本發(fā)明涉及反應(yīng)器技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種生產(chǎn)n-甲基吡咯烷酮的反應(yīng)器。

背景技術(shù)：

n-甲基吡咯烷酮可作為鋰離子電池溶劑、醫(yī)藥、染料和絕緣材料，其市場(chǎng)前景廣闊。通常n-甲基吡咯烷酮是采用甲胺與γ-丁內(nèi)酯在高溫高壓下反應(yīng)制得，生產(chǎn)n-甲基吡咯烷酮的反應(yīng)器主要為夾套式反應(yīng)器。夾套式反應(yīng)器的盤(pán)管和夾套的示意圖見(jiàn)圖1，盤(pán)管8為首尾相連的u形盤(pán)管，高壓物料在u形盤(pán)管內(nèi)反應(yīng)，u形盤(pán)管的兩側(cè)管外側(cè)包裹夾套24，相鄰兩夾套24之間通過(guò)管路25連通，夾套24內(nèi)充入導(dǎo)熱油，反應(yīng)開(kāi)始時(shí)，導(dǎo)熱油為物料供熱，達(dá)到反應(yīng)溫度后，甲胺與γ-丁內(nèi)酯開(kāi)始反應(yīng)，放出大量熱量，此時(shí)導(dǎo)熱油起散熱作用，以保證設(shè)備安全，但此種反應(yīng)器具有以下缺點(diǎn)：

1）由于盤(pán)管為首尾相連的u形盤(pán)管，占用空間大，因此限制了設(shè)備的噸位，通常夾套式反應(yīng)器的噸位僅為1000噸左右，產(chǎn)量低；

2）由于夾套只包裹了u形盤(pán)管的兩側(cè)管，使得導(dǎo)熱油的傳熱效果差，不僅供熱慢，而且無(wú)法有效散熱，因此只能使用40%的甲胺水溶液與γ-丁內(nèi)酯進(jìn)行反應(yīng)，以此減少放熱，確保生產(chǎn)安全，而無(wú)法用純甲胺與γ-丁內(nèi)酯進(jìn)行反應(yīng)，故使得產(chǎn)量小，產(chǎn)品質(zhì)量差，能耗高，同時(shí)還會(huì)產(chǎn)生大量的廢水，且廢水處理困難、處理成本高。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)上述問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種生產(chǎn)n-甲基吡咯烷酮的反應(yīng)器，其能解決現(xiàn)有夾套式反應(yīng)器產(chǎn)量低、產(chǎn)品質(zhì)量差、能耗高，同時(shí)還會(huì)產(chǎn)生大量的廢水，且廢水處理困難、處理成本高的問(wèn)題。

其技術(shù)方案是這樣的：一種生產(chǎn)n-甲基吡咯烷酮的反應(yīng)器，其特征在于：其包括橫向設(shè)置的圓筒和安裝在所述圓筒兩端的封頭，所述圓筒內(nèi)部沿其長(zhǎng)度方向設(shè)有與其同軸的圓管，所述圓管兩端封閉，所述圓管通過(guò)盤(pán)管支撐架與所述圓筒的內(nèi)壁固接，所述圓管的上、下兩側(cè)沿其長(zhǎng)度方向固接有折流板，所述折流板與所述圓管的軸線(xiàn)垂直，位于所述圓管兩側(cè)的所述折流板錯(cuò)開(kāi)設(shè)置；所述圓管與所述圓筒之間的區(qū)域內(nèi)、沿所述圓筒的徑向設(shè)置有4~7層盤(pán)管，每層所述盤(pán)管呈螺旋形并沿所述圓管的長(zhǎng)度方向盤(pán)設(shè)，所述盤(pán)管與所述圓管同軸，相鄰兩層所述盤(pán)管首尾相連通，所述盤(pán)管支撐于所述盤(pán)管支撐架上，所述盤(pán)管的兩端分別由所述封頭上開(kāi)設(shè)的內(nèi)盤(pán)管進(jìn)口和內(nèi)盤(pán)管出口伸出；其中一個(gè)所述封頭上設(shè)有導(dǎo)熱油進(jìn)口，另一個(gè)所述封頭上設(shè)有導(dǎo)熱油出口，所述圓筒的頂部分別設(shè)有測(cè)溫口、壓力表口和安全閥口，所述圓筒的底部設(shè)有排污口。

其進(jìn)一步特征在于：

所述盤(pán)管支撐架包括兩個(gè)側(cè)板和支撐板，所述側(cè)板呈板條狀，兩個(gè)所述側(cè)板分別位于所述圓管的兩端，所述側(cè)板垂直于所述圓管且其兩端分別連接所述圓管和所述圓筒；所述支撐板的數(shù)量與所述盤(pán)管的層數(shù)相等，所述支撐板并排平行設(shè)置在兩個(gè)所述側(cè)板之間、且其兩端分別與兩個(gè)所述側(cè)板固接；所述支撐板上沿其長(zhǎng)度方向設(shè)有若干個(gè)倒u形鎖扣，所述倒u形鎖扣的兩端通過(guò)螺栓固定在所述支撐板上；所述盤(pán)管支撐架沿所述圓管的周向均布設(shè)置，所述盤(pán)管穿設(shè)在所述倒u形鎖扣與所述支撐板圍成的空間。

所述盤(pán)管支撐架還包括若干個(gè)加強(qiáng)板，所述加強(qiáng)板沿所述支撐板的長(zhǎng)度方向均布設(shè)置并與所述支撐板垂直固接，所述加強(qiáng)板的一端固接在所述圓管上。

所述盤(pán)管的伸出所述內(nèi)盤(pán)管進(jìn)口和所述內(nèi)盤(pán)管出口的部分均設(shè)有壓力表接口和測(cè)溫孔。

所述導(dǎo)熱油進(jìn)口的數(shù)量為四個(gè)并沿所述封頭的周向均布設(shè)置，所述導(dǎo)熱油出口的數(shù)量為四個(gè)并沿所述封頭的周向均布設(shè)置。

所述圓管內(nèi)沿其長(zhǎng)度方向均布固接有若干個(gè)隔板，所述隔板與所述圓管的軸向垂直。

其中一個(gè)所述封頭上設(shè)有人孔。

其中一個(gè)所述封頭上設(shè)有放空口。

所述圓筒的底部安裝有鞍座。

所述管盤(pán)為7層。

本發(fā)明的有益效果是：

1）本發(fā)明的盤(pán)管為4~7層呈螺旋形盤(pán)設(shè)的盤(pán)管，結(jié)構(gòu)緊湊，充分利用了圓筒內(nèi)部空間，與u形盤(pán)管相比，在反應(yīng)器占用空間不變的情況下，盤(pán)管體積大大增加，可顯著提高設(shè)備噸位，設(shè)備噸位可達(dá)萬(wàn)噸級(jí)，進(jìn)而顯著提高n-甲基吡咯烷酮的產(chǎn)量；

2）本設(shè)備的盤(pán)管完全浸在導(dǎo)熱油內(nèi)，與夾套式反應(yīng)器相比，盤(pán)管的傳熱面積大大增加，使導(dǎo)熱油的傳熱效果顯著提升，導(dǎo)熱油散熱效果好且均勻，確保了反應(yīng)安全，可用純甲胺與γ-丁內(nèi)酯進(jìn)行反應(yīng)，大大提高了產(chǎn)品產(chǎn)量和產(chǎn)品質(zhì)量，降低能耗，由于采用純甲胺代替了甲胺水溶液，故不會(huì)產(chǎn)生廢水，可減少污染，節(jié)約治理成本；

3）本發(fā)明的圓筒內(nèi)設(shè)有圓管，其可防止導(dǎo)熱油沿盤(pán)管中心流動(dòng)，使導(dǎo)熱油完全浸泡盤(pán)管并沿折流板流動(dòng)，保證有效傳熱。

附圖說(shuō)明

圖1為夾套式反應(yīng)器的夾套與盤(pán)管的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明的主視圖；

圖3為圖2中a區(qū)域的局部放大圖；

圖4為沿圖2中b-b線(xiàn)的剖視圖。

附圖標(biāo)記：1-圓筒；2-封頭；3-鞍座；4-圓管；5-盤(pán)管支撐架；6-折流板；7-放空口；8-盤(pán)管；9-內(nèi)盤(pán)管進(jìn)口；10-內(nèi)盤(pán)管出口；11-導(dǎo)熱油進(jìn)口；12-導(dǎo)熱油出口；13-測(cè)溫口；14-壓力表口；15-安全閥口；16-排污口；17-支撐板；18-倒u形鎖扣；19-螺栓；20-壓力表接口；21-測(cè)溫孔；22-隔板；23-人孔；24-夾套；25-管路；26-側(cè)板；27-加強(qiáng)板。

具體實(shí)施方式

見(jiàn)圖2，本發(fā)明的一種生產(chǎn)n-甲基吡咯烷酮的反應(yīng)器，其包括橫向設(shè)置的圓筒1和安裝在圓筒1兩端的封頭2，圓筒1的底部安裝有鞍座3，圓筒1內(nèi)部沿其長(zhǎng)度方向設(shè)有與其同軸的圓管4，圓管4兩端封閉，圓管4通過(guò)盤(pán)管支撐架5與圓筒1的內(nèi)壁固接，圓管4的上、下兩側(cè)沿其長(zhǎng)度方向固接有折流板6，折流板6與圓管4的軸線(xiàn)垂直，位于圓管4兩側(cè)的折流板6錯(cuò)開(kāi)設(shè)置；圓管4與圓筒1之間的區(qū)域內(nèi)、沿圓筒1的徑向設(shè)置有4~7層盤(pán)管8，圖1中盤(pán)管8為7層，每層盤(pán)管8呈螺旋形并沿圓管4的長(zhǎng)度方向盤(pán)設(shè)，盤(pán)管8與圓管4同軸，相鄰兩層盤(pán)管8首尾相連通，盤(pán)管8支撐于盤(pán)管支撐架5上，盤(pán)管8的兩端分別由封頭2上開(kāi)設(shè)的內(nèi)盤(pán)管進(jìn)口9和內(nèi)盤(pán)管出口10伸出；其中一個(gè)封頭2上設(shè)有導(dǎo)熱油進(jìn)口11，另一個(gè)封頭2上設(shè)有導(dǎo)熱油出口12，圓筒1的頂部分別設(shè)有測(cè)溫口13、壓力表口14和安全閥口15，圓筒1的底部設(shè)有排污口16。

見(jiàn)圖3和圖4，優(yōu)選的，盤(pán)管支撐架5包括兩個(gè)側(cè)板26和支撐板17，側(cè)板26呈板條狀，兩個(gè)側(cè)板26分別位于圓管4的兩端，側(cè)板26垂直于圓管4且其兩端分別連接圓管4和圓筒1；支撐板17的數(shù)量與盤(pán)管8的層數(shù)相等，支撐板17并排平行設(shè)置在兩個(gè)側(cè)板26之間、且其兩端分別與兩個(gè)側(cè)板26固接；支撐板17上沿其長(zhǎng)度方向設(shè)有若干個(gè)倒u形鎖扣18，倒u形鎖扣18的兩端通過(guò)螺栓19固定在支撐板17上；盤(pán)管支撐架5沿圓管4的周向均布設(shè)置，盤(pán)管8穿設(shè)在倒u形鎖扣18與支撐板17圍成的空間。盤(pán)管支撐架5還包括若干個(gè)加強(qiáng)板27，加強(qiáng)板27沿支撐板17的長(zhǎng)度方向均布設(shè)置并與支撐板17垂直固接，加強(qiáng)板27的一端固接在圓管4上。盤(pán)管支撐架的設(shè)置可以確保每層盤(pán)管以及盤(pán)管的層與層之間結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。

見(jiàn)圖2，優(yōu)選的，盤(pán)管8的伸出內(nèi)盤(pán)管進(jìn)口9和內(nèi)盤(pán)管出口10的部分均設(shè)有壓力表接口20和測(cè)溫孔21。如此便于對(duì)進(jìn)料和出料的溫度和壓力進(jìn)行檢測(cè)。

見(jiàn)圖2，優(yōu)選的，導(dǎo)熱油進(jìn)口11的數(shù)量為四個(gè)并沿封頭2的周向均布設(shè)置，導(dǎo)熱油出口12的數(shù)量為四個(gè)并沿封頭2的周向均布設(shè)置。如此可保證導(dǎo)熱油在反應(yīng)器內(nèi)分布均勻。

見(jiàn)圖2，優(yōu)選的，圓管4內(nèi)沿其長(zhǎng)度方向均布固接有若干個(gè)隔板22，隔板22與圓管4的軸向垂直。如此可加強(qiáng)圓管的強(qiáng)度。

見(jiàn)圖2，優(yōu)選的，其中一個(gè)封頭2上設(shè)有人孔23，可便于對(duì)反應(yīng)器進(jìn)行檢修。

見(jiàn)圖2，優(yōu)選的，其中一個(gè)封頭2上設(shè)有放空口7，放空口上可安裝安全閥，確保設(shè)備運(yùn)行安全。

下面具體描述下采用本發(fā)明裝置生產(chǎn)n-甲基吡咯烷酮的過(guò)程：將導(dǎo)熱油注入反應(yīng)器，采用氣相緩沖罐和小型高壓氮?dú)鈮嚎s機(jī)將純甲胺和γ-丁內(nèi)酯由內(nèi)盤(pán)管進(jìn)口送入盤(pán)管，在溫度為270℃、壓力為70kg的條件下，純甲胺與γ-丁內(nèi)酯發(fā)生反應(yīng)生成n-甲基吡咯烷酮和水，由內(nèi)盤(pán)管出口排出進(jìn)入后續(xù)的分離裝置，將n-甲基吡咯烷酮和水分離獲得n-甲基吡咯烷酮。

本發(fā)明的反應(yīng)器還可用于氨與γ-丁內(nèi)酯反應(yīng)制備α-吡咯烷酮。