[发明专利]一种有机酸中和反应塔式反应器及其反应方法

说明书

技术领域

本发明属于化学工程领域，涉及一种有机酸连续中和反应塔式反应器及其反应方法。

背景技术

有机酸与碱进行的中和反应广泛应用于化学、化工制药等工业实践中，中和过程大多属于强放热反应或有气体的生成，工业生产一般在间歇反应釜中进行。操作过程复杂，往往伴随升温和冷却，热量的加入和引出，能量利用不合理，浪费了资源。例如丙二酸酯生产就是以氯乙酸为原料，经碳酸钠中和后，再经氰化、酸化、酯化来完成，中和过程是起始的一步，该步进行的好坏，直接影响产品的质量和收率，氯乙酸和碳酸钠中和反应是一个放热反应，中和过程产生二氧化碳气体，其反应式如下：

2ClCH₂COOH+NaCO₃----2ClCH₂COONa+CO₂+H₂O+Q

由于放热反应过程必须尽快移走热量，以保证反应温度恒定，又由于反应体系浓度高、物料粘稠，反应产生的二氧化碳气体解析困难；因此该反应一直在间歇的反应釜中进行，且操作技术要求高，物料必须小心缓慢加入，否则出现过热、液泛等现象，产品质量和收率均受影响。

发明内容

本发明采用与以往技术不同的方法，以塔式反应器为有机酸中和设备，其目的是利用塔式反应器提供较大传质面积，给气体分离提供较大空间，气体可方便的通过气液界面脱出，同时带走中和反应热，实现反应温度的稳定控制,同时气体可以稳定的从塔顶溢出,实现气体收集和利用。

本发明提供一种有机酸中和反应塔式反应器，所述塔式反应器的上部和下部各包括依次连接的一个配料槽、一个计量泵、一个流量测量装置和一个进料分布器，下方设置有产物收集器，上方设置有气体收集器，内部设置有若干根第一输料管、第二输料管和冷凝管，所述冷凝管中流体流动方向为从下到上，第一输料管中流体流动方向为从下到上，第二输料管中流体流动方向为从上到下，所述第一输料管和第二输料管上设有多个透孔；所述配料槽、计量泵、流量测量装置和进料分布器依次连接，所述进料分布器与所述塔式反应器连接，所述塔式反应器中的填料层材质为金属陶瓷，所述填料层上设有多个上下相通的透孔。

其中，所述各输料管上透孔的孔径为0.2-1cm。

其中，所述第一、第二输料管的直径比为1:1-1:3。

其中，所述第一输料管设为2-8根，第二输料管设为2-8根。

其中，所述冷凝管设为2-8根。

其中，所述进料分布器为槽式、管式或莲蓬式结构，视塔式反应器直径决定。

本发明还提供一种利用上述塔式反应器进行有机酸中和反应方法，包括如下步骤：

S1：在配料槽中分别配制摩尔浓度为10％-70％的有机酸溶液和碱溶液；

S2：将配制好的有机酸溶液和碱溶液分别通过计量泵、流量测量装置和进料分布器送入塔式反应器内的第一输料管和第二输料管中，有机酸溶液和碱溶液在输料管中的流动方向相反。

其中，所述有机酸溶液的摩尔浓度为20％-30％。

其中，所述碱溶液的摩尔浓度为20％-30％。

其中，反应温度介于20-30度，反应时间小于半小时。

附图说明

图1：本发明有机酸连续中和方法所使用的塔式反应器的结构示意图；附图标记说明

11、12配料槽

21、22计量泵

31、32流量测量装置

41、42进料分布器

51第一输料管

52第二输料管

6冷凝管

7填料层

8气体收集器

9产物收集器

具体实施方式

如图1所示，本发明提供的一种有机酸中和反应塔式反应器，上部和下部各包括依次连接的一个配料槽、一个计量泵、一个流量测量装置和一个进料分布器，下方设置有产物收集器，上方设置有气体收集器8，内部设置有若干根第一输料管51、第二输料管52和冷凝管6，所述冷凝管6中流体流动方向为从下到上，第一输料管51中流体流动方向为从下到上，第二输料管52中流体流动方向为从上到下，所述第一输料管51和第二输料管52上设有多个透孔；所述配料槽、计量泵、流量测量装置和进料分布器依次连接，所述进料分布器与所述塔式反应器连接，所述塔式反应器中的填料层7材质为金属陶瓷，所述填料层上设有多个上下相通的透孔。

所述各输料管上透孔的孔径为0.2-1cm。