一種連續異構反應裝置的制作方法

本實用新型涉及一種連續異構反應裝置，特別應用在松節油異構反應制備莰烯連續生產上。

背景技術：

莰烯是一種雙環單萜烯類有機化合物，其天然存在于佛手油、香茅油、柏木油等許多香精油內，主要用作有機合成原料，可用于合成樟腦、香料、農藥等。由于天然莰烯存在較少，因此，目前均是采用合成的莰烯。

目前工業上普遍制備莰烯主要是用松節油(主要成分是蒎烯)在酸性催化劑的作用下于125-140℃進行異構化，再經減壓分餾得到莰烯成品。工業品莰烯含量≥95％，熔點≥45℃。但現有制備方法是采用間歇式生產，即將原料松節油、催化劑一次投入反應釜中并進行機械攪拌反應，反應合格后物料經過板框壓濾機把催化劑過濾出，循環使用，并得到產物。

以上現有間歇式生產工藝存在的問題如下：1、從開始投料到反應結束過程中，流程不緊湊，耗時長，生產效率低；2、反應速度慢，采用機械攪拌，物料和催化劑混在一起，反應時間長，且催化劑需經過濾后重新投入反應釜中使用(如201210556202.5一種利用太陽能光催化制氫的反應裝置中所示)；3、不方便自動化控制，主要靠人工操作，除工序繁瑣、勞動強度大之外，控制精度也較差；4、安全性差：異構反應屬于劇烈放熱反應，一釜物料大約在8-10噸，物料反應時溫度很難控制，控制不好極易發生噴料事故；5、能耗大，成本高。

因此提供一種催化劑設置合理、流程緊湊、耗時短、生產效率高、能夠實現自動控制且反應控制精準、安全的連續異構反應裝置己成為當務之亟。

技術實現要素：

為了克服了現有連續異構反應中物料和催化劑采用混合反應，不僅反應時間長，且反應結束后還需增加濾除催化劑的工序，導致流程不緊湊，生產效率低的缺點，本實用新型提供一種連續異構反應裝置，具有流程緊湊、無需另外濾除催化劑、物料反應充分的優點。

本實用新型的技術方案如下：

一種連續異構反應裝置，包括依次連接的進料泵、預熱器、反應器、冷卻器、產品收集罐，所述反應器為由多個首尾相接的反應柱構成的蛇形管，每個反應柱中上段內腔的上下兩端分別設有一過濾網，兩過濾網間的腔體內設有平行排列且沿平行腔體中軸線方向延伸的多根反應管，各反應管內填裝有顆粒狀催化劑，所述過濾網的網眼大小小于催化劑顆粒大小；所述反應柱的下段內腔的內壁設有多個位于下端過濾網之下且從上至下依次間隔交錯由反應柱內腔內壁的左側或右側向相對側方向延伸出的擋板，各擋板的寬度大于反應柱半徑。

區別于傳統的異構反應的間歇式生產方法，本連續異構反應裝置，在每個反應柱內設置擋板，并在擋板間填充顆粒狀催化劑，并通過多個反應柱首尾相連構成蛇形反應管，避免了現有將物料和催化劑流動混合反應的做法導致的反應速度慢、工序繁復、需要濾除催化劑、生產效率低的問題，也方便維修清潔。同時在反應柱的過濾網下方設置多個間隔交替的擋板，物料進料后先要經過擋板后才能與催化劑接觸，減少了物料進料壓力過大損壞過濾網的可能，并提高物料在反應器中的反應時間，讓物料可以得到充分反應。

所述每個反應柱內設有的擋板數量為3個，相鄰兩擋板間距離為450-550mm。該擋板數量和間距使得物料反應效果最佳。

所述反應器總長度為35-45m，每個反應柱的長度為4.5-5.5m，每個反應柱中分布有反應管的分布段的內腔直徑為270-330mm，擋板最大寬度為120-170mm；每個反應柱內設有的反應管數量為37個，長度為2-3m，且各反應管由直徑22-27mm的不銹鋼管構成；所述過濾網為120-170目的不銹鋼過濾網。

所述反應器、反應柱大小適宜，120-170目不銹鋼過濾網主要防止催化劑進入反應液中，同時催化劑的顆粒大小適宜，反應效果佳，物料反應充分。

所述每個反應柱分布有反應管的分布段的外側壁上均設有測溫裝置、第一加熱夾套和第二加熱夾套；各個反應柱的第一加熱夾套通過管道相互連通形成水加熱系統，該水加熱系統上設有進水口和出水口；各個反應柱的第二加熱夾套通過相互連通形成蒸汽加熱系統，該蒸汽加熱系統上設有蒸汽進口和蒸汽出口。

測溫裝置感應反應柱中的反應溫度變化情況，當反應溫度超過設定溫度，蒸汽閥門關閉，冷卻水閥門打開，冷水從進水口流入第一加熱夾套；當反應溫度低于設定溫度，反應冷卻水閥門關閉，蒸汽閥門打開，蒸汽從蒸汽進口流入第二加熱夾套；實現對反應柱溫度的自動調控。

蒸汽加熱系統的蒸汽出口與預熱器相連接從而對流經預熱器的反應物料進行預熱，減少能耗。

所述連續異構反應裝置還包括防爆罐以及多組防爆支路，各組防爆支路分別由位于兩相鄰反應柱之間的各連接管道連通到防爆罐，各組防爆支路上依次串接有氣動閥和壓力變送器。

由于催化反應特別是異構反應時，物料的反應溫度很難控制，控制不好極易發生噴料事故。因此，在反應器頂部設置壓力變送器、氣動閥并與防爆罐相連，便于隨時觀察反應壓力變化情況，如果反應器內反應放熱嚴重，沒有得到控制，超過設定壓力，氣動閥將自動打開進行泄壓到防爆罐內，保證了反應的安全進行。

所述反應器設有尾氣出口，該尾氣出口與預熱器相連接從而對流經預熱器的反應物料進行預熱，有效利用反應預熱，節約能耗。

所述產品收集罐包括不合格產品罐和合格產品罐，不合格產品罐與進料泵進口相連接實現回收，提高物料利用率。

所述進料泵出口與預熱器之間的連接管道上還設有流量計。通過對流量計的控制，可以精確控制物料如松節油的加入量，使得進料均勻穩定，提高生產效率。

所述冷卻器為螺旋板冷凝器，換熱面積為28-32㎡，冷凝效果好。

與現有技術相比，本實用新型申請具有以下優點：

1)本連續異構反應裝置的管式反應器中一次性填裝催化劑，省去催化劑過濾設備和工序，簡化了生產流程，保證了連續穩定的工況，并在填充催化劑內腔下方設有多個擋板的反應柱組成，無需濾除催化劑，使得反應流程緊湊、生產效率高、反應完全、方便維護和清潔、節約了成本，淘汰了舊工藝中的機械攪拌；

2)其反應器填充催化劑段的外側壁設有測溫裝置和加熱夾套、進料泵出口與預熱器之間設有流量計，自動調節反應溫度以及進料量，控制精度高，減少了大量的人工操作以及提高了安全系數；

3)該連續異構反應裝置的反應器通過壓力變送器、氣動閥與防爆罐連接，提高了反應的安全性，方便對事故物料的回收；

4)通過將反應器加熱夾套蒸汽出口和反應尾氣的余熱利用，減少了蒸汽的用量，降低了能耗。

附圖說明

圖1是本實用新型所述連續異構反應裝置的結構示意圖；

圖2是本實用新型所述連續異構反應裝置反應柱的結構示意圖；

圖3是本實用新型所述連續異構反應裝置反應柱的A-A剖視圖。

標號說明：

進料泵1、預熱器2、反應器3、冷卻器4、產品收集罐5、防爆罐6、流量計7、反應柱31、過濾網32、反應管33、擋板34、尾氣出口35、不合格產品罐51、合格產品罐52、測溫裝置311、第一加熱夾套312、氣動閥313、壓力變送器314、第二加熱夾套315、進水口3121、出水口3122、蒸汽進口3151、蒸汽出口3152。

具體實施方式

下面結合說明書附圖1-3對本實用新型的技術方案進行詳細說明。

如圖1-3所示，本實用新型所述的一種連續異構反應裝置，包括依次連接的進料泵1、預熱器2、反應器3、冷卻器4、產品收集罐5。所述反應器3為由多個首尾相接的反應柱31構成的蛇形管，每個反應柱31中上段內腔的上下兩端分別設有一過濾網32，兩過濾網32間的腔體內設有平行排列且沿平行腔體中軸線方向延伸的多根反應管33，各反應管33內填裝有顆粒狀催化劑，所述過濾網32的網眼大小小于催化劑顆粒大小；所述反應柱31的下段內腔的內壁設有多個位于下端過濾網32之下且從上至下依次間隔交錯由反應柱31內腔內壁的左側或右側向相對側方向延伸出的擋板34，各擋板34的寬度大于反應柱半徑。所述每個反應柱31內設有的擋板34數量為3個，相鄰兩擋板34間距離為450-550mm。所述反應器3總長度為35-45m，每個反應柱31的長度為4.5-5.5m，每個反應柱31中分布有反應管33的分布段的內腔直徑為270-330mm，擋板34最大寬度為120-170mm；每個反應柱31內設有的反應管33數量為37個，長度為2-3m，且各反應管33由直徑22-27mm的不銹鋼管構成；所述過濾網32為120-170目的不銹鋼過濾網。所述每個反應柱31分布有反應管33的分布段的外側壁上均設有測溫裝置311、第一加熱夾套312和第二加熱夾套315；各個反應柱31的第一加熱夾套312通過管道相互連通形成水加熱系統，該水加熱系統上設有進水口3121和出水口3122；各個反應柱31的第二加熱夾套315通過相互連通形成蒸汽加熱系統，該蒸汽加熱系統上設有蒸汽進口3151和蒸汽出口3152。蒸汽加熱系統的蒸汽出口3152與預熱器2相連接從而對流經預熱器2的反應物料進行預熱。所述連續異構反應裝置還包括防爆罐6以及多組防爆支路，各組防爆支路分別由位于兩相鄰反應柱31之間的各連接管道連通到防爆罐6，各組防爆支路上依次串接有氣動閥313和壓力變送器314。所述反應器3設有尾氣出口35，該尾氣出口35與預熱器2相連接從而對流經預熱器2的反應物料進行預熱。所述產品收集罐5包括不合格產品罐51和合格產品罐52，不合格產品罐51與進料泵1進口相連接實現回收。所述進料泵1出口與預熱器2之間的連接管道上還設有流量計7。所述冷卻器4為螺旋板冷凝器，換熱面積為28-32㎡。

本實用新型所述的連續異構反應裝置并不只僅僅局限于上述實施例，凡是依據本實用新 型原理的任何改進或替換，均應在本實用新型的保護范圍之內。