一种混流反应器和混流反应设备及其用于生产碳酸酯的方法技术

本发明专利技术涉及化工精馏技术领域，具体涉及一种混流反应器和混流反应设备及其用于生产碳酸酯的方法。混流反应器包括反应管和固体催化剂层；所述反应管具有直流部和弯曲部，所述弯曲部的进料端与直流部的出料端连通，弯曲部开设有采出口；所述固体催化剂层安装于所述直流部内。混流反应设备包括混流反应器、原料进料罐、气液分离器和膜分离装置，所述原料进料罐的出料端与所述混流反应器的进料端连通，所述气液分离器与所述混流反应器的采出口连通，所述膜分离装置的进气端与所述气液分离器的气相出气端连通。本发明专利技术的目的是解决原料进入现有的反应精馏塔的过程中反应不彻底，原料转换率低，导致反应体系里面的共沸物组成复杂的问题。题。题。

【技术实现步骤摘要】
一种混流反应器和混流反应设备及其用于生产碳酸酯的方法


[0001]本专利技术涉及化工精馏
，具体涉及一种混流反应器和混流反应设备及其用于生产碳酸酯的方法。

技术介绍

[0002]碳酸酯是碳酸分子中两个羟基（
‑
OH）的氢原子部分或全部被烷基（R、R'）取代后的化合物。其通式为RO
‑
CO
‑
OH或RO
‑
CO
‑
OR'。遇强酸分解为二氧化碳和醇。碳酸酯可用作1,2
‑
二醇和1,3
‑
二醇的保护基。脱保护基的方法是用氢氧化钠水溶液处理。碳酸酯聚合生成聚碳酸酯，一种热塑性塑料。
[0003]碳酸酯中如碳酸二甲酯，是一种低毒、环保性能优异，用途广泛的化工原料，它是一种重要的有机合成中间体，分子结构中含有羰基、甲基和甲氧基等官能团，具有多种反应性能，在生产中具有使用安全、方便、污染少、容易运输等特点。
[0004]目前，碳酸二甲酯的生产主要以酯交换法，在催化剂的作用下利用反应精馏塔进行反应。然而，通过精馏塔反应生产碳酸二甲酯的过程中，与催化剂接触不充分，原料的反应不彻底，导致反应体系里面的共沸物组成复杂，后续提纯变得异常困难，塔设备多、附属配套泵、罐、真空系统和加压系统等，能耗高，工艺复杂的情况。

技术实现思路

[0005]针对现有技术存在的不足，本专利技术的目的一是提出一种混流反应器，以解决原料进入现有的反应精馏塔的过程中反应不彻底，原料转换率低，导致反应体系里面的共沸物组成复杂的问题。
[0006]本专利技术的另一目的是提出一种用于生产碳酸酯的混流反应设备及用于生产碳酸酯的方法，以解决现有的提纯工艺复杂，导致反应时间长，产品质量低的问题。
[0007]为达到上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种混流反应器，包括反应管和固体催化剂层；所述反应管具有直流部和弯曲部，所述弯曲部的进料端与直流部的出料端连通，弯曲部开设有采出口；所述固体催化剂层安装于所述直流部内。
[0008]采用上述技术方案时，将原料通过混流反应器的进料口进入混流反应器后，原料进入到直流部时，原料与固体催化剂层进行充分接触反应，提高原料的反应速率，反应后的形成的物料再进入到弯曲部，从而通过弯曲部，增加物料的停留时间，进而增加了物料的返混，使得原料的反应更加彻底，提高原料的转换率。
[0009]优选的，所述反应管至少设有两组，且相邻的两组反应管之间相互连通。
[0010]优选的，所述相邻的两组反应管之间相互连通为一组反应管的弯曲部的出料端与另一组反应管的直流部的进料端连通。
[0011]优选的，所述直流部内的固体催化剂层至少设有两个。
[0012]优选的，所述直流部内还设有混流桨叶和折流板，位于相邻的两个所述固体催化剂层之间均安装有所述混流桨叶和折流板，所述折流板的一端安装于所述直流部的背离所述管式反应器的进料口的一端，所述混流桨叶位于所述折流板的背离所述固体催化剂的一侧，混流桨叶的叶面面向所述折流板。
[0013]优选的，位于相邻的两个所述固体催化剂层之间至少设有若干折流板，若干折流板的面向进料方向的一端均以所述直流部的中心轴为轴线对称安装于所述固体催化剂层上。
[0014]优选的，所述直流部套装有夹套，所述夹套的两端分别开设有蒸汽孔和出水孔。
[0015]本专利技术还提供一种混流反应设备，包括以上的混流反应器、原料进料罐、气液分离器和膜分离装置，所述原料进料罐的出料端与所述混流反应器的进料端连通，所述气液分离器与所述混流反应器的采出口连通，所述膜分离装置的进气端与所述气液分离器的气相出气端连通。
[0016]采用上述技术方案时，原料进料罐内的原料进入到混流反应器后，原料混流反应器充分反应生成碳酸酯与丙二醇，经过采出至气液分离器，使得气相部分为甲醇与碳酸酯的共沸物，在通过膜分离装置将甲醇与碳酸酯的分离，得到碳酸酯产品，甲醇再回原料罐，从而降低了反应时间，提高了碳酸酯产品的质量。
[0017]本专利技术还提供一种混流反应设备用于生产碳酸酯的方法，包括以下步骤：将原料进料罐中原料进料到管式“S”形的混流反应器的第一个反应管中的直流部中；原料与第一层固体催化剂接触且发生反应，反应后通过第一层的折流板使得物料汇集；汇集后的物料经过螺旋的混流桨叶把物料螺旋分散，分散后的物料与下一层的固体催化剂反应，反应后经过折流板汇集，并通过混流桨叶分散后与再下一层的固体催化剂进行反应，直至流入弯曲部；物料经过弯曲部时，反应后的一部分物料采出至气液分离器中，通过气液分离器分离出的气相部分为甲醇和碳酸二甲酯，气相部分经过膜分离装置分离得到碳酸酯产品；未进入气液分离器中的物料流出弯曲部，且进入下一个反应管中，并进行与第一个反应管相同的反应步骤，反应后的物料直至通过最后一个反应管的直流部排出。
[0018]优选的，所述原料中碳酸丙烯酯与甲醇进料的质量比例为1：3，混流反应器在反应时的温度为70
‑
75℃。
[0019]与现有技术相比，本方案产生的有益效果是：1、通过由直流部和弯曲部组成的反应管所形成混流反应器，原料与固体催化剂层进行充分接触反应，提高原料的反应速率，反应后的形成的物料再进入到弯曲部，从而通过弯曲部，增加物料的停留时间，进而增加了物料的返混，使得原料的反应更加彻底，从而实现原料的转换率的提高。
[0020]2、通过设置多个反应管，不仅借助反应管的管道连续S弯增加反应后的物料的停留时间，而且，通过物料的流动带动混流桨叶转动，折流板汇集与混流桨叶螺旋分散，增加了物料的返混，使得反应更有利于朝着产品方向进行，提高了原料的转化率，得到产品的浓度也越来越高，从而生产效率的提高，降低能耗。
[0021]3、使用用于生产碳酸酯的混流反应设备采用提纯方法进行碳酸酯的提纯，减少了现有的设备需要真空系统和加压系统等附属设备，使得能耗降低，产品质量更能保证。
附图说明
[0022]为了更清楚地说明本专利技术具体实施方式，下面将对具体实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。
[0023]图1为本专利技术一种混流反应器的结构示意图；图2为图1中A
‑
A方向的示意图；图3为本专利技术一种用于生产碳酸酯的混流反应设备的结构示意图。
[0024]附图标记：反应管1、直流部11、弯曲部12、混流桨叶13、折流板14、夹套15、固体催化剂层2、原料进料罐3、气液分离器4、膜分离装置5。
具体实施方式
[0025]下面将结合附图对本专利技术技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本专利技术的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本专利技术的保护范围。
[0026]请参阅图1和图2，一种混流反应器，包括反应管1和固体催化剂层2。
[0027]具体的，反应管1由直流部11和弯曲部12组成。弯曲部12的弯曲度的弧度优选为90度，弯曲本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种混流反应器，其特征在于，包括反应管（1）和固体催化剂层（2）；所述反应管（1）具有直流部（11）和弯曲部（12），所述弯曲部（12）的进料端与直流部（11）的出料端连通，弯曲部（12）开设有采出口；所述固体催化剂层（2）安装于所述直流部（11）内。2.根据权利要求1所述的混流反应器，其特征在于，所述反应管（1）至少设有两组，且相邻的两组反应管（1）之间相互连通。3.根据权利要求2所述的混流反应器，其特征在于，所述相邻的两组反应管（1）之间相互连通为一组反应管（1）的弯曲部（12）的出料端与另一组反应管（1）的直流部（11）的进料端连通。4.根据权利要求1或3所述的混流反应器，其特征在于，所述直流部（11）内的固体催化剂层（2）至少设有两个。5.根据权利要求4所述的混流反应器，其特征在于，所述直流部（11）内还设有混流桨叶（13）和折流板（14），位于相邻的两个所述固体催化剂层（2）之间均安装有所述混流桨叶（13）和折流板（14），所述折流板（14）的一端安装于所述直流部（11）的背离所述管式反应器的进料口的一端，所述混流桨叶（13）位于所述折流板（14）的背离所述固体催化剂的一侧，混流桨叶（13）的叶面面向所述折流板（14）。6.根据权利要求4所述的混流反应器，其特征在于，位于相邻的两个所述固体催化剂层（2）之间至少设有若干折流板（14），若干折流板（14）的面向进料方向的一端均以所述直流部（11）的中心轴为轴线对称安装于所述固体催化剂层（2）上。7.根据权利要求5所述的混流...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑鹏，韦兴鹏，郑伟，史新玉，巩克乐，徐明，朱慧林，
申请(专利权)人：山东飞扬化工有限公司，
类型：发明
国别省市：