用于乙烯酮连续吸收的多级开式涡轮转盘搅拌塔及其应用制造技术

用于乙烯酮连续吸收的多级开式涡轮转盘搅拌塔，搅拌塔的澄清段上部置有气体分散器，吸收段内转轴上置有多级搅拌桨和固定环组成的环流小室。用于乙烯酮连续吸收反应时，料液由塔顶连续进料，控制塔内停留时间０．５～５小时、控制吸收段反应温度４０～５８℃、塔底采出的吸收液中产物浓度控制范围为４０～８０％。本发明专利技术的积极效果是：首次将多级开式涡轮转盘搅拌塔应用于丙酮与乙烯酮的连续吸收反应，环流小室内搅拌桨采用涡轮叶片，推动液体的水平旋转及漩涡流动，促进了气液混合均匀，催化剂分散和传热效果好，环流小室同时有效的抑制了轴向返混作用。采用本设备进行乙烯酮连续吸收，实现了连续逆流吸收，出口产物浓度高，乙烯酮吸收充分。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种适用于乙烯酮连续吸收反应的塔式反应器及其应用方法。
技术介绍
乙烯酮是一种重要的化工中间体，可以制备多种高附加值的精细化工产品，但是， 乙烯酮性质极活泼，易聚合，无法贮存，而且有剧毒，因而在进行乙烯酮气液吸收反应时，乙 烯酮的吸收效率成为一个关键性问题。 目前的乙烯酮塔式吸收工艺采用间歇式吸收，多个吸收塔轮流切换，如中国专利 CN200610051620. 3，此方法不能将乙烯酮完全吸收，造成物料的浪费，特别是到吸收后期， 丙酮浓度逐步降低，对乙烯酮的吸收效率也逐步变差，同时，乙烯酮自聚等副反应增加。为 保证乙烯酮的完全高效吸收，只能在产品浓度不是很高的情况下切换吸收塔，造成吸收液 中产物浓度低，这必然增加了后续分离塔的负荷和能耗，以及增加原料在回收过程中的消 耗，大大提高了设备成本和生产成本，同时，间歇吸收操作，也不能适应大规模生产的需要。 乙烯酮采用连续塔式吸收的主要困难在于(1)吸收时使用的催化剂是一种密度 大且具有较高粘度的液体，与料液并不能完全互溶，由密度差导致的催化剂与料液在塔内 的停留时间差异将导致浓度分布不均匀，从而影响吸收的效果，而且催化剂在较高的温度 下有可能粘附在塔内件上而导致堵塞。(2)吸收过程是一个放热反应，由此将造成的塔内料 液气化，破坏塔的操作工况，因此，要求塔具有良好的换热效果，顺利移走反应热。(3)由于 乙烯酮为有毒气体，要求在保证气液搅拌均匀的前提下使整个设备密封。 Oldshue和Rushton于1952年开发的多级搅拌塔(Oldshue J Y， Rushton JH. Continuous Extraction in a Multistage Mixer Column. ChemicalEngineering Progress, 1952， 48 (6) :297-306)应用在液_液体系中取得了较好效果，如美国专利 US4370470报道了一种使用多级搅拌塔生产聚亚芳基硫化物的方法，中国专利CN1235855 专利技术了一种装有级间转动挡板的转盘萃取塔用于液液萃取，苏元复等提出的开式涡轮转 盘塔(Zhang S H， Ni X D， Su Y F. Hydrodynamics, Axial Mixing and Mass Transfer in Rotating Disk Contactors. Canadian Journal of Chemical Engineering,1981，59 : 573-682)应用于液 液-固复分解反应及LEACHEX(—种结合浸取-萃取的新方法)过程。 但是，这些设计不能解决气液连续吸收问题，特别是丙酮吸收乙烯酮时使用的催化剂(ASA) 密度大且与丙酮并不能完全互溶，以及由此导致催化剂与丙酮在塔内停留时间产生差异； 另外，前述搅拌塔对催化剂及反应气体的分散作用比较差，直接应用于气液吸收效果不好。 因此，有必要探索一种连续塔式吸收设备和方法，使现有吸收流程简化为以单个 吸收塔为主体设备的流程，进一步简化全流程，降低设备投资和能耗，使主体流程操作自 动、控制稳定，吸收液中的产物纯度提高，降低后续分离负荷、原料单耗和能耗，从而克服传 统工艺单体设备众多、控制复杂、制造维护要求高的缺点。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服传统工艺单体设备众多、控制复杂、制造维护要求高的缺 点，提供一种操作自动、控制稳定、吸收液中的产物纯度高，能够连续并完全吸收乙烯酮的 塔式反应器及其方法。 为达到上述目的，采用的技术方案是用于乙烯酮连续吸收的多级开式涡轮转盘 搅拌塔，包括置于搅拌塔下方的气相进料口 e、出料口 P，所述搅拌塔项部的液相进料口 c、 气相出口 a，以及磁力驱动器，其特征在于所述搅拌塔的澄清段上部置有气体分散器，所 述搅拌塔中部为吸收段一和吸收段二，两吸收段间由视镜连接，所述吸收段内转轴上置有 多级搅拌桨和固定环，所述固定环由定距管分隔连接，将整个塔的吸收段分为多级环流小 室，每个所述搅拌桨都位于两相邻固定环的中间。 搅拌塔中部吸收段外侧分段置有冷却水夹套，可以分别控制该段反应温度。 吸收段内每个搅拌桨的转盘下表面置有3 6片涡轮叶片。 澄清段需要具备一定长度，保证夹带在出料液中的气泡能够完全上浮返回吸收段。 所述搅拌塔中部吸收段内的转轴上、中、下部，各有一个聚四氟乙烯支撑轴承支撑。 转轴由电机驱动磁力方式驱动，实现反应器可靠密闭。 所述多级开式涡轮转盘搅拌塔用于乙烯酮连续吸收的方法，其特征在于含有催 化剂的丙酮由塔顶液相进料口 c打入塔内，乙烯酮气体由塔底气相进料口 e进入塔内，在吸 收段气液两相微分逆流接触反应后，尾气由塔顶气相出口排出，吸收液在澄清段充分分离 气体后，由塔底出料口排出。 含催化剂的丙酮由塔顶连续进料，反应料液在塔内停留时间控制在0.5 5小时。 吸收段分段控制反应温度控制范围分别为40 58°C。塔底采出的吸收液中产物醋酸异丙 烯酯浓度控制范围为40 80%。 本专利技术的积极效果是首次将多级开式涡轮转盘搅拌塔应用于气液连续吸收反 应，特别是丙酮与乙烯酮的连续吸收反应，其中，针对气液吸收的特点和催化剂粘度高、密 度大，容易沉降的特点，搅拌塔设置了水平的固定环以及固定环中间转盘式搅拌桨，两者共 同组成了环流小室，搅拌桨采用涡轮叶片，推动液体的水平旋转及漩涡流动，在强大的剪切 作用下，促进了气液混合均匀，催化剂分散和传热效果好，环流小室同时有效的抑制了轴向 返混作用。分段夹套实现了分段精确控温，为吸收反应各个阶段提供了稳定的最优温度。采 用本设备进行乙烯酮连续吸收，实现了连续逆流吸收，出口产物浓度高，乙烯酮吸收充分。附图说明 以下结合附图和实施例对本专利技术作进一步说明。图l搅拌塔结构示意图； 图2图1中塔内A局部结构放大图； 图3图2中B向结构示意图。 图中，1澄清段；2气体分散器；3吸收段一 ；4视镜；5吸收段二 ；6固定环；7搅拌 桨；8液相进料段；9液位计；10磁力驱动器；11转轴支撑轴承；12搅拌桨桨叶；13转轴；14定距管。具体实施例方式用于乙烯酮连续吸收的多级开式涡轮转盘搅拌塔，包括置于搅拌塔下方的气相进 料口 e、出料口 P，所述搅拌塔项部的液相进料口 c、气相出口 a，以及磁力驱动器IO，其特征 在于所述搅拌塔的澄清段1上部置有气体分散器2，所述搅拌塔中部为吸收段一 3和吸收 段二 5，两吸收段间由视镜4连接，所述吸收段内转轴13上置有多级搅拌桨7和固定环6， 所述固定环6由定距管14分隔连接，将整个塔的吸收段分为多级环流小室，每个所述搅拌 桨7都位于两相邻固定环6的中间。塔内的液位由液位计9测定。 本专利技术提供的塔式反应器，如图l所示，其中，吸收段分为上下两部分，吸收段一3 和吸收段二5均为不锈钢塔体。不锈钢塔体外有冷却夹套，可以分别控制反应温度。中间 为玻璃塔体作为视镜4，用来观察塔内气液流动状况。塔最下段为澄清段，澄清段1需要具 备一定长度，保证夹带在出料液中的气泡能够完全上浮返回吸收段。吸收段内壁按一定间 距安装多个水平的固定环6，所述固定环6由定距管14分隔连接，将整个塔的吸收段分为 多级环流小室，在旋转的中心转轴13上以同样的间距安装多个转盘式搅拌桨7，每个搅拌 本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于乙烯酮连续吸收的多级开式涡轮转盘搅拌塔，包括置于搅拌塔塔底的气相进料口ｅ、出料口ｐ，所述搅拌塔项部的液相进料口ｃ、气相出口ａ，以及磁力驱动器（１０），其特征在于：所述搅拌塔的澄清段（１）上部置有气体分散器（２），所述搅拌塔中部为吸收段一（３）和吸收段二（５），所述吸收段内转轴（１３）上置有多级搅拌桨（７）和固定环（６），所述固定环（６）由定距管（１４）分隔连接，将整个塔的吸收段分为多级环流小室，每个所述搅拌桨（７）都位于两相邻固定环（６）的中间。

【技术特征摘要】
用于乙烯酮连续吸收的多级开式涡轮转盘搅拌塔，包括置于搅拌塔塔底的气相进料口e、出料口p，所述搅拌塔项部的液相进料口c、气相出口a，以及磁力驱动器(10)，其特征在于所述搅拌塔的澄清段(1)上部置有气体分散器(2)，所述搅拌塔中部为吸收段一(3)和吸收段二(5)，所述吸收段内转轴(13)上置有多级搅拌桨(7)和固定环(6)，所述固定环(6)由定距管(14)分隔连接，将整个塔的吸收段分为多级环流小室，每个所述搅拌桨(7)都位于两相邻固定环(6)的中间。2. 根据权利要求1所述用于乙烯酮连续吸收的多级开式涡轮转盘搅拌塔，其特征在 于所述吸收段一 (3)和吸收段二 (5)的外侧置有冷却水夹套。3. 根据权利要求1所述用于乙烯酮连续吸收的多级开式涡轮转盘搅拌塔，其特征在 于吸收段内每个搅拌桨(7)的转盘下表面置有3 6片涡轮叶片。4. 根据权利要求1所述用于乙烯酮连续...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱家文，崔巍，曾义红，叶小鹤，顾明兰，
申请(专利权)人：上海吴泾化工有限公司，华东理工大学，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]