[实用新型]一种气升式环流反应器

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种用于尿素间接法连续制备碳酸丙/乙烯酯新型的塔式反应器。尤其是一种气升式环流反应器。

背景技术

碳酸丙烯酯和碳酸乙烯酯是性能优良的极性有机溶剂，也是非常重要的有机化学品。它们作为高效脱硫、脱碳溶剂广泛应用于天然气净化、制氢等工业领域；作为一种强极性溶剂，是一种抽提石油馏分、生漆、增塑剂等难容物的良好溶剂，在电池工业上可作为锂电池电解液的优良溶剂。近年来，利用碳酸丙/乙烯酯与甲醇通过酯交换生产碳酸二甲酯的工艺不断成熟，由于碳酸二甲酯的用途广泛，市场需求量大，拓展了碳酸丙/乙烯酯的产业链。

碳酸丙/乙烯酯传统合成方法主要有光气法、二氧化碳与环氧丙烷加成法和尿素醇解法。光气法因为光气剧毒的特性，已基本被淘汰；二氧化碳与环氧丙烷加成法反应压力在2.0MPa左右，反应温度也较高，同时环氧丙/乙烷沸点很低，储存、运输条件苛刻，另外，环氧丙/乙烷属石油的下游产品，易受石油市场影响，价格波动较大；近年来，尿素醇解法合成碳酸丙/乙烯酯的工艺路线逐步成熟，该法所用原料易得、价稳，反应条件温和，是一种非常有竞争力的清洁非石油路线。

尿素醇解法合成碳酸丙/乙烯酯工艺可采用传统的反应釜间歇装置，也可应用连续精馏装置：

中国实用新型专利CN201320604769公开了一种自回流式碳酸丙烯酯反应釜，其特点是在传统的反应釜上增加了气体自冷却回流装置，可以保证原料的配比和产品质量。中国实用新型专利CN200520129833公开了尿素与丙二醇合成碳酸二甲酯的生产装置，包含反应釜、冷凝接收系统等，其冷凝接收系统包括换热器和反应釜回流器，反应釜回流器出液口到反应釜入口之间的管线上安装有液封，可以有效地回收气相凝液。

中国实用新型专利CN201320201707公开了一种用于尿素法生产碳酸丙烯酯的减压反应精馏装置，其特征是原料混合后进入减压反应塔进行反应精馏，塔顶及时移走反应产生的氨气，生产的碳酸丙烯酯从塔釜采出，实现尿素法生产碳酸丙烯酯的连续化生产，但该装置塔釜中碳酸丙烯酯含量仅为25%左右。中国实用新型专利CN201310337562提供了一种连续的碳酸丙/乙烯酯合成方法，其特征在于尿素和丙/乙二醇在催化剂作用下，通过反应精馏制备碳酸丙/乙烯酯，反应精馏塔为一个或多个，反应精馏塔较多时(两个或以上)时，尿素转化率及碳酸丙/乙烯酯收率较高。

现有的连续法生产装置多采用反应精馏塔，但精馏塔中如何保证催化剂颗粒的均匀分布、防止颗粒沉降未见报道。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种结构简单、在连续反应的同时，保持催化剂颗粒在反应器中的均匀分布，提高碳酸丙/乙烯酯的选择性、氨气脱除速率和反应速率的气升式环流反应器。

本实用新型解决现有技术问题所采用的技术方案：一种气升式环流反应器，包括反应器外筒体，所述反应器外筒体的上封头端设有进料口及气相出口，反应器外筒体的下封头端设有出料口，所述反应器外筒体的内部固定有多层水平设置的塔盘，塔盘的中心设有与塔盘的上、下空间相连通的气相通孔，在气相通孔处设有垂直于塔盘且与气相通孔同轴设置的内筒，以使所述塔盘、反应器外筒体以及该内筒的外壁之间围成液相空间，液相空间的上方为气相空间；相邻塔盘的液相空间之间通过溢液管相连通；最上层的塔盘的液相空间通过溢液管与上封头端的进料口连通；在所述液相空间的底部围绕所述气相通孔设有气液分布环管，绕气液分布环管的外圆周分布有液相喷头，气液分布环管及液相喷头的上方设有蒸汽盘管，所述蒸汽盘管围绕所述内筒设置，以使在蒸汽盘管与内筒之间作为升流区，蒸汽盘管与反应器外筒体间作为降液区，蒸汽盘管上方作为气液分离区以及蒸汽盘管与塔盘间作为导流区；所述反应器外筒体的侧壁上开设有分别与蒸汽盘管的入口端和出口端相连通蒸汽入口和凝液出口。

所述蒸汽盘管通过盘管支架固定于液相空间中，并使蒸汽盘管的底部距离塔盘100～200mm，蒸汽盘管的总体高度为200～600mm。

所述蒸汽盘管上设有环形翅片，所述环形翅片上设有导流孔，导流孔的一侧设有向环形翅片的中心延伸的舌形阀片，所述舌形阀片与环形翅片间的夹角为15~75°。

所述液相喷头紧贴塔盘底部设置，且位于所述蒸汽盘管的正下方，所述液相喷头与液相喷头和内筒圆心间连线的夹角为30～90°。

所述塔盘的气相空间的高度为塔盘间距的20%～80%。

所述升流区、降液区的横截面积比为0.3:1～1.5:1