CN220780330U - 一种四氟磺内酯反应装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及精细化学品合成设备技术领域，具体涉及一种四氟磺内酯反应装置，所述装置包括反应组件、进料组件和控制组件：所述反应组件包括由反应釜、循环泵、换热器、文丘里喷射反应器组成的循环回路；所述进料组件包括四氟磺内酯储罐、四氟乙烯储罐和三氧化硫储罐，所述四氟磺内酯储罐、所述四氟乙烯储罐与所述反应釜连通，所述三氧化硫储罐与所述文丘里喷射反应器连通；所述控制组件包括温度传感器，所述温度传感器设置在所述反应釜内部，并与所述循环泵、所述四氟乙烯储罐连锁控制。通过设置温度传感器与循环泵、四氟乙烯储罐连锁，从而控制反应液循环冷却过程与四氟乙烯添加过程，监控反应温度，保证反应的安全性并提高生产效率。

Description

一种四氟磺内酯反应装置

技术领域

本实用新型涉及精细化学品合成设备技术领域，具体涉及一种四氟磺内酯反应装置。

背景技术

四氟磺内酯是一种特殊的含氟精细化学品，外观为无色透明液体。工业生产的四氟磺内酯是一种环状结构与直链结构的混合物，其中环状结构不断向直链结构转换。因其具有特殊的结构，可与各种烯烃、环烷烃、亲核试剂等发生反应，合成各种结构的含氟化合物，是一种重要的含氟中间体，主要用于合成功能高分子材料及精细化学品，如全氟磺酰基乙烯基醚、含氟表面活性剂剂和氟油脂等。

工业合成四氟磺内酯时，先加入一定量的四氟磺内酯液体作为底物，再加入三氧化硫液体，接着通入四氟乙烯气体，搅拌后，在一定温度和压力下，三氧化硫与四氟乙烯发生加成反应生成四氟磺内酯。四氟磺内酯合成过程中三氧化硫与四氟乙烯反应会产生大量热量，因此存在安全风险大、生产效率低等问题。

中国专利CN111072627A公开了一种四氟乙烷-β-磺内酯的合成方法，将三氧化硫和全氟烯烃连续通入微混合器混合后，进入微通道反应器进行反应。该方法提高了工艺的安全性，但因为四氟乙烯的自聚，反应器容易产生堵塞的现象，并且微通道反应器溶剂较小，导致合成效率较低。

因此，如何提高反应装置安全性，提高生产效率是本领域技术人员亟待解决的技术问题。

实用新型内容

本实用新型提供了一种四氟磺内酯反应装置，用以解决现有的反应装置生产效率和安全性较低的问题。

为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：

一种四氟磺内酯反应装置，包括反应组件、进料组件和控制组件：

所述反应组件包括由反应釜、循环泵、换热器、文丘里喷射反应器组成的循环回路；

所述进料组件包括四氟磺内酯储罐、四氟乙烯储罐和三氧化硫储罐，所述四氟磺内酯储罐、所述四氟乙烯储罐与所述反应釜连通，所述三氧化硫储罐与所述文丘里喷射反应器连通；

所述控制组件包括温度传感器，所述温度传感器设置在所述反应釜内部，并与所述循环泵、所述四氟乙烯储罐连锁控制。

进一步地，所述温度传感器检测反应液温度为5±1℃时，关闭所述循环泵并开启所述四氟乙烯储罐。

进一步地，所述控制组件还包括多个流量控制件，多个所述流量控制件分别设置在所述四氟磺内酯储罐与所述反应釜之间、所述四氟乙烯储罐与所述反应釜之间以及所述三氧化硫储罐与所述文丘里喷射反应器之间。

进一步地，所述温度传感器通过所述流量控制件与所述四氟乙烯储罐连锁。

进一步地，所述流量控制件包括配套设置的流量计和开关阀门。

进一步地，所述流量计选自质量流量计和体积流量计中的至少一种。

进一步地，所述文丘里喷射反应器设置在所述反应釜顶部，所述循环泵与所述反应釜底部连通。

进一步地，所述四氟磺内酯储罐与所述反应釜侧壁连通，所述四氟乙烯储罐与所述反应釜顶部连通。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

(1)本实用新型的四氟磺内酯反应装置，通过设置反应釜、循环泵、换热器、文丘里喷射反应器组成的循环回路，构成外置换热系统，能够实现反应体系的快速降温，从而大大缩短通入四氟乙烯气体的时间间隔，提高生产效率；通过设置三氧化硫储罐与文丘里喷射反应器连通，使得三氧化硫与四氟磺内酯初步混合后喷射入釜，提高三氧化硫分散均匀性，使其与四氟乙烯反应时热量分布不集中在某一个区域，从而提高生产安全性；通过设置温度传感器与循环泵、四氟乙烯储罐连锁，从而控制反应液循环冷却过程与四氟乙烯添加过程，监控反应温度，保证反应的安全性并减少间隔时间，提高生产效率。

(2)本实用新型的四氟磺内酯反应装置，通过设置温度传感器，温度传感器与循环泵、四氟乙烯储罐连锁控制，通过自动化切换操作减少操作间隔，提高生产效率；同时使得反应组件换热结束后再通入四氟乙烯气体，确保四氟乙烯与三氧化硫的反应只发生在反应釜内，而不发生在换热回路，进一步提高生产安全性。

附图说明

为了更清楚的说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见的，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，还可以根据这些附图获得其它附图。

图1为本实用新型四氟磺内酯反应装置的结构示意图；

其中：1-反应釜、2-循环泵、3-换热器、4-文丘里喷射反应器、5-四氟磺内酯储罐、6-四氟乙烯储罐、7-三氧化硫储罐、8-温度传感器、9-流量控制件。

具体实施方式

下面将结合具体实施例，对本实用新型的技术方案进行清楚、完整的描述，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，本领域普通的技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型的保护范围。

如图1所示，为本实施例中提供的一种四氟磺内酯反应装置，包括反应组件、进料组件和控制组件：反应组件包括由反应釜1、循环泵2、换热器3、文丘里喷射反应器4组成的循环回路；进料组件包括四氟磺内酯储罐5、四氟乙烯储罐6和三氧化硫储罐7，四氟磺内酯储罐5、四氟乙烯储罐6与反应釜1连通，三氧化硫储罐7与文丘里喷射反应器4连通；控制组件包括温度传感器8，温度传感器8设置在反应釜1内部，并与循环泵2、四氟乙烯储罐连锁6控制。

通过设置循环回路构成外置换热系统，换热器3的换热面积大、冷却速度快，能够实现反应体系的快速降温，从而大大缩短通入四氟乙烯气体的时间间隔，提高生产效率；通过设置三氧化硫储罐7与文丘里喷射反应器4连通，三氧化硫液体在文丘里喷射反应器4中与四氟磺内酯液体初步混合后随四氟磺内酯液体喷射进入反应釜1中，通过初步混合、喷射入釜工艺，三氧化硫能够均匀充分地溶解在四氟磺内酯液体中，使其与四氟乙烯反应时热量不集中在某一个区域，从而提高生产安全性。通过设置温度传感器8，从而控制反应液循环冷却过程与四氟乙烯添加过程，保证反应降温至合适温度即反应组件换热结束后再添加四氟乙烯，从而保证反应的安全性；由于温度传感器8与循环泵2、四氟乙烯储罐6连锁控制，确保四氟乙烯与三氧化硫的反应只发生在反应釜内，而不发生在换热回路，进一步提高生产安全性；并且使得循环冷却过程结束后能够通过自动化切换操作减少操作间隔提高生产效率。

具体地，温度传感器8检测反应液温度为5±1℃时，关闭循环泵2并开启四氟乙烯储罐6。反应釜1内反应液温度降低至5±1℃时为安全反应温度，此时关闭循环泵2将反应液保存在反应釜1中，并再次添加四氟乙烯进行反应，反应过程再次放热；反应结束后体系温度升高，此时开启循环泵进行换热冷却。

具体地，控制组件还包括多个流量控制件9，多个流量控制件9分别设置在四氟磺内酯储罐5与反应釜1之间、四氟乙烯储罐6与反应釜1之间以及三氧化硫储罐7与文丘里喷射反应器4之间。温度传感器8通过流量控制件7与四氟乙烯储罐6连锁。流量控制件9包括配套设置的流量计和开关阀门。流量计选自质量流量计和体积流量计中的至少一种。通过设置流量控制件9，从而对反应过程的原料进行计量，保证合成反应按配比进行，防止原料浪费；通过设置温度传感器8通过流量控制件9与四氟乙烯储罐6连锁控制，从而保证四氟乙烯原料每次添加量精准可控，避免四氟乙烯添加过量导致反应放热过多造成安全隐患，进一步提高安全性。

具体地，文丘里喷射反应器4设置在反应釜1顶部，循环泵2与反应釜1底部连通。四氟磺内酯储罐5与反应釜1侧壁连通，四氟乙烯储罐6与反应釜1顶部连通。四氟乙烯从反应釜1顶部通入反应釜1中，其可在反应釜1内利用反应液上方的空间初步分散，从而增加四氟乙烯与反应液的接触面积，避免集中反应，使得反应过程热量不集中在某一个区域，从而提高反应安全性。

本实用新型四氟磺内酯反应装置的使用方法如下：

打开连接四氟磺内酯储罐6的流量控制件9，将一定量的四氟磺内酯液体通入反应釜1中，同时开启循环泵2，四氟磺内酯液体通过管道经换热器3换热冷凝后进入文丘里喷射反应器4中在反应器内部形成负压，在压力作用下三氧化硫储罐7中的一定量的三氧化硫液体经流量控制件9进入文丘里喷射反应器4中与冷却后的四氟磺内酯液体混合。在不断循环换热过程中，反应釜1内的三氧化硫-四氟磺内酯混合液温度逐渐降低，三氧化硫液态由液态转变成粉末状固态与四氟磺内酯液体充分混合并分散，当混合液温度进一步降低至5±1℃时，反应釜1内的温度传感器8触发关闭循环泵2并打开连接四氟乙烯储罐6的流量控制件9，一定量四氟乙烯气体从顶部被添加到反应釜1中，在混合液上方的空间初步分散后逐渐与混合液中的三氧化硫粉末接触反应，生成四氟磺内酯并放出大量热量。该次反应结束后反应釜1内温度升高，开启循环泵2进行循环换热。当反应液温度降低至5±1℃时，温度传感器8再次触发关闭循环泵2并添加四氟乙烯，如此循环3-4次，即四氟乙烯分3-4次添加后反应终止，完成本批次四氟磺内酯的生产。

以上借助具体实施例对本发明做了进一步描述，但是应该理解的是，这里具体的描述，不应理解为对本发明的实质和范围的限定，本领域内的普通技术人员在阅读本说明书后对上述实施例做出的各种修改，都属于本发明所保护的范围。

Claims (8)

1.一种四氟磺内酯反应装置，其特征在于，包括反应组件、进料组件和控制组件：

所述反应组件包括由反应釜、循环泵、换热器、文丘里喷射反应器组成的循环回路；

所述进料组件包括四氟磺内酯储罐、四氟乙烯储罐和三氧化硫储罐，所述四氟磺内酯储罐、所述四氟乙烯储罐与所述反应釜连通，所述三氧化硫储罐与所述文丘里喷射反应器连通；

所述控制组件包括温度传感器，所述温度传感器设置在所述反应釜内部，并与所述循环泵、所述四氟乙烯储罐连锁控制。

2.根据权利要求1所述的四氟磺内酯反应装置，其特征在于，所述温度传感器检测反应液温度为5±1℃时，关闭所述循环泵并开启所述四氟乙烯储罐。

3.根据权利要求1所述的四氟磺内酯反应装置，其特征在于，所述控制组件还包括多个流量控制件，多个所述流量控制件分别设置在所述四氟磺内酯储罐与所述反应釜之间、所述四氟乙烯储罐与所述反应釜之间以及所述三氧化硫储罐与所述文丘里喷射反应器之间。

4.根据权利要求3所述的四氟磺内酯反应装置，其特征在于，所述温度传感器通过所述流量控制件与所述四氟乙烯储罐连锁。

5.根据权利要求3所述的四氟磺内酯反应装置，其特征在于，所述流量控制件包括配套设置的流量计和开关阀门。

6.根据权利要求5所述的四氟磺内酯反应装置，其特征在于，所述流量计选自质量流量计和体积流量计中的至少一种。

7.根据权利要求1所述的四氟磺内酯反应装置，其特征在于，所述文丘里喷射反应器设置在所述反应釜顶部，所述循环泵与所述反应釜底部连通。

8.根据权利要求1所述的四氟磺内酯反应装置，其特征在于，所述四氟磺内酯储罐与所述反应釜侧壁连通，所述四氟乙烯储罐与所述反应釜顶部连通。