專(zhuān)利名稱(chēng)：環(huán)烯烴水合反應(yīng)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種化工設(shè)備，具體涉及一種針對(duì)使環(huán)烯烴與水在一定溫度和壓力及水合催化劑存在條件下發(fā)生反應(yīng)生成環(huán)狀醇的環(huán)烯烴水合反應(yīng)器。
背景技術(shù)：
反應(yīng)器對(duì)于化工生產(chǎn)來(lái)說(shuō)是一種非常重要的化工設(shè)備，根據(jù)工藝路線的不同所設(shè)計(jì)的反應(yīng)器的形狀及作用也不同，如流化床反應(yīng)器、固定床反應(yīng)器，就是針對(duì)所選擇的催化劑在反應(yīng)過(guò)程中的狀態(tài)來(lái)分類(lèi)的。目前工業(yè)上環(huán)烯烴與水發(fā)生反應(yīng)生產(chǎn)環(huán)狀醇所使用的催化劑就是選取一種顆粒狀的結(jié)晶性硅鋁酸鹽作為水合催化劑，這種催化劑的水相和環(huán)己烯油相在攪拌器作用下獲得剪切力而產(chǎn)生循環(huán)流，生成物以烯醇混合物形式流出反應(yīng)器。這種顆粒狀的催化劑很容易在反應(yīng)器內(nèi)流動(dòng)不暢的區(qū)域沉淀下來(lái)而凝結(jié)或隨烯醇混合物流出反應(yīng)器，造成催化劑流失和下游工序的生產(chǎn)負(fù)擔(dān)，因此該反應(yīng)器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)十分復(fù)雜與精巧。在ZL93103121.4公開(kāi)說(shuō)明書(shū)中就部分涉及到該反應(yīng)器的基本結(jié)構(gòu)，包括攪拌器、攪拌葉片、格柵板、溢流堰(槽)等，由于這種結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的反應(yīng)器在使用中出現(xiàn)了一些·問(wèn)題，如催化劑流失、沉淀、凝結(jié)等方面很難解決。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型為了解決現(xiàn)有技術(shù)中的不足之處，提供一種結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)更趨于合理，化學(xué)反應(yīng)效果更好的環(huán)烯烴水合反應(yīng)器。為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案環(huán)烯烴水合反應(yīng)器，包括反應(yīng)器筒體1，所述反應(yīng)器筒體I內(nèi)設(shè)有攪拌裝置、設(shè)在攪拌裝置外側(cè)的加熱裝置、位于攪拌裝置上方的沉降裝置和上端伸出反應(yīng)器筒體I頂部的取樣裝置。所述攪拌裝置與加熱裝置之間設(shè)有導(dǎo)流筒2，導(dǎo)流筒2上方與沉降裝置下方之間設(shè)有導(dǎo)流板3。所述攪拌裝置包括攪拌軸4和攪拌軸4上設(shè)置的I 5層攪拌葉片5，其中最上層的攪拌葉片5為盤(pán)式渦輪結(jié)構(gòu)形式，最下層的攪拌葉片5為螺旋槳結(jié)構(gòu)形式。所述第2 4層的攪拌葉片5為盤(pán)式渦輪結(jié)構(gòu)形式。所述2 4層的攪拌葉片5為螺旋槳結(jié)構(gòu)形式。所述第二層的攪拌葉片5為盤(pán)式渦輪結(jié)構(gòu)形式，第三層的攪拌葉片5為螺旋槳結(jié)構(gòu)形式。所述加熱裝置為盤(pán)式加熱管6。所述沉降裝置包括由多個(gè)方形小室組成的格柵板7，格柵板7上設(shè)有格柵沖洗噴頭8。所述取樣裝置為三根分別伸入到格柵板7的上部、中部和下部的取樣管9。采用上述技術(shù)方案，反應(yīng)器筒體內(nèi)從運(yùn)行空間上以導(dǎo)流板為界可以劃分為兩部分上部分為沉降部，下部分為反應(yīng)部。在反應(yīng)部里環(huán)烯烴與水在催化劑條件下以及一定的溫度壓力和一定的攪拌轉(zhuǎn)速條件下發(fā)生反應(yīng)生成環(huán)狀醇，此反應(yīng)時(shí)吸熱反應(yīng)。送入反應(yīng)器的物料溫度相對(duì)于反應(yīng)溫度較低，達(dá)不到反應(yīng)要求條件，因此，需要給反應(yīng)體系提供熱源，在反應(yīng)器內(nèi)部設(shè)計(jì)有加熱盤(pán)管，以蒸汽作為熱源，在反應(yīng)部?jī)?nèi)混合物料的油相及催化劑的水相在攪拌動(dòng)力作用下，(發(fā)生反應(yīng))，油與催化劑水相上升到沉降部，并在此開(kāi)始發(fā)生分離，油相連續(xù)往上流動(dòng)，水相及催化劑開(kāi)始形成油水互存界面區(qū)域，油相進(jìn)入反應(yīng)器上部的格柵板進(jìn)一步靜置分離水相，防止水合催化劑被帶出反應(yīng)器。本實(shí)用新型是一種針對(duì)適合環(huán)烯烴水合反應(yīng)環(huán)境的反應(yīng)器，在該反應(yīng)器內(nèi)環(huán)烯烴與水發(fā)生反應(yīng)生成環(huán)狀醇，并吸收熱量。該反應(yīng)使用硅鋁酸鹽催化劑的效果較好，但這種催化劑易于凝結(jié)而降低催化效果，因此水合反應(yīng)器結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)十分重要，既要考慮反應(yīng)效果又要考慮催化劑的特性。在本實(shí)用新型提供的反應(yīng)器內(nèi)進(jìn)行環(huán)己烯(環(huán)烯烴)水合反應(yīng)，可以實(shí)現(xiàn)水合反應(yīng)的連續(xù)進(jìn)行，水合催化劑的水相和環(huán)烯烴及環(huán)醇的油相穩(wěn)定分離，避免或減少催化劑的凝結(jié)核流失，保持反應(yīng)體系的穩(wěn)定，大大提高了催化劑的使用效率。本實(shí)用新型設(shè)計(jì)合理、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易于加工制造，很好地解決了催化劑流失、沉淀、凝結(jié)等方面的問(wèn)題，化學(xué)反應(yīng)效果好，充分減輕了下游工序的生產(chǎn)負(fù)擔(dān)，實(shí)用性強(qiáng)，易于推廣應(yīng)用。

圖I是本實(shí)用新型實(shí)施例一的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本實(shí)用新型實(shí)施例二的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本實(shí)用新型實(shí)施例三的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例一如圖I所示，本實(shí)用新型的環(huán)烯烴水合反應(yīng)器，包括反應(yīng)器筒體1，所述反應(yīng)器筒體I內(nèi)設(shè)有攪拌裝置、設(shè)在攪拌裝置外側(cè)的加熱裝置、位于攪拌裝置上方的沉降裝置和上端伸出反應(yīng)器筒體I頂部的取樣裝置。攪拌裝置包括攪拌軸4和攪拌軸4上設(shè)置的I 5層攪拌葉片5，優(yōu)選4層，其中最上層的攪拌葉片5為盤(pán)式渦輪結(jié)構(gòu)形式，最下層的攪拌葉片5為螺旋槳結(jié)構(gòu)形式，第二層和第三層的攪拌葉片5也為盤(pán)式渦輪結(jié)構(gòu)形式。攪拌裝置是提供給反應(yīng)體系內(nèi)的物料使其產(chǎn)生循環(huán)流的剪切力，保證反應(yīng)物料和水合催化劑充分混合，在相關(guān)的反應(yīng)條件下進(jìn)行向目標(biāo)產(chǎn)物的方向反應(yīng)。攪拌軸4與變頻電機(jī)及減速機(jī)連接具有變頻功能。攪拌軸4和攪拌葉片5的材質(zhì)是不銹鋼材質(zhì)，選用304ss或316ss中一種，最上層攪拌葉片5的數(shù)量為1_10塊組成，優(yōu)選4-8塊葉片，均勻分布在攪拌軸4的周?chē)?，用于打碎聚集成團(tuán)的油滴，使其分散成細(xì)小的油滴；最下層攪拌葉片5為螺旋槳形葉片，數(shù)量為1-5塊，優(yōu)選3-5塊槳形葉片，均勻分布在攪拌軸4的末端，使反應(yīng)物料的油相和含催化劑的水相在攪拌葉片5的攪動(dòng)力下產(chǎn)生剪切力，自上而下、自里而外的流動(dòng)，油相和水相充分混合而反應(yīng)，同時(shí)阻止水相中的催化劑沉降凝結(jié)。攪拌裝置與加熱裝置之間設(shè)有導(dǎo)流筒2，導(dǎo)流筒2上方與沉降裝置下方之間設(shè)有導(dǎo)流板3。在反應(yīng)器內(nèi)部設(shè)置有導(dǎo)流筒2，導(dǎo)流筒2與反應(yīng)器筒體I的內(nèi)壁有一定的距離，這個(gè)間歇用來(lái)保證物料和催化劑在攪拌槳片轉(zhuǎn)動(dòng)下產(chǎn)生的渦流的流動(dòng)方向，使油相和催化劑、的水相從攪拌器周?chē)鷧^(qū)域自上而下向反應(yīng)器筒體I內(nèi)壁附近區(qū)域有序的混合和流動(dòng)；導(dǎo)流板3用來(lái)保證混合的油相和水相從導(dǎo)流筒2上部流出時(shí)不會(huì)繼續(xù)向上流動(dòng)，而是通過(guò)導(dǎo)流筒2上部安裝在反應(yīng)器筒體I內(nèi)壁上的導(dǎo)流板3改變向上流動(dòng)的油相和水相的流動(dòng)方向，使其向攪拌軸4方向流動(dòng)，從而不斷產(chǎn)生自下而上的混合流動(dòng)。環(huán)烯烴發(fā)生水合反應(yīng)是一種吸熱反應(yīng)，因此需要為反應(yīng)物料提供一定的反應(yīng)溫度，保證水合反應(yīng)順利進(jìn)行，于是在導(dǎo)流筒2的外壁上設(shè)有環(huán)繞的加熱裝置，加熱裝置為盤(pán)式加熱管6，用蒸汽對(duì)反應(yīng)部的反應(yīng)體系的物料加熱，保證反應(yīng)需要的溫度。導(dǎo)流板3設(shè)計(jì)在導(dǎo)流筒2上部的反應(yīng)器筒體I內(nèi)壁上，由上、下兩塊板焊接而成，從其橫截面來(lái)看如同一個(gè)三角形，兩板的夾角設(shè)計(jì)為30° — 90° (以上結(jié)構(gòu)圖中未顯示)， 這樣的角度既可以保證油水混合物料的流動(dòng)阻力，又可以不形成流動(dòng)死角，防止催化劑在該角落凝結(jié)。導(dǎo)流板3的上板的角度便于被油相帶出的催化劑在沉降部沉降下來(lái)后再次進(jìn)入反應(yīng)部，且保證沉降下來(lái)的催化劑盡量少的在此堆積而產(chǎn)生凝結(jié)現(xiàn)象。導(dǎo)流板3設(shè)有導(dǎo)氣管，管口伸出反應(yīng)器的液面，防止導(dǎo)流板3內(nèi)部熱膨脹。沉降裝置包括由多個(gè)方形小室組成的格柵板7，格柵板7上設(shè)有格柵沖洗噴頭8。格柵板7的方形小室為正方形或長(zhǎng)方形，安裝在導(dǎo)流板3的上部將反應(yīng)器筒體I隔成兩半，中間留有攪拌軸4孔和相關(guān)配管孔。設(shè)置目的是便于烯醇混合物料及夾帶的水合催化劑的水相在上升過(guò)程中在這些小格柵室內(nèi)相對(duì)靜置分離。格柵板7的高度為反應(yīng)器筒體I長(zhǎng)度的2%-12%，優(yōu)選高度為反應(yīng)器筒體I高度的5%-10%，格柵板7的方形孔口邊長(zhǎng)為20mm-80mm，優(yōu)選范圍是30mm-60mm，格柵板7所占空間為反應(yīng)器容積的1%_10%。格柵板7在運(yùn)行中能有效的使油相和水相得到靜置分離，但在長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行中仍然有催化劑內(nèi)油料夾帶流失，主要因?yàn)樯a(chǎn)負(fù)荷的變動(dòng)或界面控制系統(tǒng)的波動(dòng)造成。部分小顆粒催化劑溢出格柵板7后逐漸在格柵孔口邊沉降、聚集、凝結(jié)，部分細(xì)小顆粒的催化劑隨油料一起流出反應(yīng)器后進(jìn)入后續(xù)系統(tǒng)，造成后系統(tǒng)的生產(chǎn)難題。設(shè)計(jì)格柵沖洗噴頭8的目的是防止水合催化劑隨油料流出反應(yīng)器筒體I或在格柵孔口上聚集凝結(jié)，需要定時(shí)進(jìn)行噴水沖洗格柵板7的上部孔口，水很容易與油料中的細(xì)小顆粒的催化劑結(jié)合，聚集成大顆粒而沉降下來(lái)。格柵沖洗噴頭8是由幾圈環(huán)形管組成的，由水合反應(yīng)器外部送入高壓純水，環(huán)形管上設(shè)計(jì)了一定孔數(shù)、孔徑及不同的開(kāi)口部位，形成水流的不同噴射角度，能有效覆蓋整個(gè)格柵板7的面積，最大限度地將溢出格柵板7的催化劑打回來(lái)，有效地減少微小顆粒催化劑隨油相流出現(xiàn)象。取樣裝置為三根分別伸入到格柵板7的上部、中部和下部的取樣管9。便于隨時(shí)檢查格柵板7的上、中、下三部分油相中所含水合催化劑情況，并根據(jù)取樣分析的結(jié)果可以及時(shí)采取相應(yīng)的措施。該設(shè)計(jì)還有一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是通過(guò)調(diào)節(jié)格柵噴頭8的沖洗水量的大小來(lái)確定催化劑的夾帶、溢出情況，優(yōu)選一定的噴水量，保證格柵板7上部沖洗效果良好。實(shí)施例二 如圖2所示，與實(shí)施例一的區(qū)別在于，第二層和第三層的攪拌葉片5為螺旋槳結(jié)構(gòu)形式。實(shí)施例三如圖3所示，與實(shí)施例一的區(qū)別在于，第二層的攪拌葉片5為盤(pán)式渦輪結(jié)構(gòu)形式，第三層的攪拌葉片5為螺旋槳結(jié)構(gòu)形式。本實(shí)用新型反應(yīng)器筒體I外部的機(jī)械密封是雙端面機(jī)械密封，保證了反應(yīng)器的密封效果。攪拌裝置的上端面使用脫氧純水進(jìn)行密封，下端面是采用彈簧式的密封靜環(huán)和密封動(dòng)環(huán)。對(duì)于上端面機(jī)械密封設(shè)計(jì)了一套密封系統(tǒng)，主要包括脫氧純水罐，密封回水冷卻器，密封給水泵，氮?dú)饧訅汗?，密封水?jì)量泵，給水泵的備泵自啟動(dòng)控制等。該系統(tǒng)運(yùn)行的模式是這樣的脫氧純水罐內(nèi)加入50%水位的脫氧純水，由密封給水泵送入攪拌器的上端面機(jī)械密封內(nèi)，阻止反應(yīng)器內(nèi)的油料蒸汽從攪拌裝置與反應(yīng)器間的縫隙溢出，因反應(yīng)器內(nèi)的壓力較高，為確保密封給水泵的出口壓力足以達(dá)到密封要求，需要在脫氧純水罐上設(shè)計(jì)氧氣加壓管，用壓力為0. 7MPa的氮?dú)饨o密封給水泵的入口加壓。密封回水從密封套送回純水罐前需進(jìn)行計(jì)量和冷卻，給水泵設(shè)計(jì)了自動(dòng)啟動(dòng)控制器，為防止運(yùn)轉(zhuǎn)中的給水泵出現(xiàn)故障或其他原因而停止運(yùn)轉(zhuǎn)，備用泵會(huì)立即自動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)提供密封水，避免攪拌裝置機(jī)械密封出現(xiàn) 逆壓情況。
權(quán)利要求1.環(huán)烯烴水合反應(yīng)器，包括反應(yīng)器筒體(1)，其特征在干所述反應(yīng)器筒體(I)內(nèi)設(shè)有攪拌裝置、設(shè)在攪拌裝置外側(cè)的加熱裝置、位于攪拌裝置上方的沉降裝置和上端伸出反應(yīng)器筒體(I)頂部的取樣裝置。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的環(huán)烯烴水合反應(yīng)器，其特征在于所述攪拌裝置與加熱裝置之間設(shè)有導(dǎo)流筒(2)，導(dǎo)流筒(2)上方與沉降裝置下方之間設(shè)有導(dǎo)流板(3)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的環(huán)烯烴水合反應(yīng)器，其特征在于所述攪拌裝置包括攪拌軸(4)和攪拌軸(4)上設(shè)置的第I 5層攪拌葉片(5)，其中最上層的攪拌葉片(5)為盤(pán)式渦輪結(jié)構(gòu)形式，最下層的攪拌葉片(5)為螺旋槳結(jié)構(gòu)形式。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的環(huán)烯烴水合反應(yīng)器，其特征在于所述第2 4層的攪拌葉片(5)為盤(pán)式渦輪結(jié)構(gòu)形式。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的環(huán)烯烴水合反應(yīng)器，其特征在于所述第2 4層的攪拌葉片(5)為螺旋槳結(jié)構(gòu)形式。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的環(huán)烯烴水合反應(yīng)器，其特征在于所述第二層的攪拌葉片(5)為盤(pán)式渦輪結(jié)構(gòu)形式，第三層的攪拌葉片(5)為螺旋槳結(jié)構(gòu)形式。
7.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的環(huán)烯烴水合反應(yīng)器，其特征在于所述加熱裝置為盤(pán)式加熱管(6)。
8.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的環(huán)烯烴水合反應(yīng)器，其特征在于所述沉降裝置包括由多個(gè)方形小室組成的格柵板(7 )，格柵板(7 )上設(shè)有格柵沖洗噴頭(8 )。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的環(huán)烯烴水合反應(yīng)器，其特征在于所述取樣裝置為三根分別伸入到格柵板(7)的上部、中部和下部的取樣管(9)。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種環(huán)烯烴水合反應(yīng)器，包括反應(yīng)器筒體(1)，所述反應(yīng)器筒體(1)內(nèi)設(shè)有攪拌裝置、設(shè)在攪拌裝置外側(cè)的加熱裝置、位于攪拌裝置上方的沉降裝置和上端伸出反應(yīng)器筒體(1)頂部的取樣裝置。本實(shí)用新型設(shè)計(jì)合理、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易于加工制造，很好地解決了催化劑流失、沉淀、凝結(jié)等方面的問(wèn)題，化學(xué)反應(yīng)效果好，充分減輕了下游工序的生產(chǎn)負(fù)擔(dān)，實(shí)用性強(qiáng)，易于推廣應(yīng)用。
文檔編號(hào)C07C35/00GK202410627SQ201120435758
公開(kāi)日2012年9月5日 申請(qǐng)日期2011年11月7日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月7日
發(fā)明者于新功, 景國(guó)耀, 李識(shí)寒, 楊炎鋒, 歐玲, 陳聚良 申請(qǐng)人:河南神馬尼龍化工有限責(zé)任公司