本实用新型专利技术公开了一种生产硝酸异辛酯的装置，所述装置包括进料系统、预冷系统、混合系统、反应系统、接收系统和循环浴系统，具体地说是一种能够高效、安全地生产硝酸异辛酯的装置；本申请克服现有技术存在的安全隐患和生产效率较低的问题，采用微混合器和合金材质的列管反应器的连接装置，利用该装置所具有的高效传热传质能力以及易于直接放大的特征，使异辛醇的转化率达99%以上，硝酸异辛酯的收率达98%以上；本申请具有较高的操作安全性及选择性，可实现反应连续化，对强化和保障硝酸异辛酯的高效安全生产具有重要意义。
【技术实现步骤摘要】
本技术涉及一种微反应器装置，具体地说是一种能够高效、安全地生产硝酸异辛酯的微反应器装置。
技术介绍
微反应技术起源于上个世纪90年代，微反应技术最初是以芯片反应器的形式，在芯片上刻蚀上简单的通道，随着这种芯片反应器在生物分析领域的广泛应用，微反应器的优势逐渐凸显，逐渐开始意识到微反应器强于常规的高效的传质传热能力，于是将微反应器应用到化学合成领域；微反应器发展到今天，已经不再单纯追求反应通道的微小，而是通过结构的设计，将宏观的流体结构化，通过反应通道改变流体流型形成微元尺度的液流，形成高效快速的传质传热。对于放热反应，用传统的釜式反应器，反应放出的热量不能及时的释放，反应温度不能精确控制。因此反应速度与反应规模常常被人为的加以限制，否则可能会发生爆炸。以硝酸异辛酯的工业生产为例：硝酸异辛酯是一种性能优良的柴油十六烷值改进剂，可降低柴油的自燃活化能，改善着火性能。该产品的现有生产技术为：以浓硫酸为催化剂，异辛醇与硝酸发生硝化反应生成硝酸异辛酯，反应方程式如下： 但该产品的反应过程非常危险，一方面由于硝化反应强放热，生成的水使浓硫酸被稀释，也释放了大量热，一旦工业放大如2000L以上的反应，产生的巨大热量不能及时转移出去，就会引起硝酸异辛酯连续性分解，甚至发生爆炸，限制了产能；另一方面传统釜式滴加耗时长，产品与强酸长时间接触，使产品的分解温度大大降低，大大增加爆炸风险。
技术实现思路
本技术克服现有技术存在的安全隐患和生产效率较低的问题，采用由一系列微混合器和合金材质的列管反应器构成的连接装置生产硝酸异辛酯，利用该装置所具有的高效传热传质能力以及易于直接放大的特征，使异辛醇的转化率达99%以上，硝酸异辛酯的收率达98%以上；本技术具有较高的操作安全性及选择性，可实现反应连续化，对强化和保障硝酸异辛酯的高效安全生产具有重要意义。具体技术方案如下。本申请提供一种生产硝酸异辛酯的装置，所述装置包括进料系统、预冷系统、混合系统、反应系统、接收系统和循环浴系统；所述进料系统包括原料储罐和进料泵、清洗泵；所述预冷系统包括微换热器；所述混合系统包括至少一台微混合器；所述反应系统包括列管反应器；所述接收系统包括接收储罐；所述原料储罐、进料泵、微换热器、微混合器、列管反应器以及接收储罐串联连接；所述预冷系统、混合系统和反应系统置于循环浴系统；所述微混合器为微混合器A，B或C或多个A，B，C的并列组合使用。进一步地，上述装置所述进料系统包括两个原料储罐和两台进料泵、一台清洗泵；所述预冷系统包括两个微换热器；所述混合系统包括微混合器；所述反应系统包括一段列管反应器；所述接收系统包括接收储罐；所述原料储罐、进料泵、微换热器、微混合器、列管反应器以及接收储罐串联连接；所述预冷系统、混合系统和反应系统置于循环浴系统；所述预冷系统、混合系统和反应系统还可以分别置于循环浴系统；所述微混合器为微混合器A，B或C。 优选地，上述装置中所述微混合器A的结构为：由两个具有微结构的平板组合成一个主通道，该通道的几何结构是一种复杂的坡状结构；流体在流动过程中可以不断上升和下降，从而实现流体的多次分离及重新组合；微混合器A的通量范围为0.5~250L/h。 优选地，上述装置中所述微混合器B的结构为：具有两个带坡型壁面的通道和狭缝状交叉型通道；当液体通过该混合器的两个带坡型壁面的通道结构对流注入混合单元后，通过狭缝状交叉型通道形成数十支两种待混流体的流动薄层的周期性结构，层流体在入口流垂直的方向上离开混合器；微混合器B的通量范围为0.04~2.5L/h。 优选地，上述装置中所述微混合器C的结构为：具有一系列不同类型的混合芯片紧密排列在一起；当流体通过不同的通道流经不同类型的混合芯片的中心区域实现流体间多层次包裹瞬间扩散即可实现快速混合；微混合器C的通量范围为12~30000L/h；进一步地，所述芯片的形状可以为五边花朵、圆形、星形等。 优选地，上述装置中所述微换热器的内部结构为由几个或几百个微结构板片排列而成，通过高精度的激光焊接密封，形成微管式内腔，换热面积大。 优选地，上述装置中所述的列管反应器为由一系列可自由组合的合金、搪瓷或不锈钢等材质管线构成。进一步地，上述装置中所述进料系统包括三个原料储罐和四台进料泵、一个清洗储罐；所述预冷系统包括三台微换热器；所述混合系统包括至少两台微混合器；所述反应系统包括两段列管反应器；所述接收系统包括洗涤系统和蒸馏系统；所述洗涤系统包括两个进料储罐、三台进料泵、三台分离器、三台储液器和至少两台微混合器；所述蒸馏系统包括一台进料泵和一个蒸馏塔；所述进料系统的原料储罐、进料泵与预冷系统的微换热器，反应系统的微混合器、列管反应器，洗涤系统的分离器、储液器、微混合器以及蒸馏系统的进料泵、蒸馏塔串联连接；所述预冷系统、混合系统和反应系统置于循环浴系统；所述微混合器为A、B或C中一种或两种以上的并列组合使用。 进一步地，上述的装置中所述的进料系统包括三个原料储罐和四台进料泵、一个清洗储罐；所述预冷系统包括三个微换热器；所述混合系统包括两台微混合器，即微混合器A和B；所述反应系统包括两段列管反应器；所述接收系统包括洗涤系统和蒸馏系统；所述洗涤系统包括两个进料储罐、三台进料泵、三台分离器、三台储液器和两台微混合器C，即C1和C2；所述蒸馏系统包括一台进料泵和一个蒸馏塔；所述进料系统的原料储罐、进料泵与预冷系统的微换热器，反应系统的微混合器A或B、列管反应器，洗涤系统的分离器、储液器、微混合器C以及蒸馏系统的进料泵、蒸馏塔串联连接；所述预冷系统、混合系统和反应系统置于循环浴系统；所述预冷系统、混合系统和反应系统还可以分别置于循环浴系统；待生产结束，清洗储罐中的清洗溶剂由进料泵打入微反应装置中进行整个系统的清洗。具体来讲，上述装置用来生产硝酸异辛酯的流程为：进料储罐中的发烟硝酸通过进料泵打入换热器中，经过换热后由出口连接到微混合器A的其中一个入口；进料储罐中的硫酸通过进料泵打入换热器中，经过换热后由出口连接到微混合器A的另一个入口；二者在微混合器A中混合由A的出口流入列管反应器形成混酸，混酸由列管反应器出口进入到微混合器B的一个入口；进料储罐中的异辛醇通过进料泵打入换热器中，经过换热后由出口连接到微混合器B的另一个入口；异辛酸和混酸在微混合器B中混合反应由B的出口流入列管反应器中进一步反应形成酸酯混合物，酸酯混合物由列管反应器出口进入到洗涤系统；酸酯混合物在分离器中沉降分离出废酸，酯液则进入储液器中，再经进料泵打入微混合器C1的一个入口，进料储罐中的碱液由进料泵打入微混合器C1的另一个入口，二者在微混合器C1中混合洗涤，由出口流出进入到分离器中；在分离器中碱酯混合液沉降分离出碱水，酯液则进入储液器中，再经进料泵打入微混合器C2的一个入口，进料储罐中的水由进料泵打入微混合器C2的另一个入口，二者在微混合器C2中混合洗涤，由出口流出进入到分离器中；在分离器中水酯混合液沉降分离出废水，酯液则进入储液器中，再经进料泵打入蒸馏塔中，蒸馏除去水分，得到合格产本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种生产硝酸异辛酯的装置，其特征在于，所述装置包括进料系统、预冷系统、混合系统、反应系统、接收系统和循环浴系统；所述进料系统包括原料储罐和进料泵、清洗泵；所述预冷系统包括微换热器；所述混合系统包括至少一台微混合器；所述反应系统包括列管反应器；所述接收系统包括接收储罐；所述原料储罐、进料泵、微换热器、微混合器、列管反应器以及接收储罐串联连接；所述预冷系统、混合系统和反应系统置于循环浴系统；所述微混合器为微混合器A、B或C或多个A，B，C的并列组合使用。
【技术特征摘要】
1.一种生产硝酸异辛酯的装置，其特征在于，所述装置包括进料系统、预冷系统、混合系统、反应系统、接收系统和循环浴系统；所述进料系统包括原料储罐和进料泵、清洗泵；所述预冷系统包括微换热器；所述混合系统包括至少一台微混合器；所述反应系统包括列管反应器；所述接收系统包括接收储罐；所述原料储罐、进料泵、微换热器、微混合器、列管反应器以及接收储罐串联连接；所述预冷系统、混合系统和反应系统置于循环浴系统；所述微混合器为微混合器A、B或C或多个A，B，C的并列组合使用。
2.根据权利要求1所述的生产硝酸异辛酯的装置，其特征在于：所述微混合器为微混合器A，其结构为：由两个具有微结构的平板组合成一个主通道，该通道的几何结构是一种复杂的坡状结构；流体在流动过程中可以不断上升和下降，从而实现流体的多次分离及重新组合。
3.根据权利要求1所述的生产硝酸异辛酯的装置，其特征在于：所述微混合器为微混合器B，其结构为：具有两个带坡型壁面的通道和狭缝状交叉型通道；当液体通过该混合器的两个带坡型壁面的通道结构对流注入混合单元后，通过狭缝状交叉型通道形成数十支两种待混流体的流动薄层的周期性结构，层流体在入口流垂直的方向上离开混合器。
4.根据权利要求1所述的生产硝酸异辛酯的装置，其特征在于：所述微混合器为微混合器C，其...
【专利技术属性】
技术研发人员：曾伟，滕坤，朱世伟，李珊珊，王明爽，
申请(专利权)人：大连微凯化学有限公司，
类型：新型
国别省市：辽宁;21
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