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一种NMP生产用氨化反应装置

阅读：526发布：2020-05-12

专利汇可以提供一种NMP生产用氨化反应装置专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本实用新型公开了一种NMP生产用氨化反应装置，包括壳体，壳体内设有预加热室和反应室，预加热室内分别设有水平蛇形走向且水平波纹状的GBL进料管和一甲胺进料管，GBL进料管和一甲胺进料管的出料口分别与反应室内的反应管相连，反应管按照反应物料的走向依次包括稳定段、混合段、反应段；混合段为螺旋形扁管，稳定段和反应段为线型圆管；该装置结构简单，易于拆解维护，利用热烟气对反应物料进行预加热，预加热行程长，预加热程度均匀，不仅减轻了后续将物料加热至反应温度所需的热负荷，同时节省能源和生产成本，物料混合湍流效果好，利于反应最大程度正向进行，提高NMP的产率，减小副反应。本实用新型适用于利用GBL和一甲胺生产NMP。，下面是一种NMP生产用氨化反应装置专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种NMP生产用氨化反应装置，包括壳体，其特征在于：所述壳体内设有预加热室（1）和反应室（2），所述预加热室（1）顶部设有烟气进口，所述预加热室（1）的下部设有烟气出口，所述预加热室（1）内分别设有水平蛇形走向且水平波纹状的GBL进料管（4）和一甲胺进料管（3），所述GBL进料管（4）和一甲胺进料管（3）于预加热室（1）的上部进料，并于下部穿出预加热室（1）进入反应室（2），所述预加热室（1）的顶部设有水平设置的烟气均布板（11），所述GBL进料管（4）和一甲胺进料管（3）的出料口分别与反应室（2）内的反应管相连，所述反应管按照反应物料的走向依次包括稳定段（24）、混合段（22）、反应段（23）；所述混合段（22）为螺旋形扁管，所述稳定段（24）和反应段（23）为线型圆管。
2.根据权利要求1所述的一种NMP生产用氨化反应装置，其特征在于：所述稳定段（24）和混合段（22）之间和设有物料喷射装置（21），所述物料喷射装置（21）依次包括集料段（211）、过渡段（212）和喷出段（213），所述喷射装置（21）上内壁于过渡段（212）处固设有倒梯形状上固定块（214），所述喷射装置（21）下内壁于过渡段（212）处固设有梯形状且与上固定块（214）相对应的下固定块（215）。
3.根据权利要求1所述的一种NMP生产用氨化反应装置，其特征在于：所述预加热室（1）的底部设有水平设置的防扬尘板（12）。
4.根据权利要求1所述的一种NMP生产用氨化反应装置，其特征在于：所述GBL进料管（4）和一甲胺进料管（3）并列设置，所述GBL进料管（4）位于一甲胺进料管（3）上方。
5.根据权利要求1所述的一种NMP生产用氨化反应装置，其特征在于：所述反应管的混合段（22）还通过管路与回收的不合格NMP产品进料管相连。
6.根据权利要求1所述的一种NMP生产用氨化反应装置，其特征在于：所述预加热室（1）的烟气进口与导热油炉的烟气出口通过管路相连通，所述预加热室（1）的烟气出口通过管路依次与脱硝塔和活性炭吸附装置相连。
7.根据权利要求1所述的一种NMP生产用氨化反应装置，其特征在于：所述反应管为竖向排列。
8.根据权利要求1-7中任意一项所述的一种NMP生产用氨化反应装置，其特征在于：所述反应室（2）的外周壁设有复合保温层，所述复合保温层由内至外依次为XPS保温层、硅气凝胶层及饰面层。

说明书全文

一种NMP生产用氨化反应装置

技术领域

[0001] 本实用新型属于NMP生产设备技术领域，涉及一种NMP生产用氨化反应装置。

背景技术

[0002] NMP 化学名称是N- 甲基吡咯烷酮（NMP），N- 甲基吡咯烷酮（NMP）是一种高沸点、环保型的优良溶剂，具有粘度低，化学稳定，性和热稳定性好，极性高，挥发性低，能与水及许多有机溶剂无限混溶等优点。N- 甲基吡咯烷酮市场应用领域主要集中在锂电池、线路板、绝缘材料、石化、医药、农药、清洗、高分子等行业。

[0003] 目前，NMP的生产主要是通过GBL与一甲胺进行氨化反应生产NMP，由于氨化反应为可逆反应，反应条件苛刻，需要在280℃左右的温度下生成NMP，现有的NMP反应器多是集加热、进料及反应于一体，反应物料进入反应器后于设定温度下进行反应，物料进入后需将其加热到反应温度，而这在迅速加热过程中存在受热不均匀、混合程度不高的现象，导致反应产物收率不高，副反应较多，直接影响了NMP的产量；另外，一甲胺进料时为液相进料，进料后在高温的环境下迅速变成一甲胺气体，甲胺气体易从GBL液相脱附出来位于其表面上方，直接影响到了二者的混合程度，影响了NMP的产量。实用新型内容

[0004] 为了解决上述的问题，本实用新型提供了一种NMP生产用氨化反应装置，该装置结构简单，易于拆解维护，利用导热油炉燃烧产生的热烟气对反应物料进行预加热，预加热行程长，预加热程度均匀，不仅减轻了后续将物料加热至反应温度的负荷，同时节省能源和生产成本，物料混合湍流效果好，利于反应最大程度正向进行，提高NMP的产率，减小副反应。

[0005] 为实现上述目的，本实用新型所采用的技术方案如下：

[0006] 一种NMP生产用氨化反应装置，包括壳体，所述壳体内设有预加热室和反应室，所述预加热室顶部设有烟气进口，所述预加热室的下部设有烟气出口，所述预加热室内分别设有水平蛇形走向且水平波纹状的GBL进料管和一甲胺进料管，所述GBL进料管和一甲胺进料管于预加热室的上部进料，并于下部穿出预加热室进入反应室，所述预加热室的顶部设有水平设置的烟气均布板，所述GBL进料管和一甲胺进料管的出料口分别与反应室内的反应管相连，所述反应管按照反应物料的走向依次包括稳定段、混合段、反应段；所述混合段为螺旋形扁管，所述稳定段和反应段为线型圆管。

[0007] 作为本实用新型的限定：

[0008] 所述稳定段和混合段之间和设有物料喷射装置，物料喷射装置依次包括集料段、过渡段和喷出段，所述喷射装置上内壁于过渡段处固设有倒梯形状上固定块，所述喷射装置下内壁于过渡段处固设有梯形状且与上固定块相对应的下固定块。

[0009] 所述预加热室的底部设有水平设置的防扬尘板；

[0010] 所述GBL进料管和一甲胺进料管并列设置，所述GBL进料管位于一甲胺进料管上方；

[0011] 所述反应管的混合段还通过管路与回收的不合格NMP产品进料管相连；

[0012] 所述预加热室的烟气进口与导热油炉的烟气出口通过管路相连通，所述预加热室的烟气出口通过管路依次与脱硝塔和活性炭吸附装置相连；

[0013] 所述反应管为竖向排列。

[0014] 本实用新型还有一种限定，所述反应室的外周壁设有复合保温层，所述复合保温层由内至外依次为XPS保温层、硅气凝胶层及饰面层。

[0015] 由于采用本实用新型的技术方案后，所取得的技术效果如下：

[0016] 1.利用导热油炉燃烧NMP精馏过程中的釜残底渣而产生的热烟气对GBL和一甲胺进行预加热，减轻了后续将物料加热至反应温度的负荷，节约能源和成本；

[0017] 2.GBL进料管和一甲胺进料管设置为波纹状，增加了热烟气运动的紊乱度，烟气的均匀性更好，传热效果好，使得GBL和一甲胺预热更均匀。

[0018] 3.反应室内的反应管由稳定段、混合段和反应段组成，可使得物料于反应温度下混合均匀性大大提升，混合段为螺旋扁管，一甲胺气体与GBL在螺旋运动中可使得气液混合性更好，极大促进了可逆反应正向进行的程度，减少了副产物的产生。

[0019] 本实用新型适用于利用GBL和一甲胺生产NMP。

[0020] 下面将结合说明书附图和具体实施例对本实用新型的方案作进一步详细说明。

附图说明

[0021] 图1为本实用新型实施例的结构示意图；

[0022] 图2为图1中喷射装置的结构示意图；

[0023] 图中：1-预加热室，2-反应室，3-一甲胺进料管，4-GBL进料管，21-烟气均布板，12-防扬尘板，21-喷射装置，22-混合段，23-反应段，24-稳定段，211-集料段，212-过渡段，213-喷出段，214-上固定块，215-下固定块。

具体实施方式

[0024] 下述实施例中所述的装置如无特殊说明均为现有的装置，所述的连接关系如无特殊说明均为现有的连接关系。

[0025] 实施例一种NMP生产用氨化反应装置

[0026] 本实施例为一种NMP生产用氨化反应装置，如图1所示，包括壳体，壳体内左右分别设有预加热室1和反应室2，预加热室1利用NMP导热油炉燃烧精馏底渣产生的热烟气对物料进行预热，预热后的物料GBL和一甲胺进入反应室2进行反应。预加热室1顶部设有烟气进口，预加热室1的下部侧壁设有烟气出口，在NMP生产过程中，NMP脱水精馏后的釜底残渣为有机物，将其送入导热油炉中进行废物利用，产生的热烟气通过管道从烟气进口进入，从烟气出口流出。预加热室1内分别设有水平蛇形走向的GBL进料管4和一甲胺进料管3，GBL进料管4和一甲胺进料管3为水平波纹状圆管，GBL进料管4和一甲胺进料管3于预加热室1的上部进料，并于下部穿出预加热室1进入反应室2，由于液体物料传热较慢（GBL为液体），而气体传热较快（一甲胺常压加热状态为气体）， GBL进料管4和一甲胺进料管3并列设置， GBL进料管4位于一甲胺进料管3上方。

[0027] 当热烟气向下运动时，遇到波纹状圆管，会改变其既有的运动路径，增加烟气的紊动效果，增加烟气与进料原料的传质换热效果，一定程度上避免烟气局部集中或者局部稀少从而导致的料液受热不均等问题，为了进一步解决传质受热不均等问题，预加热室1的顶部设有水平设置的烟气均布板11，热烟气从烟气进口进入后，在烟气均布板11的作用下，水平方向均布均匀，在向下运动过程中与GBL进料管4和一甲胺进料管3内的物料进行换热，GBL进料管4和一甲胺进料管3的出料口分别与反应室2内的反应管相连，GBL和一甲胺预加热后温度可达到80-120℃，预加热后的物料从管路进入反应管内。在烟气向下运动过程中，烟气与GBL进料管4和一甲胺进料管3不断碰撞，烟尘会在重力作用下沉降，为了防止烟尘在烟气作用下扬尘，从而减弱换热传质效果，增加烟气后续环保处理的负荷，预加热室1的底部设有水平设置的防扬尘板12，扬尘能穿过防扬尘板12落于预加热室1底部。

[0028] 反应室2内的反应管为竖向排列，按照反应物料的走向依次包括稳定段24、混合段22、反应段23。混合段22为螺旋形扁管，稳定段24和反应段23为线型圆管。稳定段24和混合段22之间和设有物料喷射装置21，物料喷射装置21依次包括集料段211、过渡段212和喷出段213，喷射装置21上内壁于过渡段212处固设有倒梯形状上固定块214，喷射装置21下内壁于过渡段212处固设有梯形状且与上固定块214相对应的下固定块215，喷射装置21内于上固定块214与下固定块215之间的空间形成过渡段212，如图2所示，GBL物料和一甲胺物料分别经过稳定段24使其物料受热均质后，两种物料汇入喷射装置21内，两股物料于集料段211内进行初步混合，经过过渡段212的窄区域，物料进入喷出段213，经过喷射装置21后，物料流动速度提升，混合物料进入混合段22内，在该段内，气液物料在一定速度下螺旋运动，增大了气液混合的尺度，为后期物料进入反应段23做准备，GBL和一甲胺在反应段23内于反应温度下进行反应，反应生成NMP，GBL和一甲胺物料温度处于反应温度，混合均匀度高情况下，有效促进了GBL和一甲胺可逆反应正向进行，减少了副产物的产生，提升了NMP的产量，生成的产物以及未反应的原料从反应段23端部流出进入分离塔中分离。反应管的混合段22还通过管路与回收的不合格NMP产品进料管相连，不合格NMP产品中含有原料GBL和一甲胺等物质，重新进行反应。

[0029] 预加热室1的烟气出口通过管路依次与脱硝塔和活性炭吸附装置相连，烟气经过处理后达标排放。

[0030] 为了减少热量散失，反应室2的外周壁设有复合保温层，复合保温层由内至外依次为XPS保温层、硅气凝胶层及饰面层。

[0031] 上述实施例，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非是对本实用新型所作的其它形式的限定，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述技术内容作为启示加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但凡是未脱离本实用新型权利要求的技术实质，对以上实施例所作出的简单修改、等同变化与改型，仍属于本实用新型权利要求保护的范围。

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