本发明属于化学反应器,具体为一种外循环喷雾式烷氧基化反应器。
背景技术:
1、烷氧基化反应是一种在工业中广泛应用的化学反应,尤其在生产表面活性剂、医药中间体等高附加值化学品中具有重要地位。目前工业上普遍应用的烷氧基化工艺为间歇搅拌釜式工艺。烷氧基化反应一般需在100~180℃、一定压力及催化剂存在下进行反应,一旦反应开始即为强放热反应。反应物环氧乙烷(环氧丙烷)化学性质活泼,易燃、易爆,建立安全可靠稳定的反应器操作条件非常重要。
2、现有的烷氧基化反应器存在很多不足,如反应效率不高只能液相反应、副反应多,混合不均匀,质量不稳定、密封性差,传质换热效率低,操作复杂,生产过程安全不能保障,难以实现自动化控制等。因此,开发一种新型的烷氧基化反应器具有重要的实际意义和应用价值。
技术实现思路
1、本发明旨在针对现有技术的技术缺陷,提供一种外循环喷雾式烷氧基化反应器,以解决常规烷氧基化反应器反应效率不高、只能液相反应、副反应多、混合不均匀、质量不稳定、密封性差、传质换热效率低、操作复杂,生产过程安全不能保障等技术问题。
2、为实现以上技术目的,本发明采用以下技术方案:
3、一种外循环喷雾式烷氧基化反应器,包括反应器主体,循环泵,换热系统,进料系统,喷雾装置,其中,在反应器主体顶部设有喷雾装置,进料系统与喷雾装置相连接,在反应器主体上设有外循环管,在所述外循环管上分别设有循环泵和换热系统。
4、作为优选,还包括控制系统,所述控制系统监控和调节包括温度、压力、流量在内的工艺参数。
5、作为优选,反应器主体为圆柱体形状,内部设有喷射装置和加热/冷却系统;反应器主体为所述外循环喷雾式烷氧基化反应器提供反应空间。
6、作为优选,循环泵驱动反应物料在反应器内循环流动混合并为喷雾系统提供动力源。
7、作为优选,换热系统平衡物料反应热。
8、作为优选,进料系统向反应器主体内添加原料和催化剂。
9、作为优选,喷雾装置包括喷嘴和雾化器。
10、作为优选,喷雾装置将各组分原料雾化成微小液滴,并分散在反应器主体内。
11、本发明提供了一种外循环喷雾式烷氧基化反应器。该反应器通过独特的结构设计,连续流微反应器具有比表面积大、传质传热效率高、反应可控性强、放大效应小等优点,利用pic数值仿真实现其结构优化。同时,结合宏微观流动特性,实现均相、气液、气液固反应,从釜式到连续流工艺的转变,最终实现各种精细化学品和高端材料的高效、安全、连续的烷氧基化反应过程。
12、本发明适用于规模化生产,特别适宜对温度敏感的烷氧基化化学反应。其优点包括容易自动控制,操作简单,节省人力,稳定性好,操作安全。反应过程中,通过加热/冷却系统控制温度,通过控制系统调节压力和流量等工艺参数。反应产物通过出料口排出,完成整个烷氧基化过程。改变了传统釜式反应器的传质过程。
13、本发明可应用于以下烷基化产品的生产制备:
14、c-烷基化反应(乙苯,异丙苯,烷基苯,双酚a,二芳基甲烷)。
15、n-烷基化反应(苯甲胺,苯基氨基乙酸,n,n-二甲基苯胺,n,n-二烷基芳胺,n-苯胺)。
16、o-烷基化反应(对苯二甲醚,苯甲醚,醇或烷基酚与环氧乙烷加成生成聚醚,表面活性剂)。
17、本发明的技术优势还集中体现在以下方面:
18、(1)采用外循环喷雾式设计,可实现原料和催化剂的均匀分散和高效混合,提高反应效率。
19、(2)通过循环流动方式,可实现连续化生产,提高生产效率。
20、(3)通过精确控制工艺参数,可降低副反应发生概率,提高产品纯度和收率。
21、(4)设备结构简单,操作方便,易于维护和清洗。
22、(5)适用于多种类型的烷氧基化反应,具有广泛的应用前景。
23、(6)反应器进行全相反应形成全混合流动相,分子量分布均匀,质量稳定。
1.一种外循环喷雾式烷氧基化反应器,其特征在于,包括反应器主体(1),循环泵(2),换热系统(3),进料系统(4),喷雾装置(5),其中,在反应器主体(1)顶部设有喷雾装置(5),进料系统(4)与喷雾装置(5)相连接,在反应器主体(1)上设有外循环管,在所述外循环管上分别设有循环泵(2)和换热系统(3)。
2.根据权利要求1所述的一种外循环喷雾式烷氧基化反应器,其特征在于,还包括控制系统,所述控制系统监控和调节包括温度、压力、流量在内的工艺参数。
3.根据权利要求1所述的一种外循环喷雾式烷氧基化反应器,其特征在于,反应器主体(1)为圆柱体形状,内部设有喷射装置和加热/冷却系统;反应器主体(1)为所述外循环喷雾式烷氧基化反应器提供反应空间。
4.根据权利要求1所述的一种外循环喷雾式烷氧基化反应器,其特征在于,循环泵(2)驱动反应物料在反应器内循环流动混合并为喷雾系统提供动力源。
5.根据权利要求1所述的一种外循环喷雾式烷氧基化反应器,其特征在于,换热系统(3)平衡物料反应热。
6.根据权利要求1所述的一种外循环喷雾式烷氧基化反应器,其特征在于,进料系统(4)向反应器主体(1)内添加原料和催化剂。
7.根据权利要求1所述的一种外循环喷雾式烷氧基化反应器,其特征在于,喷雾装置(5)包括喷嘴和雾化器。
8.根据权利要求7所述的一种外循环喷雾式烷氧基化反应器,其特征在于,喷雾装置(5)将各组分原料雾化成微小液滴,并分散在反应器主体(1)内。