CN221268139U - 一种氯气-丙烯气体混合反应器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种氯气‑丙烯气体混合反应器，它包括气体混合腔(1)、氯气进口(3)、喷嘴管(4)、丙烯进口(5)、上截锥体筒(7)、下截锥体筒(8)、反应器圆柱形筒(10)等部件。该气体混合反应器易于加工和制造，操作简单，反应效率高。使用本实用新型氯气‑丙烯气体混合反应器由丙烯与氯气进行氯化反应制备3‑氯丙烯，氯气转化率达到100％、3‑氯丙烯选择性达到80％以上。
Description
【技术领域】
本实用新型属于化工设备技术领域。更具体地，本实用新型涉及一种氯气-丙烯气体混合反应器。
【背景技术】
丙烯氯化反应是化工生产中的一类重要反应，在高温条件下，丙烯与氯气无需催化剂就能够发生取代、加成等反应，其中不仅有生成3-氯丙烯的主反应，同时还伴随发生多种副反应，产物组成十分复杂。主产物3-氯丙烯是非常重要的化工中间体和基础原料，用途非常广泛，常用于有机合成、香料、粘合剂、农药、涂料、也用于合成树脂和塑料阻燃等。近年来与3-氯丙烯相关的下游化工产品得到快速开发，这极大地促进了3-氯丙烯的市场需求。
但是，目前丙烯高温氯化法工业生产中存在开车周期短、收率低、能耗高、副产物多等难题。其反应器优化设计需要考虑采用抑制副反应、提高选择性、减少“三废”排放等的有效措施。为解决现有反应器存在的一些缺陷，本发明人经过大量的研究终于完成了本实用新型。
【实用新型内容】
[要解决的技术问题]
本实用新型的目的是提供一种氯气-丙烯气体混合反应器。
[技术方案]
本实用新型是通过下述技术方案实现的。
本实用新型涉及一种氯气-丙烯气体混合反应器，它包括气体混合腔1与反应器圆柱形筒10，所述的氯气-丙烯气体混合反应器还包括氯气进口3、喷嘴管4、丙烯进口5、上截锥体筒7、下截锥体筒8、第一温度计安装口11、第二温度计安装口12与混合气体出口14；
在气体混合腔1的上端是气体混合腔盖2，在气体混合腔盖2中心以与其垂直的方式安装喷嘴管4，喷嘴管4上顶端是氯气进口3，喷嘴管4下顶端是喷嘴15；在气体混合腔1侧面以与气体混合腔1中心轴垂直的方式安装丙烯进口5，在丙烯进口5壁上设置压力计安装口6；
气体混合腔1的下端与上截锥体筒7上端相连，而上截锥体筒7下端通过锥体筒连接件9与下截锥体筒8上端相连，而下截锥体筒8下端与反应器圆柱形筒10上端相连；反应器圆柱形筒10下端通过连接管13与混合气体出口14相连；在反应器圆柱形筒10壁同侧平行设置第一温度计安装口11与第二温度计安装口12；
气体混合腔1、上截锥体筒7、锥体筒连接件9、下截锥体筒8与反应器圆柱形筒10具有同一中心轴。
根据本实用新型的一种优选实施方式，喷嘴管4的直径与高度之比是1：5～15。
根据本实用新型的另一种优选实施方式，喷嘴管4的喷嘴15直径是10～20mm。
根据本实用新型的另一种优选实施方式，丙烯进口5与气体混合腔1的中心轴是相互垂直的；丙烯进口5的直径与气体混合腔1的直径之比是1：2～4。
根据本实用新型的另一种优选实施方式，反应器圆柱形筒10的直径与高度之比是1：10～20。
根据本实用新型的另一种优选实施方式，上截锥体筒7上端口直径与下端口直径之比是4～6：1；上截锥体筒7上端口直径与上截锥体筒7高度之比是1.2～1.8：1。
根据本实用新型的另一种优选实施方式，下截锥体筒8的上端口直径与下端口直径之比是1：8～14；下截锥体筒8上端口直径与下截锥体筒8高度之比是1：4～8。
根据本实用新型的另一种优选实施方式，反应器圆柱形筒10中心轴与第一温度计安装口11以及第二温度计安装口12中心轴的夹角是25～45°。
根据本实用新型的另一种优选实施方式，在压力计安装口6中安装的测压元件是具有远传功能的压力变送器。
根据本实用新型的另一种优选实施方式，在第一温度计安装口11和第二温度计安装口12安装的温度计是热电偶温度计或热电阻温度计。
下面将详细描述本实用新型。
本实用新型涉及一种氯气-丙烯气体混合反应器，它的具体结构参见附图1。
本实用新型氯气-丙烯气体混合反应器包括气体混合腔1与反应器圆柱形筒10，所述的氯气-丙烯气体混合反应器还包括氯气进口3、喷嘴管4、丙烯进口5、上截锥体筒7、下截锥体筒8、第一温度计安装口11、第二温度计安装口12与混合气体出口14；
气体混合腔1在本实用新型氯气-丙烯气体混合反应器中的主要作用是让由氯气进口3进入的氯气与由丙烯进口5进入的丙烯在其中混合均匀。
在气体混合腔1的上端是气体混合腔盖2，在气体混合腔盖2中心以与其垂直的方式安装喷嘴管4，喷嘴管4上顶端是氯气进口3，喷嘴管4下顶端是喷嘴15；
根据本实用新型，喷嘴管4的直径与高度之比是1：5～15。如果喷嘴管4的直径与高度之比大于1：5，则不利于气体的喷射，影响反应效率；如果喷嘴管4的直径与高度之比小于1：15，则高度过长对反应效率没有明显的提升，反而增加了设备制造难度；因此，喷嘴管4的直径与高度之比为1：5～15是合适的，优选地是1：8～12；
喷嘴管4的喷嘴15直径是10～20mm。如果喷嘴管4的喷嘴15直径小于10mm，则副反应物容易导致喷嘴堵塞；如果喷嘴管4的喷嘴15直径大于20mm，则气体流速小，不利于反应；因此，喷嘴管4的喷嘴15直径为10～20mm是恰当的，优选地是12～18mm；
在气体混合腔1侧面以与气体混合腔1中心轴垂直的方式安装丙烯进口5，在丙烯进口5壁上设置压力计安装口6。
根据本实用新型，丙烯进口5与气体混合腔1的中心轴是相互垂直的，丙烯进口5的直径与气体混合腔1的直径之比是1：2～4。如果丙烯进口5的直径与气体混合腔1的直径之比大于1：2，则不利于气体的混合；如果丙烯进口5的直径与气体混合腔1的直径之比小于1：4，则会导致丙烯流速过大，不安全；因此，丙烯进口5的直径与气体混合腔1的直径之比为1：2～4是合理的；
在本实用新型中，在压力计安装口6中安装的测压元件是具有远传功能的压力变送器。所述的压力变送器是电阻式压力变送器或容积式压力变送器，本实用新型使用的压力变送器都是目前市场上销售的产品，例如由杭州丰控仪表有限公司以商品名高温型压力变送器销售的电阻式压力变送器，由佛山市天华传感科技有限公司以商品名防爆压力变送器销售的容积式压力变送器。
在本实用新型中，气体混合腔1的下端与上截锥体筒7上端相连，而截锥体筒7下端通过锥体筒连接件9与下截锥体筒8上端相连，而下截锥体筒8下端与反应器圆柱形筒10上端相连；
根据本实用新型，上截锥体筒7上端口直径与下端口直径之比是4～6：1。如果上截锥体筒7上端口直径与下端口直径之比小于4：1，则会导致气体流速变化过小，不利于反应；如果上截锥体筒7上端口直径与下端口直径之比大于6：1，则会导致气体流速变化过大，不安全；因此，上截锥体筒7上端口直径与下端口直径之比为4～6：1是可取的；
上截锥体筒7上端口直径与上截锥体筒7高度之比是1.2～1.8：1。如果上截锥体筒7上端口直径与上截锥体筒7高度之比小于1.2：1，则会导致气体流速变化过小，不利于反应；如果上截锥体筒7上端口直径与上截锥体筒7高度之比大于1.8：1，则会导致气体流速变化过大，不安全；因此，上截锥体筒7上端口直径与上截锥体筒7高度之比为1.2～1.8：1是合适的。
根据本实用新型，下截锥体筒8的上端口直径与下端口直径之比是1：8～14。如果下截锥体筒8的上端口直径与下端口直径之比大于1：8，则会导致气体流速变化过小，不利于反应；如果下截锥体筒8的上端口直径与下端口直径之比小于1：14，则会导致气体流速变化过大，不安全；因此，下截锥体筒8的上端口直径与下端口直径之比为1：8～14是恰当的。
下截锥体筒8上端口直径与下截锥体筒8高度之比是1：4～8。如果下截锥体筒8上端口直径与下截锥体筒8高度之比大于1：4，则会导致气体流速变化过小，不利于反应；如果下截锥体筒8上端口直径与下截锥体筒8高度之比小于1：8，则会导致气体流速变化过大，不安全；因此，下截锥体筒8上端口直径与下截锥体筒8高度之比为1：4～8是可取的。
反应器圆柱形筒10下端通过连接管13与混合气体出口14相连。
反应器圆柱形筒10在本实用新型氯气-丙烯气体混合反应器中的主要作用是让氯气与丙烯有足够的空间与时间进行反应。
根据本实用新型，反应器圆柱形筒10的直径与高度之比是1：10～20。如果反应器圆柱形筒10的直径与高度之比大于1：10，则导致反应停留时间过短，反应不完全；如果反应器圆柱形筒10的直径与高度之比小于1：20，则导致反应停留时间过长，副反应多；因此，反应器圆柱形筒10的直径与高度之比为1：10～20是恰当的，优选地是1：12～18；
在本实用新型中，在反应器圆柱形筒10壁同侧平行设置第一温度计安装口11与第二温度计安装口12；反应器圆柱形筒10中心轴与第一温度计安装口11以及第二温度计安装口12中心轴的夹角是25～45°。这个夹角超过25～45°是不可取的，因为夹角小于所述的范围，不方便温度计安装和更换，夹角大于所述的范围，在本实用新型中气体的温度检测结果会出现较大的偏差。
在本实用新型中，在第一温度计安装口11和第二温度计安装口12安装的温度计是热电偶温度计或热电阻温度计，它们都是目前市场上销售的产品，例如由武汉天康仪表有限公司以商品名铠装热电偶销售的热电偶温度计、由虹德测控技术上海有限公司以商品名HD热电阻销售的热电阻温度计。
在本实用新型中，气体混合腔1、上截锥体筒7、锥体筒连接件9、下截锥体筒8与反应器圆柱形筒10具有同一中心轴。
根据CN103724155B描述的方法，使用本实用新型氯气-丙烯气体混合反应器由丙烯与氯气进行氯化反应制备3-氯丙烯，试验检测结果表明，使用本实用新型氯气-丙烯气体混合反应器时氯气转化率达到100％、3-氯丙烯选择性达到80％以上。
[有益效果]
本实用新型的有益效果是：本实用新型氯气-丙烯气体混合反应器易于加工和制造，操作简单，反应效率高。使用本实用新型氯气-丙烯气体混合反应器由丙烯与氯气进行氯化反应制备3-氯丙烯，氯气转化率达到100％、3-氯丙烯选择性达到80％以上。
【附图说明】
附图1是本实用新型氯气-丙烯气体混合反应器主视图；
图中：
1-气体混合腔；2-气体混合腔盖；3-氯气进口；4-喷嘴管；5-丙烯进口；6-压力计安装口；7-上截锥体筒；8-下截锥体筒；9-锥体筒连接件；10-反应器圆柱形筒；11-第一温度计安装口；12-第二温度计安装口；13-连接管；14-混合气体出口；15-喷嘴。
【具体实施方式】
通过下述实施例将能够更好地理解本实用新型。
实施例1：本实用新型氯气-丙烯气体混合反应器
该实施例的实施方式如下：
该氯气-丙烯气体混合反应器包括气体混合腔1与反应器圆柱形筒10，所述的氯气-丙烯气体混合反应器还包括氯气进口3、喷嘴管4、丙烯进口5、上截锥体筒7、下截锥体筒8、第一温度计安装口11、第二温度计安装口12与混合气体出口14；
在气体混合腔1的上端是气体混合腔盖2，在气体混合腔盖2中心以与其垂直的方式安装喷嘴管4，喷嘴管4上顶端是氯气进口3，喷嘴管4下顶端是喷嘴15；喷嘴管4的直径与高度之比是1：15，喷嘴管4的喷嘴15直径是12mm；
在气体混合腔1侧面以与气体混合腔1中心轴垂直的方式安装丙烯进口5，丙烯进口5的直径与气体混合腔1的直径之比是1：3243；在丙烯进口5壁上设置压力计安装口6，在压力计安装口6中安装的测压元件是由杭州丰控仪表有限公司以商品名高温型压力变送器销售的电阻式压力变送器；
气体混合腔1的下端与上截锥体筒7上端相连，而上截锥体筒7下端通过锥体筒连接件9与下截锥体筒8上端相连，而下截锥体筒8下端与反应器圆柱形筒10上端相连；反应器圆柱形筒10下端通过连接管13与混合气体出口14相连；其中反应器圆柱形筒10的直径与高度之比是1：16；上截锥体筒7上端口直径与下端口直径之比是5：1；上截锥体筒7上端口直径与上截锥体筒7高度之比是1.2：1；下截锥体筒8的上端口直径与下端口直径之比是1：14；下截锥体筒8上端口直径与下截锥体筒8高度之比是1：6；
在反应器圆柱形筒10壁同侧平行设置第一温度计安装口11与第二温度计安装口12；反应器圆柱形筒10中心轴与第一温度计安装口11以及第二温度计安装口12中心轴的夹角是45°；在第一温度计安装口11和第二温度计安装口12安装的温度计是由武汉天康仪表有限公司以商品名铠装热电偶销售的热电偶温度计；
气体混合腔1、上截锥体筒7、锥体筒连接件9、下截锥体筒8与反应器圆柱形筒10具有同一中心轴。
按照本申请说明书描述的方法，使用本实施例的氯气-丙烯气体混合反应器由丙烯与氯气进行氯化反应制备3-氯丙烯试验，试验检测结果是氯气转化率是100％，3-氯丙烯选择性是82.3％。
实施例2：本实用新型氯气-丙烯气体混合反应器
该实施例的实施方式如下：
该实施例的实施方式与实施例1的实施方式相同，只是反应器圆柱形筒10的直径与高度之比是1：10；丙烯进口5的直径与气体混合腔1的直径之比是1：2；喷嘴管4的直径与高度之比是1：5，喷嘴管4的喷嘴15直径是20mm；上截锥体筒7上端口直径与下端口直径之比是4：1；上截锥体筒7上端口直径与上截锥体筒7高度之比是1.6：1；下截锥体筒8的上端口直径与下端口直径之比是1：12；下截锥体筒8上端口直径与下截锥体筒8高度之比是1：4；反应器圆柱形筒10中心轴与第一温度计安装口11以及第二温度计安装口12中心轴的夹角是25°；在第一温度计安装口11和第二温度计安装口12安装的温度计是由武汉天康仪表有限公司以商品名铠装热电偶销售的热电偶温度计；在压力计安装口6中安装的测压元件是由杭州丰控仪表有限公司以商品名高温型压力变送器销售的电阻式压力变送器；
按照实施例1描述的方法检测，该实施例的氯气转化率是100％，3-氯丙烯选择性是81.5％。
实施例3：本实用新型氯气-丙烯气体混合反应器
该实施例的实施方式如下：
该实施例的实施方式与实施例1的实施方式相同，只是反应器圆柱形筒10的直径与高度之比是1：14；丙烯进口5的直径与气体混合腔1的直径之比是1：4；喷嘴管4的直径与高度之比是1：8，喷嘴管4的喷嘴15直径是18mm；上截锥体筒7上端口直径与下端口直径之比是6：1；上截锥体筒7上端口直径与上截锥体筒7高度之比是1.8：1；下截锥体筒8的上端口直径与下端口直径之比是1：8；下截锥体筒8上端口直径与下截锥体筒8高度之比是1：6；反应器圆柱形筒10中心轴与第一温度计安装口11以及第二温度计安装口12中心轴的夹角是32°；在第一温度计安装口11和第二温度计安装口12安装的温度计是由虹德测控技术上海有限公司以商品名HD热电阻销售的热电阻温度计；在压力计安装口6中安装的测压元件是由佛山市天华传感科技有限公司以商品名防爆压力变送器销售的容积式压力变送器；
按照实施例1描述的方法检测，该实施例的氯气转化率是100％，3-氯丙烯选择性是82.6％。
实施例4：本实用新型氯气-丙烯气体混合反应器
该实施例的实施方式如下：
该实施例的实施方式与实施例1的实施方式相同，只是反应器圆柱形筒10的直径与高度之比是1：20；丙烯进口5的直径与气体混合腔1的直径之比是1：3；喷嘴管4的直径与高度之比是1：12，喷嘴管4的喷嘴15直径是10mm；上截锥体筒7上端口直径与下端口直径之比是5：1；上截锥体筒7上端口直径与上截锥体筒7高度之比是1.4：1；下截锥体筒8的上端口直径与下端口直径之比是1：10；下截锥体筒8上端口直径与下截锥体筒8高度之比是1：8；反应器圆柱形筒10中心轴与第一温度计安装口11以及第二温度计安装口12中心轴的夹角是38°；在第一温度计安装口11和第二温度计安装口12安装的温度计是由虹德测控技术上海有限公司以商品名HD热电阻销售的热电阻温度计；在压力计安装口6中安装的测压元件是由佛山市天华传感科技有限公司以商品名防爆压力变送器销售的容积式压力变送器；
按照实施例1描述的方法检测，该实施例的氯气转化率是100％，3-氯丙烯选择性是81.9％。
Claims (10)
1.一种氯气-丙烯气体混合反应器，它包括气体混合腔(1)与反应器圆柱形筒(10)，其特征在于所述的氯气-丙烯气体混合反应器还包括氯气进口(3)、喷嘴管(4)、丙烯进口(5)、上截锥体筒(7)、下截锥体筒(8)、第一温度计安装口(11)、第二温度计安装口(12)与混合气体出口(14)；
在气体混合腔(1)的上端是气体混合腔盖(2)，在气体混合腔盖(2)中心以与其垂直的方式安装喷嘴管(4)，喷嘴管(4)上顶端是氯气进口(3)，喷嘴管(4)下顶端是喷嘴(15)；在气体混合腔(1)侧面以与气体混合腔(1)中心轴垂直的方式安装丙烯进口(5)，在丙烯进口(5)壁上设置压力计安装口(6)；
气体混合腔(1)的下端与上截锥体筒(7)上端相连，而上截锥体筒(7)下端通过锥体筒连接件(9)与下截锥体筒(8)上端相连，而下截锥体筒(8)下端与反应器圆柱形筒(10)上端相连；反应器圆柱形筒(10)下端通过连接管(13)与混合气体出口(14)相连；在反应器圆柱形筒(10)壁同侧平行设置第一温度计安装口(11)与第二温度计安装口(12)；
气体混合腔(1)、上截锥体筒(7)、锥体筒连接件(9)、下截锥体筒(8)与反应器圆柱形筒(10)具有同一中心轴。
2.根据权利要求1所述的气体混合反应器，其特征在于喷嘴管(4)的直径与高度之比是1：5～15。
3.根据权利要求1所述的气体混合反应器，其特征在于喷嘴管(4)的喷嘴(15)直径是10～20mm。
4.根据权利要求1所述的气体混合反应器，其特征在于丙烯进口(5)与气体混合腔(1)的中心轴是相互垂直的；丙烯进口(5)的直径与气体混合腔(1)的直径之比是1：2～4。
5.根据权利要求1所述的气体混合反应器，其特征在于反应器圆柱形筒(10)的直径与高度之比是1：10～20。
6.根据权利要求1所述的气体混合反应器，其特征在于上截锥体筒(7)上端口直径与下端口直径之比是4～6：1；上截锥体筒(7)上端口直径与上截锥体筒(7)高度之比是1.2～1.8：1。
7.根据权利要求1所述的气体混合反应器，其特征在于下截锥体筒(8)的上端口直径与下端口直径之比是1：8～14；下截锥体筒(8)上端口直径与下截锥体筒(8)高度之比是1：4～8。
8.根据权利要求1所述的气体混合反应器，其特征在于反应器圆柱形筒(10)中心轴与第一温度计安装口(11)以及第二温度计安装口(12)中心轴的夹角是25～45°。
9.根据权利要求1所述的气体混合反应器，其特征在于在压力计安装口(6)中安装的测压元件是具有远传功能的压力变送器。
10.根据权利要求1所述的气体混合反应器，其特征在于在第一温度计安装口(11)和第二温度计安装口(12)安装的温度计是热电偶温度计或热电阻温度计。
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