凝器回流至所述反应精馏塔内。

与现有技术相比，本实用新型具有如下有益效果：

1、多级反应釜之间通过高度差实现物料的自动溢流，无需外加动能，降低能耗。

2、通过混合进料槽将物料与催化剂进行初步混合，混合进料槽与一级反应釜内的盘管分布器连接，盘管分布器可极大地分散物料并使得混料混合更为均匀，进而提高酯化反应的转化率。

3、一级反应釜、次级反应釜的内部设有加热盘管且外部设有加热夹套，加热夹套对反应釜起到良好的保温效果，而同时釜内的加热盘管的传热速度快、换热效率高，通过这种内外结合的加热方式，既解决了现有技术中存在的换热面积小的问题，又提高了换热效率。

4、加热盘管、气液分离器、加热夹套之间具有联动性，并由此形成一整套完整的供热装置，而正是通过该供热装置，形成内外结合进行加热的方式，不仅扩大了换热面积，还提高了换热效率。

5、由于物料在釜内完成换热，不需要连接泵提供动能，而同时物料又能直接通过溢流的方式进入下一级的反应釜，由此实现了连续化反应的目的，不仅提高了转化率，还减少了副反应。

6、通过调节次级反应釜的数量，以制备不同的草酸酯，提高整个合成装置的通用性与适配性。

附图说明

图1是本实用新型的草酸酯的合成装置的结构示意图；

图2是本实用新型的一级反应釜的结构示意图；

图3是本实用新型的图2另一视角的结构示意图

图4是本实用新型的次级反应釜的结构示意图；

图5是本实用新型的图4另一视角的结构示意图。

图中，100、混合进料槽；

110、反应精馏塔；111、冷凝器；120、一级反应釜；121、进料口；122、出料口；123、物料出气口；130、次级反应釜；140、加热盘管；141、盘管进汽口；142、盘管出液口；150、加热夹套；151、夹套进汽口；152、夹套出液口；160、气液分离器；161、分离器出液口；162、分离器出汽口；170、盘管分布器；171、出料孔；180、电机；181、搅拌轴；182、桨叶。

具体实施方式

以下是本实用新型的具体实施例并结合附图，对本实用新型的技术方法作进一步的描述，但本实用新型并不限于这些实施例。

如图1-5所示，本实用新型提供了一种草酸酯的合成装置，包括：

混合进料槽100，其用于加入物料以及催化剂，物料和催化剂在混合进料槽100内进行初步混合，以供后续进料。

反应精馏塔110，其用于分离酯化反应后产生的气相轻组分。

一级反应釜120，其与混合进料槽100、反应精馏塔110连接，当物料和催化剂在混合进料槽100内混合后，进入一级反应釜120内进行酯化反应，酯化反应产生的气相轻组分进入到精馏塔内进行分离。

次级反应釜130，其数量设置有多个，一级反应釜120与多个次级反应釜130依次串联并在高度上形成逐级下降式结构，并且一级反应釜120与次级反应釜130的进料口121设置在底部一侧，出料口122设置在顶部一侧，另外，各个次级反应釜130分别通过管线与反应精馏塔110连接，同样的，次级反应釜130内进行酯化反应产生的气相轻组分进入到精馏塔内进行分离；

此处值得一提的是，在本实施例中，正是由于一级反应釜120与次级反应釜130形成逐级下降式结构，使得各个反应釜之间可通过高度差实现自动溢流，无需额外增加动能，起到了降低能耗的作用；

另外，在本实施例中，还可通过调节次级反应釜130的数量，以制备不同的草酸酯，提高整个合成装置的通用性与适配性。

供热装置，其包括加热盘管140以及加热夹套150，加热盘管140设置在一级反应釜120、次级反应釜130的内壁，加热夹套150设置在一级反应釜120、次级反应釜130的外壁，具体的，在本实施例中，加热夹套150对反应釜起到良好的保温效果，而同时釜内的加热盘管140的传热速度快、换热效率高，通过这种内外结合的加热方式，既解决了现有技术中存在的换热面积小的问题，又提高了换热效率；

另一方面，由于物料在釜内完成换热，不需要连接泵提供动能，而同时物料又能直接通过溢流的方式进入下一级的反应釜，由此实现了连续化反应的目的，不仅提高了转化率，还减少了副反应。

优选的，一级反应釜120的底部设有盘管分布器170，盘管分布器170通过釜体的进料口121与混合进料槽100连通，且盘管分布器170的顶面上均匀分布有多个出料孔171，由此，混合进料槽100内进行初步混合后的物料进入到盘管分布器170内，再通过盘管分布器170上的出料孔171进入到一级反应釜120内进行酯化反应，在本实施例中，盘管分布器170可极大的分散物料，使得物料混合更为均匀，进而使得酯化反应更为彻底，提高反应的转化率。

优选的，加热盘管140呈环形结构设置，其顶部设有盘管进汽口141且底部设有盘管出液口142，蒸汽从盘管进汽口141进入，在釜内完成换热后产生的水汽从盘管出液口142排出。

优选的，加热夹套150从一级反应釜120、次级反应釜130的底部套入并延伸至侧壁，由此扩大加热夹套150的包裹面积，进而提高其保温效果，加热夹套150的顶部设有夹套进汽口151且底部设有夹套出液口152，同样的，蒸汽可从夹套进汽口151进入，与一级反应釜120、次级反应釜130完成换热后产生的水汽从夹套出液口152排出。

优选的，还包括气液分离器160，其与盘管出液口142连接并具有分离器出液口161以及分离器出汽口162，其中，分离器出汽口162与夹套进汽口151连接，分离器出液口161用于排出分离后的液体，具体的，在本实施例中，加热盘管140、气液分离器160、加热夹套150形成完整的一套供热装置，其供热流程如下：

蒸汽从加热盘管140的盘管进汽口141进入，换热后产生的水汽从盘管出液口142排出并进入至气液分离器160中，随后水汽在气液分离器160中分离后，水从分离器出液口161向外排出，剩余蒸汽通过分离器出汽口162、夹套进汽口151进入加热夹套150内，完成换热后从夹套出液口152排出水；

也就是说，在本实施例中，加热盘管140、气液分离器160、加热夹套150之间具有联动性，进而形成一整套完整的供热装置，而正是通过该供热装置，形成内外结合进行加热的方式，不仅扩大了换热面积，还提高了换热效率。

优选的，一级反应釜120与次级反应釜130内还设有竖直设置的搅拌装置180，搅拌装置180包括：

电机180，其设置在釜顶；

搅拌轴181，其与电机180连接并竖直设置在釜内；

桨叶182，其设置在搅拌轴181上，通过电机180驱动搅拌轴181转动，随后通过桨叶182的快速转动起到搅拌作用，其中，为提高搅拌效果，桨叶182的数量可设置多个，且各个桨叶182间隔设置，将釜内的各个区域搅拌的更为均匀。

进一步优选的，搅拌轴181的端部靠近盘管分布器170，且至少有一个桨叶182设置在搅拌轴181的端部，由此，从盘管分布器170的各个出料孔171流出的物料，即可在第一时间被搅拌分散，提高物料的混合效果，进而提高酯化反应的转化率。

优选的，一级反应釜120、次级反应釜130的釜顶均设有物料出气口123，物料出气口123与反应精馏塔110连接，各个反应釜进行酯化反应后产生的气相轻组分均会进入至精馏塔内进行分离。

优选的，反应精馏塔110的顶部连接有冷凝器111，分离后的轻组分部分通过冷凝器111排出，另一部分通过冷凝器111回流至精馏塔内。

本实用新型方案所公开的技术手段不仅限于上述技术手段所公开的技术手段，还包括由以上技术特征任意组合所组成的技术方案。以上是本实用新型的具体实施方式，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，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本实用新型的保护范围。

需要说明，本实用新型实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，在本实用新型中如涉及“第一”、“第二”、“一”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其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”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；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或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

另外，本实用新型各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种草酸酯的合成装置，其特征在于，包括：

混合进料槽，其用于加入物料以及催化剂；

反应精馏塔；

一级反应釜，其与所述混合进料槽、所述反应精馏塔连接；

次级反应釜，其数量设置有多个，所述一级反应釜与多个所述次级反应釜依次串联并在高度上形成逐级下降式结构，其中，各个所述次级反应釜分别通过管线与所述反应精馏塔连接；

供热装置，其包括加热盘管以及加热夹套，所述加热盘管设置在所述一级反应釜、所述次级反应釜的内壁，所述加热夹套设置在所述一级反应釜、所述次级反应釜的外壁。

2.根据权利要求1所述的一种草酸酯的合成装置，其特征在于，所述一级反应釜的底部设有盘管分布器，所述混合进料槽与所述盘管分布器连通，且所述盘管分布器上设有多个出料孔。

3.根据权利要求1所述的一种草酸酯的合成装置，其特征在于，所述加热盘管呈环形结构设置，其顶部设有盘管进汽口且底部设有盘管出液口。

4.根据权利要求3所述的一种草酸酯的合成装置，其特征在于，所述加热夹套从所述一级反应釜、次级反应釜的底部套入并延伸至侧壁，所述加热夹套的顶部设有夹套进汽口且底部设有夹套出液口。

5.根据权利要求4所述的一种草酸酯的合成装置，其特征在于，所述供热装置还包括气液分离器，其与所述盘管出液口连接并具有分离器出液口以及分离器出汽口，所述分离器出汽口与所述夹套进汽口连接，所述分离器出液口用于排出分离后的液体。

6.根据权利要求2所述的一种草酸酯的合成装置，其特征在于，所述一级反应釜与所述次级反应釜内还设有竖直设置的搅拌装置，所述搅拌装置包括：

电机，其设置在釜顶；

搅拌轴，其与所述电机连接并竖直设置在釜内；

桨叶，其设置在所述搅拌轴上，所述桨叶的数量设置有多个，且各个所述桨叶间隔设置。

7.根据权利要求6所述的一种草酸酯的合成装置，其特征在于，所述搅拌轴的端部靠近所述盘管分布器，且至少有一个桨叶设置在所述搅拌轴的端部。

8.根据权利要求1所述的一种草酸酯的合成装置，其特征在于，所述一级反应釜、所述次级反应釜的釜顶均设有物料出气口，所述物料出气口与所述反应精馏塔连接。

9.根据权利要求1所述的一种草酸酯的合成装置，其特征在于，所述反应精馏塔的顶部连接有冷凝器，所述一级反应釜与所述次级反应釜酯化反应后产生的气相轻组分进入所述反应精馏塔内进行分离，分离后的轻组分部分通过所述冷凝器排出，另一部分通过所述冷凝器回流至所述反应精馏塔内。

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