一种高效管式反应器制造技术

本实用新型专利技术公开了一种高效管式反应器，属于化学反应装置，包括一个管道，管道的一端为反应物进口，另一端为产物出口；管道的外壁上缠绕有螺旋形的冷却水管；反应物进口和产物出口之间的管道内设有迷宫结构和将管道分隔成若干段的缓冲板，缓冲板上设有若干通孔。通过在反应器的管道内设置迷宫结构和缓冲板，可延长反应时间，提高反应效率，被缓冲板隔开的部分为混合区，当混合反应物流过时，重力支配着流体动力，这样，分散液相的微滴就发生结合，并部分相分隔开。通过在管道的外壁上缠绕冷却水管，在管道内发生硝化反应时，可通过在冷却水管内通循环的冷却水，即可与管道进行热交换，缓解硝化反应释放的热量。

A High Efficiency Tube Reactor

【技术实现步骤摘要】
一种高效管式反应器
本技术涉及化学反应装置，具体地说，涉及一种高效管式反应器。
技术介绍
硝化反应(nitration)，硝化是向有机化合物分子中引入硝基(－NO2)的过程，硝基就是硝酸失去一个羟基形成的一价的基团。芳香族化合物硝化的反应机理为：硝酸的-OH基被质子化，接着被脱水剂脱去一分子的水形成硝酰正离子(nitroniumion，NO2)中间体，最后和苯环行亲电芳香取代反应，并脱去一分子的氢离子。在此种的硝化反应中芳香环的电子密度会决定硝化的反应速率，当芳香环的电子密度越高，反应速率就越快。由于硝基本身为一个亲电体，所以当进行一次硝化之后往往会因为芳香环电子密度下降而抑制第二次以后的硝化反应。必须要在更剧烈的反应条件(例如：高温)或是更强的硝化剂下进行。通常，芳烃化合物的硝化反应是芳烃化合物与混酸混合进行的，如苯硝化制硝基苯、氯苯硝化制硝基氯苯、甲苯硝化制二硝基甲苯等。由于这类反应主要发生在两相界面处，两相混合的效果对反应转化率和反应速率有直接影响，因此，在此类反应的反应器开发中必须充分考虑两相间有足够大的接触面积。目前，芳烃化合物的硝化反应采用的反应器主要有两种：釜式反应器和管式反应器。其中釜式反应器采用高速搅拌桨，机械推动使两相得以混合反应，反应的转化率较低，因此一般需要多釜串联，高度搅拌的能耗较高，同时，受反应釜和搅拌桨制作工艺的限制，生产规模放大有限。管式反应器是在一定的压力下，两相液体并流通过静态混合元件，在管式反应器内反应，该反应器具有结构简单，能耗低，易于放大等优点。但也存在反应热的移除困难，在管道反应器内温度分布不均匀，副产物多、反应效率低等缺点。
技术实现思路
本技术的目的为提供一种高效管式反应器，可解决当前管式反应器的散热问题以及反应效率低的问题。为了实现上述目的，本技术提供的高效管式反应器包括一个管道，管道的一端为反应物进口，另一端为产物出口；管道的外壁上缠绕有螺旋形的冷却水管；反应物进口和产物出口之间的管道内设有迷宫结构和将管道分隔成若干段的缓冲板，缓冲板上设有若干通孔。上述技术方案中，通过在反应器的管道内设置迷宫结构和缓冲板，可延长反应时间，提高反应效率，被缓冲板隔开的部分为混合区，当混合反应物流过时，重力支配着流体动力，这样，分散液相的微滴就发生结合，并部分相分隔开。通过在管道的外壁上缠绕冷却水管，在管道内发生硝化反应时，可通过在冷却水管内通循环的冷却水，即可与管道进行热交换，缓解硝化反应释放的热量。具体的方案为迷宫结构由若干上下布置的隔板对构成。更具体的方案为隔板对的隔板的高度大于管道的半径且小于管道的直径；隔板对的隔板端部设有相对的横板。另一个具体的方案为管道的形状为U型。另一个具体的方案为缓冲板的厚度为1～3cm，所述的通孔的直径不超过管道的半径。再一个具体的方案为隔板对的隔板之间的距离以及隔板对之间的距离均不超过所述管道的直径。与现有技术相比，本技术的有益效果为：本技术的高效管式反应器通过在反应器的管道内设置迷宫结构和缓冲板，可延长反应时间，提高反应效率，被缓冲板隔开的部分为混合区，当混合反应物流过时，重力支配着流体动力，这样，分散液相的微滴就发生结合，并部分相分隔开。通过在管道的外壁上缠绕冷却水管，在管道内发生硝化反应时，可通过在冷却水管内通循环的冷却水，即可与管道进行热交换，缓解硝化反应释放的热量。附图说明图1为本技术实施例的整体结构示意图；图2为本技术实施例的缓冲板的结构示意图。图中各附图标记为：100、管道；101、反应物进口；102、产物出口；103、迷宫结构；1031、隔板；1032、横板；104、缓冲板；1041、通孔。具体实施方式为使本技术的目的、技术方案和优点更加清楚，以下结合实施例及其附图对本技术作进一步说明。实施例参见图1和图2，本实施例的高效管式反应器包括管道100，管道100为倒置的U型结构，管道100的一端为反应物进口101，另一端为产物出口102。反应物进口101和产物出口102之间的管道内设有迷宫结构103和将管道100分隔成若干段的缓冲板104，缓冲板104的厚度为1cm，缓冲板104上设有若干通孔1041，通孔1041的直径不超过管道100的半径。迷宫结构103由若干上下布置的隔板对构成，每个隔板对的隔板1031的端部设有相对的横板1032，隔板1031的高度大于管道100的半径且小于管道100的直径。隔板对的隔板1031之间的距离以及隔板对之间的距离均不超过管道100的直径。在管道100的外壁上缠绕有螺旋形的冷却水管，在管道100内发生硝化反应时，可通过在冷却水管内通循环的冷却水，即可与管道100进行热交换，缓解硝化反应释放的热量。以上所述仅为本技术的优选实施例而已，并不用于限制本技术，对于本领域的技术人员来说，本技术可以有各种更改和变化。凡在本技术的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术的保护范围之内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高效管式反应器，包括一个管道，其特征在于：所述管道的一端为反应物进口，另一端为产物出口；所述管道的外壁上缠绕有螺旋形的冷却水管；所述反应物进口和所述产物出口之间的管道内设有迷宫结构和将管道分隔成若干段的缓冲板，所述缓冲板上设有若干通孔。

【技术特征摘要】
1.一种高效管式反应器，包括一个管道，其特征在于：所述管道的一端为反应物进口，另一端为产物出口；所述管道的外壁上缠绕有螺旋形的冷却水管；所述反应物进口和所述产物出口之间的管道内设有迷宫结构和将管道分隔成若干段的缓冲板，所述缓冲板上设有若干通孔。2.根据权利要求1所述的高效管式反应器，其特征在于：所述的迷宫结构由若干上下布置的隔板对构成。3.根据权利要求2所述的高效管式反应器，其特征在于：所述的隔板对的...

【专利技术属性】
技术研发人员：沈亮明，陈湘朋，
申请(专利权)人：绍兴贝斯美化工股份有限公司，
类型：新型
国别省市：浙江,33