專利名稱：環(huán)烯烴水合反應器的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種化工設備，具體涉及一種針對使環(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)生反應生成環(huán)狀醇的環(huán)烯烴水合反應器。
背景技術：
反應器對于化工生產(chǎn)來說是一種非常重要的化工設備，根據(jù)工藝路線的不同所設計的反應器的形狀及作用也不同，如流化床反應器、固定床反應器，就是針對所選擇的催化劑在反應過程中的狀態(tài)來分類的。目前工業(yè)上環(huán)烯烴與水發(fā)生反應生產(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器。這種顆粒狀的催化劑很容易在反應器內(nèi)流動不暢的區(qū)域沉淀下來而凝結(jié)或隨烯醇混合物流出反應器，造成催化劑流失和下游工序的生產(chǎn)負擔，因此該反應器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的設計十分復雜與精巧。在ZL93103121.4公開說明書中就部分涉及到該反應器的基本結(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)設計的反應器在使用中出現(xiàn)了一些·問題，如催化劑流失、沉淀、凝結(jié)等方面很難解決。

實用新型內(nèi)容本實用新型為了解決現(xiàn)有技術中的不足之處，提供一種結(jié)構(gòu)設計更趨于合理，化學反應效果更好的環(huán)烯烴水合反應器。為解決上述技術問題，本實用新型采用如下技術方案環(huán)烯烴水合反應器，包括反應器筒體1，所述反應器筒體I內(nèi)設有攪拌裝置、設在攪拌裝置外側(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有導流筒2，導流筒2上方與沉降裝置下方之間設有導流板3。所述攪拌裝置包括攪拌軸4和攪拌軸4上設置的I 5層攪拌葉片5，其中最上層的攪拌葉片5為盤式渦輪結(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。所述加熱裝置為盤式加熱管6。所述沉降裝置包括由多個方形小室組成的格柵板7，格柵板7上設有格柵沖洗噴頭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。采用上述技術方案，反應器筒體內(nèi)從運行空間上以導流板為界可以劃分為兩部分上部分為沉降部，下部分為反應部。在反應部里環(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)生反應生成環(huán)狀醇，此反應時吸熱反應。送入反應器的物料溫度相對于反應溫度較低，達不到反應要求條件，因此，需要給反應體系提供熱源，在反應器內(nèi)部設計有加熱盤管，以蒸汽作為熱源，在反應部內(nèi)混合物料的油相及催化劑的水相在攪拌動力作用下，(發(fā)生反應)，油與催化劑水相上升到沉降部，并在此開始發(fā)生分離，油相連續(xù)往上流動，水相及催化劑開始形成油水互存界面區(qū)域，油相進入反應器上部的格柵板進一步靜置分離水相，防止水合催化劑被帶出反應器。本實用新型是一種針對適合環(huán)烯烴水合反應環(huán)境的反應器，在該反應器內(nèi)環(huán)烯烴與水發(fā)生反應生成環(huán)狀醇，并吸收熱量。該反應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，因此水合反應器結(jié)構(gòu)的設計十分重要，既要考慮反應效果又要考慮催化劑的特性。在本實用新型提供的反應器內(nèi)進行環(huán)己烯(環(huán)烯烴)水合反應，可以實現(xiàn)水合反應的連續(xù)進行，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，保持反應體系的穩(wěn)定，大大提高了催化劑的使用效率。本實用新型設計合理、結(jié)構(gòu)簡單、易于加工制造，很好地解決了催化劑流失、沉淀、凝結(jié)等方面的問題，化學反應效果好，充分減輕了下游工序的生產(chǎn)負擔，實用性強，易于推廣應用。

圖I是本實用新型實施例一的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本實用新型實施例二的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本實用新型實施例三的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
實施例一如圖I所示，本實用新型的環(huán)烯烴水合反應器，包括反應器筒體1，所述反應器筒體I內(nèi)設有攪拌裝置、設在攪拌裝置外側(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也為盤式渦輪結(jié)構(gòu)形式。攪拌裝置是提供給反應體系內(nèi)的物料使其產(chǎn)生循環(huán)流的剪切力，保證反應物料和水合催化劑充分混合，在相關的反應條件下進行向目標產(chǎn)物的方向反應。攪拌軸4與變頻電機及減速機連接具有變頻功能。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的周圍，用于打碎聚集成團的油滴，使其分散成細小的油滴；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，使反應物料的油相和含催化劑的水相在攪拌葉片5的攪動力下產(chǎn)生剪切力，自上而下、自里而外的流動，油相和水相充分混合而反應，同時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有導流筒2，導流筒2上方與沉降裝置下方之間設有導流板3。在反應器內(nèi)部設置有導流筒2，導流筒2與反應器筒體I的內(nèi)壁有一定的距離，這個間歇用來保證物料和催化劑在攪拌槳片轉(zhuǎn)動下產(chǎn)生的渦流的流動方向，使油相和催化劑、的水相從攪拌器周圍區(qū)域自上而下向反應器筒體I內(nèi)壁附近區(qū)域有序的混合和流動；導流板3用來保證混合的油相和水相從導流筒2上部流出時不會繼續(xù)向上流動，而是通過導流筒2上部安裝在反應器筒體I內(nèi)壁上的導流板3改變向上流動的油相和水相的流動方向，使其向攪拌軸4方向流動，從而不斷產(chǎn)生自下而上的混合流動。環(huán)烯烴發(fā)生水合反應是一種吸熱反應，因此需要為反應物料提供一定的反應溫度，保證水合反應順利進行，于是在導流筒2的外壁上設有環(huán)繞的加熱裝置，加熱裝置為盤式加熱管6，用蒸汽對反應部的反應體系的物料加熱，保證反應需要的溫度。導流板3設計在導流筒2上部的反應器筒體I內(nèi)壁上，由上、下兩塊板焊接而成，從其橫截面來看如同一個三角形，兩板的夾角設計為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阻力，又可以不形成流動死角，防止催化劑在該角落凝結(jié)。導流板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后再次進入反應部，且保證沉降下來的催化劑盡量少的在此堆積而產(chǎn)生凝結(jié)現(xiàn)象。導流板3設有導氣管，管口伸出反應器的液面，防止導流板3內(nèi)部熱膨脹。沉降裝置包括由多個方形小室組成的格柵板7，格柵板7上設有格柵沖洗噴頭8。格柵板7的方形小室為正方形或長方形，安裝在導流板3的上部將反應器筒體I隔成兩半，中間留有攪拌軸4孔和相關配管孔。設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程中在這些小格柵室內(nèi)相對靜置分離。格柵板7的高度為反應器筒體I長度的2%-12%，優(yōu)選高度為反應器筒體I高度的5%-10%，格柵板7的方形孔口邊長為20mm-80mm，優(yōu)選范圍是30mm-60mm，格柵板7所占空間為反應器容積的1%_10%。格柵板7在運行中能有效的使油相和水相得到靜置分離，但在長時間運行中仍然有催化劑內(nèi)油料夾帶流失，主要因為生產(chǎn)負荷的變動或界面控制系統(tǒng)的波動造成。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)，部分細小顆粒的催化劑隨油料一起流出反應器后進入后續(xù)系統(tǒng)，造成后系統(tǒng)的生產(chǎn)難題。設計格柵沖洗噴頭8的目的是防止水合催化劑隨油料流出反應器筒體I或在格柵孔口上聚集凝結(jié)，需要定時進行噴水沖洗格柵板7的上部孔口，水很容易與油料中的細小顆粒的催化劑結(jié)合，聚集成大顆粒而沉降下來。格柵沖洗噴頭8是由幾圈環(huán)形管組成的，由水合反應器外部送入高壓純水，環(huán)形管上設計了一定孔數(shù)、孔徑及不同的開口部位，形成水流的不同噴射角度，能有效覆蓋整個格柵板7的面積，最大限度地將溢出格柵板7的催化劑打回來，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)果可以及時采取相應的措施。該設計還有一個優(yōu)點是通過調(diào)節(jié)格柵噴頭8的沖洗水量的大小來確定催化劑的夾帶、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。實施例二 如圖2所示，與實施例一的區(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。實施例三如圖3所示，與實施例一的區(qū)別在于，第二層的攪拌葉片5為盤式渦輪結(jié)構(gòu)形式，第三層的攪拌葉片5為螺旋槳結(jié)構(gòu)形式。本實用新型反應器筒體I外部的機械密封是雙端面機械密封，保證了反應器的密封效果。攪拌裝置的上端面使用脫氧純水進行密封，下端面是采用彈簧式的密封靜環(huán)和密封動環(huán)。對于上端面機械密封設計了一套密封系統(tǒng)，主要包括脫氧純水罐，密封回水冷卻器，密封給水泵，氮氣加壓管，密封水計量泵，給水泵的備泵自啟動控制等。該系統(tǒng)運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械密封內(nèi)，阻止反應器內(nèi)的油料蒸汽從攪拌裝置與反應器間的縫隙溢出，因反應器內(nèi)的壓力較高，為確保密封給水泵的出口壓力足以達到密封要求，需要在脫氧純水罐上設計氧氣加壓管，用壓力為0. 7MPa的氮氣給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行計量和冷卻，給水泵設計了自動啟動控制器，為防止運轉(zhuǎn)中的給水泵出現(xiàn)故障或其他原因而停止運轉(zhuǎn)，備用泵會立即自動運轉(zhuǎn)提供密封水，避免攪拌裝置機械密封出現(xiàn) 逆壓情況。
權(quán)利要求1.環(huán)烯烴水合反應器，包括反應器筒體(1)，其特征在干所述反應器筒體(I)內(nèi)設有攪拌裝置、設在攪拌裝置外側(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)烯烴水合反應器，其特征在于所述攪拌裝置與加熱裝置之間設有導流筒(2)，導流筒(2)上方與沉降裝置下方之間設有導流板(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)上設置的第I 5層攪拌葉片(5)，其中最上層的攪拌葉片(5)為盤式渦輪結(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)烯烴水合反應器，其特征在于所述第2 4層的攪拌葉片(5)為盤式渦輪結(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)烯烴水合反應器，其特征在于所述第二層的攪拌葉片(5)為盤式渦輪結(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)烯烴水合反應器，其特征在于所述加熱裝置為盤式加熱管(6)。
8.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的環(huán)烯烴水合反應器，其特征在于所述沉降裝置包括由多個方形小室組成的格柵板(7 )，格柵板(7 )上設有格柵沖洗噴頭(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)。
專利摘要本實用新型公開了一種環(huán)烯烴水合反應器，包括反應器筒體(1)，所述反應器筒體(1)內(nèi)設有攪拌裝置、設在攪拌裝置外側(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器筒體(1)頂部的取樣裝置。本實用新型設計合理、結(jié)構(gòu)簡單、易于加工制造，很好地解決了催化劑流失、沉淀、凝結(jié)等方面的問題，化學反應效果好，充分減輕了下游工序的生產(chǎn)負擔，實用性強，易于推廣應用。
文檔編號C07C35/00GK202410627SQ201120435758
公開日2012年9月5日 申請日期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, 景國耀, 李識寒, 楊炎鋒, 歐玲, 陳聚良 申請人:河南神馬尼龍化工有限責任公司