[实用新型]一种二甲基甲酰胺合成反应器及合成装置

说明书

本实用新型提供了一种二甲基甲酰胺合成反应器及合成装置，其中二甲基甲酰胺合成反应器包括：卧式壳体，所述卧式壳体连接有立式壳体，所述立式壳体的空间与所述卧式壳体的空间相通；所述卧式壳体的内部设置有用于将其内部进行分区隔断的隔板，所述隔板的两侧均设置有排管式气体分布器；所述排管式气体分布器包括主管以及连接在所述主管上的多根支管，所述主管及所述支管的底部均设置有出气孔；所述立式壳体的内部设置有多个塔盘，所述塔盘上设置有通气孔以及安装在所述通气孔上方的爪帽；所述卧式壳体的两侧均设置有用于连接外部循环系统的出料口。

技术领域

本实用新型涉及化工生产技术领域，具体而言，涉及一种二甲基甲酰胺合成反应器及合成装置。

背景技术

二甲基甲酰胺是一种重要的有机化工原料和优良的非质子极性有机溶剂，具有稳定的化学性质，沸点和闪点较高，毒性较小。它能与水、乙醚、乙醇、煤油、氯化烃、芳烃及多数有机溶剂混溶，在常温下可溶解乙基纤维素、硝化纤维素、乙酸丁酯纤维素、聚丙烯腈、氯乙烯、聚氯乙烯等聚合物，被称为全能溶剂，广泛应用于皮革、纤维、医药、石油化工、电子、染料、涂料、金属加工等领域。

工业上普遍采用二甲胺和一氧化碳反应生产二甲基甲酰胺，具体反应包括：以甲醇钠(CH₃ONa)为催化剂、在压力2.11Mpa、温度110℃的反应条件下甲胺与一氧化碳反应生成N、N-二甲基甲酰胺并放出大量的反应热。

二甲基甲酰胺的反应方程式为：

(CH₃)₂NH+CO→(CH₃)₂NCOH+Q

二甲基甲酰胺的合成是一个放热反应，具体分两步进行。首先甲醇和CO反应生成甲酸甲脂，然后甲酸甲脂再与二甲胺反应生成DMF和甲醇。第一个反应是二甲基甲酰胺合成的控制反应，反应速度较慢，第二个反应即甲酸甲酯与二甲胺的反应速度较快。现有反应装置要求CO的转化率达到99％，需要的反应时间约为2小时，比较缓慢。

上述两个反应的反应方程式分别为：

CH₃OH+CO→HCOOCH₃

HCOOCH₃+NH(CH₃)₂→HOCN(CH₃)₂+CH₃OH

同时生产中原料中携带的H₂O和CO₂与催化剂CH₃ONa发生副反应生成NaOH、Na₂CO₃、HCOONa等难溶盐及固体催化剂形成反应废渣。上述反应的反应方程式分别为：

HCOOCH₃+H₂O→HCOOH+CH₃OH

HCOO^-+Na⁺→HCOONa↓

CO₂+H₂O→CO₃^2-+2H⁺

CO₃^2-+Na⁺→Na₂CO₃↓

H₂O→2H⁺+HO^-

HO^-+Na⁺→NaOH↓