一种BDO一体化反应分离装置 |
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| 申请号 | CN202321622475.5 | 申请日 | 2023-06-25 | 公开(公告)号 | CN219984632U | 公开(公告)日 | 2023-11-10 |
| 申请人 | 宁夏美邦寰宇化学有限公司; | 发明人 | 张利岗; 赵中贤; 张卫国; 周新明; 王素霞; 魏正学; 王婵; | ||||
| 摘要 | 本实用新型提供了一种BDO一体化反应分离装置，属于有机合成技术领域。本实用新型提供的一种BDO一体化反应分离装置，包括反应釜以及精馏塔，反应釜内部的下端面设置有加热组件以及环形 挡板 ，环形挡板外侧为低温反应区，环形挡板内侧为高温反应区，低温反应区的底部设置有用于注入BDO的注入管，高温反应区的底部设置有高温区排放口，低温反应区的底部设置有低温区排放口，加热组件设置在高温反应区内；精馏塔设置在反应釜的上方，精馏塔的中部设置有填料，精馏塔的上端设置有 冷凝器 ，精馏塔的上顶壁设置有排出气相四氢呋喃的气体出口，气体出口连接有排出管道。本实用新型提供的一种BDO一体化反应分离装置，提高了原料转化率和产品收率，降低了能耗。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种BDO一体化反应分离装置，其特征在于，包括： |
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| 说明书全文 | 一种BDO一体化反应分离装置技术领域[0001] 本实用新型属于有机合成技术领域，具体涉及一种BDO一体化反应分离装置。 背景技术[0002] 1,4‑丁二醇(BDO)是一种重要的有机和精细化工原料，广泛应用于医药、化工、纺织、造纸、汽车和日用化工等领域。1,4‑丁二醇，为一种无色透明粘稠油状液体，为可燃物，凝固点20.1℃，熔点20.2℃，沸点228℃，171℃(13.3kPa)，120℃(1.33kPa)，86℃(0.133kPa)，相对密度1.0171(20/4℃)，折射率1.4461，闪点(开杯)121℃，能与水混溶，溶于甲醇、乙醇、丙酮，微溶于乙醚，有吸湿性，味苦。1,4‑丁二醇是生产四氢呋喃(THF)的主要原料，四氢呋喃是一类杂环有机化合物，属于醚类，是最强的极性醚类之一，为芳香族化合物呋喃的完全氢化产物，无色透明，有醚样气味，可与水混溶，在常温常压下有较小粘稠度，相对密度0.89，分子量72.11，熔点‑108.5℃，沸点66℃，闪点‑17.2℃，自燃点321.1℃，折光率1.407，是一种重要的有机合成原料与性能优良的溶剂，素有“万能溶剂”之称。1,4‑丁二醇经过脱水环合反应生成四氢呋喃和水，无其它副产物产生，生产过程不会对环境造成污染，是国外较普遍采用的生产方法，技术先进，产品质量好。1,4‑丁二醇的脱水环合反应为吸热反应，反应温度约120‑150℃，在常压下进行，使用的催化剂为固体负载型催化剂。1,4‑丁二醇生产四氢呋喃一般采用反应精馏塔，催化剂从反应精馏塔的中下部加入至反应精馏塔内，原料在反应精馏塔下部的反应区进行反应，受反应精馏塔内温度影响，反应得到的四氢呋喃在塔内温度环境下呈气体状态，从反应精馏塔顶排出，得到气相的四氢呋喃，对气相的四氢呋喃进行脱水除杂，得到四氢呋喃产品。但是在反应过程中，1,4‑丁二醇的转化率仅为90％左右，剩余的未反应的1,4‑丁二醇作为釜残排出，需要对其进行进一步除杂后方可再次使用，导致能耗的增加，产品生产效率低，如使用两个反应精馏塔进行反应分离，则会导致设备投资增加，能耗增加，操作复杂程度增大。实用新型内容 [0003] 本实用新型的目的在于提供一种BDO一体化反应分离装置，旨在解决1,4‑丁二醇生产四氢呋喃转化率低，能耗较大，产品生产效率低的问题。 [0004] 为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：提供一种BDO一体化反应分离装置，包括： [0005] 反应釜，所述反应釜内部的下端面设置有加热组件以及环形挡板，所述环形挡板的中心与所述反应釜的中心重合，所述环形挡板对所述反应釜进行分隔，所述环形挡板外侧为低温反应区，所述环形挡板内侧为高温反应区，所述低温反应区的底部设置有用于注入BDO的注入管，所述高温反应区的底部设置有高温区排放口，所述低温反应区的底部设置有低温区排放口，所述加热组件设置在所述高温反应区内，所述反应釜的顶部设置有气相出口；以及 [0006] 精馏塔，所述精馏塔设置在所述反应釜的上方，所述精馏塔的下端设置有气相入口，通过所述反应釜的所述气相出口与所述精馏塔的所述气相入口，所述精馏塔与所述反应釜的内部相互连通，所述精馏塔的中部设置有填料，所述精馏塔的上端设置有冷凝器，所述精馏塔的上顶壁设置有排出气相四氢呋喃的气体出口，所述气体出口连接有排出管道。 [0007] 在一种可能的实现方式中，所述环形挡板上端设置有过滤环管。 [0009] 在一种可能的实现方式中，所述加热组件包括加热管以及热源，所述加热管为倒U型管，所述加热管的两端均贯穿所述反应釜的下底面设置，所述加热管的入口便于所述热源流入，所述加热管的出口便于所述热源的流出。 [0010] 在一种可能的实现方式中，所述环形挡板内部设置有加热腔，所述加热腔下端设置有热源进口以及热源出口，所述热源进口以及所述热源出口分别连通所述加热腔。 [0011] 在一种可能的实现方式中，所述高温区排放口与所述低温区排放口均设置有催化剂截留构件。 [0014] 在一种可能的实现方式中，所述反应釜的上端设置有低温催化剂加入管以及高温催化剂加入管，所述低温催化剂加入管的出口设置在所述低温反应区的上方，所述高温催化剂加入管的入口设置在所述高温反应区的上方。 [0015] 在一种可能的实现方式中，所述低温反应区的侧壁设置有低温区温度液位监测件，所述高温反应区的底部设置有高温区温度液位监测件，所述精馏塔的中部设置有中部温度监测件，所述精馏塔的顶部设置有顶部温度监测件。 [0016] 本实用新型提供的一种BDO一体化反应分离装置的有益效果在于： [0017] 与现有技术相比，设置有反应釜以及精馏塔，精馏塔设置在反应釜的上方，两者内部连通，BDO在下方反应釜中进行脱水环合反应，BDO通过设置在低温反应区的注入管送入反应釜的低温反应区，随着BDO的注入，低温反应区内的液面逐渐升高，高于环形挡板的上端面，BDO流入高温反应区，低温反应区的BDO先进行低温反应，加热组件对高温反应区内的BDO进行加热，加速反应的进行，反应得到的气相的四氢呋喃以及水蒸气的混合物进入精馏塔中，精馏塔中的填料将气相四氢呋喃中的气态水小液滴凝结成水的大液滴，使部分水回落入反应釜中，冷凝器用于控制精馏塔上端的温度，降低环境的温度，使得气态水冷凝成液态水回落，降低自精馏塔上端的气体出口排出的气相四氢呋喃的水的含量，反应釜内设置有环形挡板，加热组件设置在环形挡板内侧，简化了内部结构，易于加工，降低了装备的成本，环形挡板将反应釜内部分隔成低温反应区和高温反应区，进行低温反应时原料液较多，高温反应时原料液较少，环形挡板的设置，更容易对反应过程中BDO的流量和四氢呋喃的排出量进行控制，低温反应和高温反应实现一体化两级反应，提高了BDO的转化率，高温反应区BDO的含量降低至5％以下，实现连续化生产。附图说明 [0018] 为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。 [0019] 图1为本实用新型实施例提供的BDO一体化反应分离装置的内部结构示意图一； [0020] 图2为图1的局部放大结构示意图二； [0021] 图3为本实用新型实施例所采用的催化剂截留构件的内部结构示意图。 [0022] 图中：1、反应釜；2、高温催化剂加入管；3、气相出口；4、精馏塔；5、冷源入口；6、冷凝器；7、冷源出口；8、密封圈；9、排出管道；10、回流管道；11、气相入口；12、填料；13、高温反应区；14、低温催化剂加入管；15、过滤环管；16、环形挡板；17、低温区排放口；18、热源出口；19、加热管；20、高温区排放口；21、高温区温度液位监测件；22、热源进口；23、注入管；24、低温反应区；25、低温区温度液位监测件；26、中部温度监测件；27、顶部温度监测件；28、紧固件；29、内套管；30、外套管；31、密封环；32、滤网。 具体实施方式[0023] 为了使本实用新型所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。 [0024] 请参照图1、图2，现对本实用新型提供的一种BDO一体化反应分离装置的一种具体实施方式进行说明，包括反应釜1以及精馏塔4，反应釜1内部的下端面设置有加热组件以及环形挡板16，环形挡板16的中心与反应釜1的中心重合，环形挡板16对反应釜1进行分隔，环形挡板16外侧为低温反应区24，环形挡板16内侧为高温反应区13，低温反应区24的底部设置有用于注入BDO的注入管23，高温反应区13的底部设置有高温区排放口20，低温反应区24的底部设置有低温区排放口17，加热组件设置在高温反应区13内，反应釜1的顶部设置有气相出口3；精馏塔4设置在反应釜1的上方，精馏塔4的下端设置有气相入口11，通过反应釜1的气相出口3与精馏塔4的气相入口11，精馏塔4与反应釜1的内部相互连通，精馏塔4的中部设置有填料12，精馏塔4的上端设置有冷凝器6，精馏塔4的上顶壁设置有排出气相四氢呋喃的气体出口，气体出口连接有排出管道9。 [0025] 本实用新型提供的一种BDO一体化反应分离装置，与现有技术相比，设置有反应釜1以及精馏塔4，精馏塔4设置在反应釜1的上方，两者内部连通，BDO在下方反应釜1中进行脱水环合反应，BDO通过设置在低温反应区24的注入管23送入反应釜1的低温反应区24，随着BDO的注入，低温反应区24内的液面逐渐升高，高于环形挡板16的上端面，BDO流入高温反应区13，低温反应区24的BDO先进行低温反应，加热组件对高温反应区13内的BDO进行加热，加速反应的进行，反应得到的气相的四氢呋喃以及水蒸气的混合物进入精馏塔4中，精馏塔4中的填料12将气相四氢呋喃中的气态水小液滴凝结成水的大液滴，使部分水回落入反应釜 1中，冷凝器6用于控制精馏塔4上端的温度，降低环境的温度，使得气态水冷凝成液态水回落，降低自精馏塔4上端的气体出口排出的气相四氢呋喃的水的含量，反应釜1内设置有环形挡板16，加热组件设置在环形挡板16内侧，简化了内部结构，易于加工，降低了装备的成本，环形挡板16将反应釜1内部分隔成低温反应区24和高温反应区13，进行低温反应时原料液较多，高温反应时原料液较少，环形挡板16的设置，更容易对反应过程中BDO的流量和四氢呋喃的排出量进行控制，低温反应和高温反应实现一体化两级反应，提高了BDO的转化率，高温反应区13BDO的含量降低至5％以下，实现连续化生产。 [0026] 具体的，请参照图1、图2，包括反应釜1以及精馏塔4，精馏塔4设置在反应釜1的上端，反应釜1的顶部设置有气相出口3，气相出口3设置在反应釜1的中心，精馏塔4的下端设置有气相入口11，气相出口3与气相入口11的内径相同，两者重合设置，反应釜1与精馏塔4通过法兰进行连接，便于安装和拆卸，环形挡板16设置在反应釜1的中心，环形挡板16将原料液阻挡在低温反应区24先进行低温反应，高出环形挡板16的原料液进入高温反应区13，进行高温反应，低温反应区24和高温反应区13中反应得到的气相的四氢呋喃以及水蒸气的混合物进入精馏塔4中，环形挡板16的高度低于反应釜1的气相出口3的高度，环形挡板16的外径小于反应釜1的气相出口3的内径，便于低温反应区24和高温反应区13产生的气相物料排出，精馏塔4用于进行目标产物与水的分离，精馏塔4的上顶壁设置有气体出口，气相四氢呋喃经过气体出口排入排出管道9中，便于进行气相四氢呋喃的收集，高温反应区13的底部设置有高温区排放口20，用于反应釜1残液的排出，低温反应区24的底部设置有低温区排放口17，作为反应釜1内液体排放的备用口，冷凝器6上设置有冷源入口5和冷源出口7，冷源入口5和冷源出口7设在精馏塔4的外壁上，用于冷源的加入，进而控制精馏塔4内部的温度。 [0027] 作为本实用新型提供的一种BDO一体化反应分离装置的一种具体实施方式，请参照图1、图2，环形挡板16上端设置有过滤环管15。 [0028] 具体的，请参照图1、图2，过滤环管15设置在环形挡板16上端，过滤环管15对进进入高温反应区13的原料液进行过滤，避免低温反应区24的原料液中添加的催化剂进入高温反应区13。 [0029] 作为本实用新型提供的一种BDO一体化反应分离装置的一种具体实施方式，请参照图1、图2，环形挡板16与过滤环管15之间通过紧固件28进行固定，环形挡板16与过滤环管15之间设置有密封圈8。 [0030] 具体的，请参照图1、图2，紧固件28对环形挡板16与过滤环管15进行固定，紧固件28包括固定板与固定螺栓，环形挡板16与过滤环管15的外侧壁分别设置有固定板，固定螺栓对两组固定板进行固定，环形挡板16与过滤环管15之间还设置有密封圈8，增加环形挡板 16与过滤环管15之间的密封性，过滤环管15的外径小于反应釜1的气相出口3的内径，过滤环管15易于拆卸更换，精馏塔4内回落的水基本落入高温反应区13，低温反应区24生成的水经过精馏塔4的作用几乎全部转移至高温反应区13，促进BDO脱水环合反应的正向进行，提高BDO的转化率。 [0031] 作为本实用新型提供的一种BDO一体化反应分离装置的一种具体实施方式，请参照图1，加热组件包括加热管19以及热源，加热管19为倒U型管，加热管19的两端均贯穿反应釜1的下底面设置，加热管19的入口便于热源流入，加热管19的出口便于热源的流出。 [0032] 具体的，请参照图1，加热组件包括加热管19以及热源，热源可以为蒸汽或导热油，加热管19为倒U型管，热源经过加热管19的入口进入加热管19，自加热管19的出口流出，不断在加热管19中注入热源，对高温加热区的原料液进行加热。 [0033] 作为本实用新型提供的一种BDO一体化反应分离装置的一种具体实施方式，请参照图1，环形挡板16内部设置有加热腔，加热腔下端设置有热源进口22以及热源出口18，热源进口22以及热源出口18分别连通加热腔。 [0034] 具体的，请参照图1，环形挡板16内部设置有加热腔，加热腔沿着环形挡板16的周向设置，加热腔下端设置有热源进口22以及热源出口18，热源进口22以及热源出口18对应的设置在环形挡板16的两侧，热源可以为蒸汽或导热油，热源经过环形挡板16的热源进口22进入环形挡板16的加热腔，自环形挡板16的热源出口18流出，不断在环形挡板16中注入热源，对高温加热区的原料液进行加热，并控制低温反应区24的温度在120～130℃之间，低温反应区24无需加热系统，降低装置制造成本。 [0035] 作为本实用新型提供的一种BDO一体化反应分离装置的一种具体实施方式，请参照图1、图3，高温区排放口20与低温区排放口17均设置有催化剂截留构件。 [0036] 具体的，请参照图1、图3，高温区排放口20设置有催化剂截留构件，避免高温加热区的催化剂流出，低温区排放口17设置有催化剂截留构件，避免低温加热区的催化剂流出。 [0037] 作为本实用新型提供的一种BDO一体化反应分离装置的一种具体实施方式，请参照图1、图3，催化剂截留构件包括外套管30和内套管29，外套管30套设在内套管29外侧，内套管29的上端设置有滤网32，内套管29的上端侧壁与外套管30的上端侧壁之间设置有密封环31。 [0038] 具体的，请参照图1、图3，催化剂截留构件包括外套管30和内套管29，外套管30的上端和内套管29的上端高度相等，且与反应釜1内部下底面齐平，内套管29设置在外套管30内，外套管30的上端侧壁为喇叭口状，内套管29的上端设置有滤网32，密封环31设置在内套管29的上端侧壁与外套管30的上端侧壁之间，避免发生催化剂的外泄，内套管29可从外套管30中取出，便于进行滤网32的清洗更换。 [0039] 作为本实用新型提供的一种BDO一体化反应分离装置的一种具体实施方式，请参照图1，精馏塔4的侧壁设置有回流管道10，回流管道10设置在填料12与冷凝器6之间，回流管道10的另一端连接排出管道9。 [0040] 具体的，请参照图1，回流管道10一端设置在精馏塔4的侧壁，位于填料12与冷凝器6之间，回流管道10的另一端设置在排出管道9上，便于排出管道9中凝结的水回流乳精馏塔 4内，便于控制精馏塔4中部的温度，进一步降低最终产物中水的含量。 [0041] 作为本实用新型提供的一种BDO一体化反应分离装置的一种具体实施方式，请参照图1，反应釜1的上端设置有低温催化剂加入管14以及高温催化剂加入管2，低温催化剂加入管14的出口设置在低温反应区24的上方，高温催化剂加入管2的入口设置在高温反应区13的上方。 [0042] 具体的，请参照图1，反应釜1的上端设置有低温催化剂加入管14以及高温催化剂加入管2，低温催化剂加入管14用于向低温反应区24添加低温反应用催化剂，低温催化剂加入管14的出口位于低温反应区24内，高温催化剂加入管2用于向高温反应区13添加高温反应用催化剂，高温催化剂加入管2斜向插入反应釜1中，高温催化剂加入管2的出口位于高温反应区13内。 [0043] 作为本实用新型提供的一种BDO一体化反应分离装置的一种具体实施方式，请参照图1，低温反应区24的侧壁设置有低温区温度液位监测件25，高温反应区13的底部设置有高温区温度液位监测件21，精馏塔4的中部设置有中部温度监测件26，精馏塔4的顶部设置有顶部温度监测件27。 [0044] 具体的，请参照图1，低温反应区24的侧壁设置有低温区温度液位监测件25，低温区温度液位监测件25用于监测低温反应区24的温度、液位，高温反应区13的底部设置有高温区温度液位监测件21，高温区温度液位监测件21用于监测高温反应区13的温度、液位，精馏塔4的中部设置有中部温度监测件26，中部温度监测件26用于监测精馏塔4的中部的温度，精馏塔4的顶部设置有顶部温度监测件27，顶部温度监测件27用于监测精馏塔4的顶部的温度。 |
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