[实用新型]一种水力空化装置

说明书

本实用新型公开了一种水力空化装置，包括通过导管依次相连的储罐、泵体和节流空化装置，还包括相互并联且一端通过导管与节流空化装置连接、另一端通过导管与所述储罐连接的套管换热器和催化剂固定床层；所述储罐外周设置有加热装置；所述节流空化装置包括一个连接在导管上的截止阀，以及一个设置在泵体和截止阀之间导管上的压力仪表；导管内液体的流动方向为从储罐流向泵体再流向节流空化装置。本实用新型能够使显著加快5‑羟甲基糠醛在水相和有机相间的传质速率，缩短其在水相中的停留时间，提高反应产率。

【技术领域】

本实用新型涉及化工机械的技术领域，特别是涉及一种水力空化装置。

【背景技术】

5-羟甲基糠醛是一种重要生物质基平台化合物，其衍生物可以代替苯系化合物合成高分子材料，加氢可以得到一种新型的液体生物燃料。5-羟甲基糠醛的合成工艺主要有单相法和两相法。

单相法工艺中，葡萄糖(或果糖等)在高沸点溶剂(如二甲基亚砜和N,N- 二甲基乙酰胺等)脱水生成5-羟甲基糠醛，反应结束后，需要将5-羟甲基糠醛从溶剂中分离出来，能耗非常大；两相法工艺中包括水相和有机相(正丁醇等)，水相与有机相互不相容，水相作为反应相，葡萄糖(或果糖)在水相中脱水生成5-羟甲基糠醛，生成的5-羟甲基糠醛不断被萃取至有机相中，防止其在水相中进一步水解，两相法工艺中不需要使用高沸点且溶剂回收容易，能耗低，是一种非常有前途的合成工艺。

两相法的核心是5-羟甲基糠醛在两相间的快速转移，要求水相和有机相之间的接触面积大。在传统的5-羟甲基糠醛生产装置中，依靠强烈的机械搅拌实现水相和有机相的有效混合，设备要考虑搅拌器的机械密封，结构复杂，能耗高、混合效果差。

【实用新型内容】

本实用新型的目的就是解决现有技术中的问题，提出一种水力空化装置，能够使显著加快5-羟甲基糠醛在水相和有机相间的传质速率，缩短其在水相中的停留时间，提高反应产率。

为实现上述目的，本实用新型提出了一种水力空化装置，包括通过导管依次相连的储罐、泵体和节流空化装置，还包括相互并联且一端通过导管与节流空化装置连接、另一端通过导管与所述储罐连接的套管换热器和催化剂固定床层；所述储罐外周设置有加热装置；所述节流空化装置包括一个连接在导管上的截止阀，以及一个设置在泵体和截止阀之间导管上的压力仪表；导管内液体的流动方向为从储罐流向泵体再流向节流空化装置；所述套管换热器包括管程和套装在管程外侧的壳程，所述管程的两端分别为流体出口和流体入口，所述壳程的两端侧面分别设置有冷却水进口和冷却水出口；所述流体入口靠近所述截止阀。

作为优选，所述储罐上设置有第一温度检测器，储罐顶部设置有加料口，储罐顶部还设置有气体排空阀。

作为优选，所述储罐与泵体之间的导管上设置有排液阀。

作为优选，所述泵体为齿轮泵。

作为优选，套管换热器两端的支路气管上设置有分别靠近所述流体入口和流体出口的第一球阀和第二球阀；催化剂固定床层两端的支路气管上设置有靠近截止阀的第三球阀和靠近储罐的第四球阀。

作为优选，所述第二球阀和第四球阀之间设置有第二温度检测器。

作为优选，所述截止阀与第三球阀之间的导管上设置有取样阀。

本实用新型的有益效果：

1)本实用新型通过采用水力空化原理，实现水相和有机相的有效混合，具有结构简单、能耗低、混合效果好的优点；

2)果糖(或葡萄糖)在催化剂固定床层内进行脱水反应，可以省去后续的催化剂分离的工序，简化了两步法工艺的生产流程；

3)通过观察温度、压力，来开关阀门，可以随时控制整个反应；

4)设置的套管式换热器，用于反应结束后的流体降温，降温速度快，缩短实验时间；