氣液噴射式環(huán)流反應(yīng)器的制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種氣液噴射式環(huán)流反應(yīng)器，包括外筒，設(shè)置于所述外筒內(nèi)并與所述外筒同軸安裝的導(dǎo)流筒以及分別設(shè)置于外筒底部兩側(cè)的固液兩相物料進料管和氣相物料進料管，所述外筒內(nèi)設(shè)置位于所述導(dǎo)流筒底部的氣體噴嘴和液體噴嘴，所述氣體噴嘴位于液體噴嘴的上方，所述氣相物料進料管與氣體噴嘴連通，所述液相物料進料管與所述液體噴嘴連通。采用本實用新型的氣液噴射式環(huán)流反應(yīng)器可有效避免反應(yīng)物攪拌不均易存在死角等問題并能應(yīng)用于氣液固三相反應(yīng)。
【專利說明】氣液噴射式環(huán)流反應(yīng)器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種環(huán)流反應(yīng)器，特別涉及一種氣液噴射式環(huán)流反應(yīng)器，具體涉及環(huán)流反應(yīng)器在生產(chǎn)聚甲氧基二甲醚等三相反應(yīng)中的應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有化工工藝中的氣-液-固反應(yīng)器，一般采用機械攪拌釜式反應(yīng)器或固定床反應(yīng)器，兩種反應(yīng)器內(nèi)進行的都是半連續(xù)半間歇式反應(yīng)，存在催化劑分離問題，因此，通常需要幾個反應(yīng)器串聯(lián)使用，增加了投資成本。另外，釜式反應(yīng)器還存在攪拌不均，易存在死角等問題，并且機械攪拌會對反應(yīng)器壁及催化劑造成一定的磨損。而固定床反應(yīng)器對催化劑壽命要求嚴(yán)格，整體固定式結(jié)構(gòu)不僅不易拆卸，還易形成內(nèi)部溝流。所以，反應(yīng)釜及固定床反應(yīng)器應(yīng)用于聚甲氧基二甲醚工藝中或其它三相反應(yīng)時，很難實現(xiàn)反應(yīng)的連續(xù)性，大大降低了生產(chǎn)效率,增加了運營成本。
[0003]BASF公司在美國專利US2007/0260094中描述了一種采用釜式反應(yīng)器，以三聚甲醛與甲縮醛為原料制備聚甲氧基二甲醚的方法，但該方法不能連續(xù)生產(chǎn)，不易于實現(xiàn)工業(yè)化。
[0004]中科院蘭州化物所以離子液體為催化劑制備聚甲氧基二甲醚，分別在中國專利CN101182367H和CN101665414中報道了以甲醇、三聚甲醛為原料和以甲縮醛、三聚甲醛為原料制備聚甲氧基二甲醚的研究，兩種制備方法均是在釜式反應(yīng)器中進行。
[0005]中國石油化工股份有限公司分別在中國專利CN102372611和CN102372614中報道了甲縮醛和三聚甲醛在有效反應(yīng)條件下，在催化蒸餾塔中進行反應(yīng)來制備聚甲氧基二甲醚。該反應(yīng)方式對催化劑壽命要求很高，需要經(jīng)常更換催化劑，操作不便，或者需要同時使用幾個蒸餾塔切換使用，投資大，成本高。該公司在中國專利CN202052537中報道了另外一種使用反應(yīng)釜制備聚甲氧基二甲醚的工藝，同樣也存在氣固液相混合不均的問題。
[0006]北京科爾帝美工程技術(shù)有限公司在中國專利CN102701923和CN202808649分別報道了以甲醇、三聚甲醛為原料，使用環(huán)管反應(yīng)器合成聚甲氧基二甲醚。但該反應(yīng)器存在持液量低，容易堵塞等問題，不易實現(xiàn)工業(yè)化。
實用新型內(nèi)容
[0007]本實用新型所要解決的問題是，提供一種可避免反應(yīng)物攪拌不均易存在死角并能應(yīng)用于氣液固三相連續(xù)反應(yīng)的氣液噴射式環(huán)流反應(yīng)器。
[0008]為了解決上述問題，本實用新型提供一種氣液噴射式環(huán)流反應(yīng)器，包括外筒，設(shè)置于所述外筒內(nèi)并與所述外筒同軸安裝的導(dǎo)流筒以及分別設(shè)置于外筒底部兩側(cè)的固液兩相物料進料管和氣相物料進料管，所述外筒內(nèi)設(shè)置位于所述導(dǎo)流筒底部的氣體噴嘴和液體噴嘴，所述氣體噴嘴位于液體噴嘴的上方，所述氣相物料進料管與氣體噴嘴連通，所述固液兩相物料進料管與所述液體噴嘴連通。
[0009]作為優(yōu)選，所述氣體噴嘴和液體噴嘴均為中間設(shè)有十字通道的封閉型環(huán)管，所述十字通道和封閉型環(huán)管朝上的一面上均設(shè)置有多個噴射孔。
[0010]作為優(yōu)選，所述氣體噴嘴和液體噴嘴上的噴射孔的數(shù)量均為100-300個；所述噴射孔的直徑為0.[0011]作為優(yōu)選，其特征在于，所述導(dǎo)流筒的橫截面積與液體噴嘴的橫截面積之比為3-30。
[0012]作為優(yōu)選，所述導(dǎo)流筒的橫截面積與液體噴嘴的橫截面積之比為3-4。
[0013]作為優(yōu)選，位于所述外筒內(nèi)導(dǎo)流筒的上方設(shè)有用于過濾產(chǎn)物的濾網(wǎng)，所述濾網(wǎng)上部連接從外筒側(cè)壁伸出的固液產(chǎn)物循環(huán)導(dǎo)出管，所述外筒的頂部連有氣相產(chǎn)物循環(huán)導(dǎo)出管。
[0014]作為優(yōu)選，所述氣相產(chǎn)物循環(huán)導(dǎo)出管與氣相物料進料管之間連有回路管道，所述回路管道自與所述氣相產(chǎn)物循環(huán)導(dǎo)出管連接的一端起依次連接有冷凝器、分液罐和換熱器。
[0015]本實用新型的氣液噴射式環(huán)流反應(yīng)器的有益效果在于，通過氣體及液體噴嘴提供的動力可在反應(yīng)器內(nèi)形成良好的環(huán)流體系，使反應(yīng)物料與催化劑混合更均勻，且該反應(yīng)器持液量大使得催化劑用量相對較小，有效避免了堵塞。尤其是將氣體噴嘴和液體噴嘴疊摞設(shè)置，使噴射的力度提高了至少一倍。另外，本實用新型中的外筒和導(dǎo)流筒的直徑比的特別設(shè)置可以維持較高的氣含率及穩(wěn)定的環(huán)流狀態(tài)，對反應(yīng)物的攪拌也更充分徹底。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1為本實用新型的氣液噴射式環(huán)流反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017]圖2為本實用新型的氣液噴射式環(huán)流反應(yīng)器的液體噴嘴的俯視圖。
[0018]附圖標(biāo)記:
[0019]1-固液兩相物料進料管；2_氣相物料進料管；3_液體噴嘴；4_下部物料采出口 ；5-導(dǎo)流筒；6-固液產(chǎn)物循環(huán)導(dǎo)出管；7_氣相產(chǎn)物導(dǎo)出管；8_冷凝器；9_分液罐；10_視鏡；11-濾網(wǎng)；12-換熱器；13-氣體噴嘴；14_噴射孔；15_外筒；16_回路管道。
【具體實施方式】
[0020]以下結(jié)合附圖對本實用新型的進行詳細(xì)描述。
[0021]如圖1所示，本實用新型提供的一種氣液噴射式環(huán)流反應(yīng)器，包括外筒15，與外筒15同軸安裝的并位于外筒15內(nèi)的導(dǎo)流筒5以及設(shè)置于導(dǎo)流筒5底部的氣體噴嘴13和位于氣體噴嘴13下方的液體噴嘴3，外筒15底部兩側(cè)設(shè)置有氣相物料進料管2與固液兩相物料進料管I。其中，氣相物料進料管2頂端與氣體噴嘴13相連通，固液兩相物料進料管I頂端與液體噴嘴3連通。外筒15內(nèi)的導(dǎo)流筒5上方裝有用來過濾產(chǎn)物的濾網(wǎng)11，濾網(wǎng)11上部與位于外筒15側(cè)壁處且伸出其側(cè)壁的固液產(chǎn)物循環(huán)導(dǎo)出管6連通，外筒15頂部連接氣相產(chǎn)物導(dǎo)出管7。
[0022]繼續(xù)結(jié)合圖1，進一步地，該環(huán)流反應(yīng)器外還設(shè)有一循環(huán)回路，具體為:在氣相產(chǎn)物導(dǎo)出管7與氣相物料進料管2間連接有回路管道16，回路管道16自與氣相產(chǎn)物導(dǎo)出管7連接的一端起依次連接有冷凝器8、分液罐9和換熱器12，即氣相產(chǎn)物導(dǎo)出管7將產(chǎn)物導(dǎo)出后先經(jīng)過冷凝器8或壓縮機將氣體進行液化，液化后的產(chǎn)物流向分液罐9，該分液罐9內(nèi)的液體再經(jīng)換熱器12氣化，最后將被氣化的所有氣相產(chǎn)物直接接入氣相物料進料管2使其進入外筒15內(nèi)繼續(xù)參與反應(yīng)。其中的固液產(chǎn)物循環(huán)導(dǎo)出管6可連接化工分離裝置(圖中未示出)，將固體分離出后繼續(xù)將液相物料投入到筒內(nèi)進行反應(yīng)。另外，優(yōu)選地，位于外筒15側(cè)壁下半段并且位置高于導(dǎo)流筒5底部處設(shè)有下部物料采出口 4，采出的物料為固體催化劑及一些未完全反應(yīng)的液體物料或積存的雜質(zhì)，可防止堵塞。外筒15上與該下部物料采出口 4相對位置處還設(shè)有用來觀察內(nèi)部反應(yīng)情況的視鏡10。
[0023]采用本實用新型的氣液噴射式環(huán)流反應(yīng)器，通過氣體噴嘴13和液體噴嘴3提供的動力可在反應(yīng)器內(nèi)形成良好的環(huán)流體系，使反應(yīng)物料與催化劑混合更均勻，不會出現(xiàn)打旋現(xiàn)象及反應(yīng)物死角，且該反應(yīng)器持液量大使得催化劑用量相對較小，有效避免了堵塞。尤其是將氣體噴嘴和液體噴嘴疊摞設(shè)置，使噴射的力度提高了至少一倍。
[0024]優(yōu)選地，如圖2所示，本實施例中的液體噴嘴3為中間設(shè)有十字通道的封閉型環(huán)管，該環(huán)管表面設(shè)有200個直徑為0.6mm的噴射孔14，當(dāng)然噴射孔14也可在數(shù)量為100-300個，直徑為0.1mm-1mm范圍內(nèi)根據(jù)實際需要選取，其中將環(huán)管中間設(shè)置十字通道不僅可以增加噴射孔14的數(shù)量而且對環(huán)管起到固定支撐作用，延長其使用壽命。氣體噴嘴13的結(jié)構(gòu)與液體噴嘴3的結(jié)構(gòu)相同。進一步地，為維持較高的氣含率，導(dǎo)流筒5的截面積與液體噴嘴3的截面積之比優(yōu)選為3-4，根據(jù)實際情況也可在3-30范圍內(nèi)擬定。為實現(xiàn)環(huán)流體系更穩(wěn)定，對氣體噴嘴13的噴射線速度也做出了詳細(xì)的限定，優(yōu)選為3m/s-10m/s，當(dāng)然，若受實際情況限定，在lm/s-45m/s內(nèi)選取速度值亦可。
[0025]本實施例中將該環(huán)流反應(yīng)器應(yīng)用于生產(chǎn)聚甲氧基二甲醚中，效果突出。具體地，使用的反應(yīng)物為三聚甲醛和甲縮醛(也可用聚甲醛和甲縮醛)，而催化劑選取范圍較廣，可為一種或多種固體催化劑。反應(yīng)器內(nèi)的溫度優(yōu)選為47°C _102°C，反應(yīng)壓力優(yōu)選為
0.1MPa-1MPa0
[0026]以上實施例僅為本實用新型的示例性實施例，不用于限制本實用新型，本實用新型的保護范圍由權(quán)利要求書限定。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在本實用新型的實質(zhì)和保護范圍內(nèi)，對本實用新型做出各種修改或等同替換，這種修改或等同替換也應(yīng)視為落在本實用新型的保護范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.氣液噴射式環(huán)流反應(yīng)器，其特征在于，包括外筒，設(shè)置于所述外筒內(nèi)并與所述外筒同軸安裝的導(dǎo)流筒以及分別設(shè)置于外筒底部兩側(cè)的固液兩相物料進料管和氣相物料進料管，所述外筒內(nèi)設(shè)置位于所述導(dǎo)流筒底部的氣體噴嘴和液體噴嘴，所述氣體噴嘴位于液體噴嘴的上方，所述氣相物料進料管與氣體噴嘴連通，所述固液兩相物料進料管與所述液體噴嘴連通。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣液噴射式環(huán)流反應(yīng)器，其特征在于，所述氣體噴嘴和液體噴嘴均為中間設(shè)有十字通道的封閉型環(huán)管，所述十字通道和封閉型環(huán)管朝上的一面上均設(shè)置有多個噴射孔。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的氣液噴射式環(huán)流反應(yīng)器，其特征在于，所述氣體噴嘴和液體噴嘴上的噴射孔的數(shù)量均為100-300個；所述噴射孔的直徑為0.
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3之一所述的氣液噴射式環(huán)流反應(yīng)器，其特征在于，所述導(dǎo)流筒的橫截面積與液體噴嘴的橫截面積之比為3-30。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的氣液噴射式環(huán)流反應(yīng)器，其特征在于，所述導(dǎo)流筒的橫截面積與液體噴嘴的橫截面積之比為3-4。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣液噴射式環(huán)流反應(yīng)器，其特征在于，位于所述外筒內(nèi)導(dǎo)流筒的上方設(shè)有用于過濾產(chǎn)物的濾網(wǎng)，所述濾網(wǎng)上部連接從外筒側(cè)壁伸出的固液產(chǎn)物循環(huán)導(dǎo)出管，所述外筒的頂部連有氣相產(chǎn)物循環(huán)導(dǎo)出管。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的氣液噴射式環(huán)流反應(yīng)器，其特征在于，所述氣相產(chǎn)物循環(huán)導(dǎo)出管與氣相物料進料管之間連有回路管道，所述回路管道自與所述氣相產(chǎn)物循環(huán)導(dǎo)出管連接的一端起依次連接有冷凝器、分液罐和換熱器。
【文檔編號】B01J8/08GK203711001SQ201320778643
【公開日】2014年7月16日 申請日期:2013年12月2日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月2日
【發(fā)明者】張英偉, 秦少鵬, 王耀紅, 孫長江, 魏善兆, 鄭麗國 申請人:北京旭陽化工技術(shù)研究院有限公司