CN2841141Y - 一种急冷连续取热化工生产装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种急冷连续取热化工生产装置，包括一个由动态反应腔(15)和静态反应腔(13)串联组成的混合反应室，动态反应腔(15)内部核心元件是一对互相啮合的转子(7)和定子(8)，转、定子周边均开有相同数量的细长切口(6)，转子转速在200～3000rpm；静态反应腔(13)是由不同形式的混合元件组成的多单元结构，其流速控制在0.2～0.6m/s，长/径为20～100；动态反应腔(15)分别设立有气体进料管入口(1)和液体进料管入口(2)，进料口的位置保证物料从动态反应腔的轴向吸入；混合反应室外部带有冷却夹套。本实用新型中气液物料通过在动态反应腔瞬间混合均匀，并开始反应；再进入静态反应腔继续进行反应，通过静态反应腔的强制传热作用，反应热很好地除去，有效地减少了多次磺化等副反应的发生。该装置结构不但使反应产物的质量提高，反应效率与现有技术相比可提高1倍左右，而且有利于实现连续反应，特别适合于工业化生产。

Description

一种急冷连续取热化工生产装置

技术领域

本实用新型涉及一种气-液化工生产装置，特别适用于需要充分混合及强放热化学反应。

背景技术

用气体三氧化硫连续磺化烷烃生产石油磺酸，是一种剧烈的放热反应。国内企业通常采用的磺化器(如附图1)，冷却膜管密集，制作成本高，维修难度大；且气液物料难以混合均匀。因而导致进料速度慢，单位时间产量低。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种气-液化工生产装置，特别适用于三氧化硫连续磺化烷烃生产石油磺酸等剧烈的放热反应。

本实用新型包括一个由动态反应腔和静态反应腔串联组成的混合反应室，气、液原料分别同时进入动态反应腔，发生瞬间混合反应后，随即进入静态反应腔进一步反应，最终完成磺化反应全过程。

其中的动态反应腔结构类似于目前广泛使用的管线式高剪切分散均化机(乳化机)，内部核心元件是一对互相啮合的转子和定子，转、定子周边均开有相同数量的细长切口；工作腔内传动轴采用悬臂式，传动轴与电机采取直联。当转子高速旋转时，产生很大的离心力，使由转子轴向吸入的物料从转子的细长切口中喷出，形成径向出料。通过转子的高速旋转所产生的高切线速度和高频机械效应产生强大动能，使物料在定、转子有限的空间内受到强烈的液力剪切、离子挤压和湍流等综合作用，使两相在瞬间均匀分散；其转子转速在200～3000rpm，优选800～2900rpm。

静态反应腔是由不同形式的混合元件组成的多单元结构，其整体结构也类似于市场上使用的静态混合器，其原理是借助不同结构的无机械可动部分的流体管路结构将混合物料在静压力作用下，通过若干结构单元，被多次地分割、复合、旋转、压缩及扩张。由于流体在静态反应腔内不断地改变流动方向，大大提高了流体的湍流程度，从而减小层流层的厚度，减少层流层的热阻，具有较好的传热效果。其中的混合元件可以有多种类型，如波纹板型、单螺旋型、双螺旋型、横条型等，对应于商用的静态混合器分别为SV型、SK型、SH型、SX型。其中，优选波纹板型，它是由金属薄板压制成“V”型几何结构的几个波纹片按一定方向排列组合成一个圆柱，构成一个单元体。两个单元之间波纹片的方向按交错90°。每个单元的长度约为管径的0.5～1倍。本实用新型的静态反应腔长/径为20～100，物料在其中的反应流速控制在0.2～0.6m/s。

混合反应室外部带有冷却夹套，用于均化室和静态混合室的冷却。该冷却夹套可以是一体式的冷却结构，也可以采用对动态反应腔和静态反应腔分别独立冷却的形式，其夹套传热载体温度为-10～25℃。

动态反应腔分别设立有气体进料管入口1和液体进料管入口2。进料口的位置应保证物料从动态反应腔的轴向吸入。为获得更佳的反应效果，进一步提出，动态反应腔设立一个统一的进料口，气体进料管和液体进料管采用套管的形式，其中的液体进料管与动态反应腔的进料口直接对接；气体进料管管口插入动态反应腔内，其管口距动态反应腔内转子5～80mm。同时，为保证反应按既定配料比进行，本实用新型要求气体进料管口压力大于液体进料管口压力，液体进料管口压力应大于反应产物出口压力，三者之间的压差为0.05～0.3MPa。

本实用新型中气液物料通过在动态反应腔瞬间混合均匀，并开始反应；再进入静态反应腔继续进行反应，通过静态反应腔的强制传热作用，反应热很好地除去，有效地减少了多次磺化等副反应的发生。该装置结构不但使反应产物的质量提高，反应效率与现有技术相比可提高1倍左右，而且有利于实现连续反应，特别适合于工业化生产。

说明书附图

图1现有技术中磺化反应器的结构示意图

图2本实用新型的结构示意图

具体实施方式

采用本实用新型(图-2)，以生产0.6T/hr石油磺酸为例。

气、液进料管采用套管的形式。按规定配料比，压力为0.55MPa的三氧化硫气体经气体进料管1进入动态反应腔15，同时，压力为0.45MPa的液态烷烃经液体进料管2进入动态反应腔15，动态反应腔内的转子7在电机14的带动下，以2900rpm的速度转动，气、液原料在定子8转子7之间被瞬间混合均匀，从切口6中喷出；随后由位于动态反应腔15上部的动态反应腔出口9流出，并进入静态反应腔13继续反应，静态反应腔的长/径为80；最后反应产物经反应出口5流出。

反应过程中冷却水由冷却水入口3进入动态反应腔的冷却夹套10，之后经冷却水连接管11流入静态反应腔的冷却夹套12，最后由冷却水出口4流出，实现不间断冷却。

在原料馏份油组成，硫磺质量及工艺指标相同条件下，采用本急冷取热化工生产装置(图-2)，较原磺化生产装置(图-1)产量可提高1倍，且产品色泽呈现为稳定的浅淡黄或水白色。

Claims (7)

1.一种急冷连续取热化工生产装置，其特征在于包括一个由动态反应腔(15)和静态反应腔(13)串联组成的混合反应室，动态反应腔(15)内部核心元件是一对互相啮合的转子(7)和定子(8)，转、定子周边均开有相同数量的细长切口(6)，转子转速在200～3000rpm；静态反应腔(13)是由不同形式的混合元件组成的多单元结构，其中的混合元件可以是波纹板型、单螺旋型、双螺旋型、横条型，其流速控制在0.2～0.6m/s，长/径为20～100；动态反应腔(15)分别设立有气体进料管入口(1)和液体进料管入口(2)，进料口的位置保证物料从动态反应腔的轴向吸入；混合反应室外部带有冷却夹套。

2.根据权利要求1所述的生产装置，其特征在于转子转速在800～2900rpm。

3.根据权利要求2所述的生产装置，其特征在于静态反应腔中的混合元件为波纹板型，是由金属薄板压制成“V”型几何结构的几个波纹片按一定方向排列组合成一个圆柱，构成一个单元体；两个单元之间波纹片的方向按交错90°；每个单元的长度约为管径的0.5～1倍。

4.根据权利要求1所述的生产装置，其特征在于冷却夹套可以是一体式的冷却结构，也可以采用对动态反应腔和静态反应腔分别独立冷却的形式，其夹套传热载体温度为-10～25℃。

5.根据权利要求1至4所述之一的生产装置，其特征在于气体进料管(1)和液体进料管(2)采用套管的形式。

6.根据权利要求5所述的生产装置，其特征在于液体进料管与动态反应腔的进料口直接对接；气体进料管管口插入动态反应腔内，其管口距动态反应腔内转子5～80mm。

7.根据权利要求6所述的生产装置，其特征在于气体进料管口压力大于液体进料管口压力，液体进料管口压力应大于反应产物出口压力，三者之间的压差为0.05～0.3MPa。

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