专利名称：热敏性液体汽化设备的制作方法
技术领域：
热敏性液体汽化设备技术领域[0001]本实用新型涉及一种液体汽化设备，更具体地说，涉及一种热敏性液体的汽化设备，油气适用于己内酰胺工艺中作为环己酮肟汽化设备。
背景技术：
[0002]ε -己内酰胺(以下简称为己内酰胺)是生产锦纶、工业帘子线以及尼龙工程塑料三大系列产品的主要原料，随着国内工程塑料需求量的不断增加，其需求量也呈逐年增加的趋势。环己酮肟贝克曼重排工艺生产己内酰胺包括液相法和气相法两种，液相法采用浓硫酸或发烟硫酸作为催化剂，催化环己酮肟发生贝克曼重排反应后，再用氨中和反应体系中的酸，生成己内酰胺和副产物硫酸铵等。液相法生产己内酰胺工艺最大的缺点是副产大量的低价值的硫酸铵，此外采用硫酸作为催化剂导致设备腐蚀和严重环境污染。气相法以 MFI结构的分子筛作为酸性催化剂，在工艺过程中不需要消耗硫酸，使己内酰胺的生产过程变得更加绿色，因此逐渐受到广泛关注。[0003]在环己酮肟气相贝克曼重排生产己内酰胺工艺中，环己酮肟必须以气相形式进入反应器参与反应。由于环己酮肟属于高度热敏性物质，在常压下，环己酮肟的汽化温度为 208°C。气化过程中，未被汽化的液相环己酮肟极易出现缩聚等副反应而发生非催化结焦现象。因此环己酮肟汽化是气相贝克曼重排生产己内酰胺工艺的关键技术之一。文献记载的环己酮肟的汽化方法主要有以下几种。[0004]US4268440公开了一种环己酮肟汽化方法，其中环己酮肟是在惰性气体的环境下通过流化床与惰性颗粒如硅砂接触进行汽化。这种方法仍然不能避免一部分环己酮肟在流化床中分解或者结焦，导致环己酮肟汽化过程中物耗较高；结焦生成物阻塞床层通道，床层压降不断增加，需要不断提高惰性气体的入口压力来平衡流化床床层压降的增加，因此操作控制难度较大；此外，采用流化床的汽化方法所使用的流化床设备结构复杂。[0005]US4137263公开了一种环己酮肟汽化方法，该方法采用降膜蒸发器汽化环己酮肟液体，在绝对压力为1060托的条件下使环己酮肟汽化，汽化温度控制在170°C以下。这种方法在环己酮肟汽化过程中，环己酮肟受热有焦油产生，为了脱除焦油需要添加复杂的附属设施，同时焦油会在降膜蒸发器的表面结碳，降低汽化效率并有堵塞蒸发器管路的危险。由于环己酮肟物料对高温具有高度敏感性，往往需要采取较低的汽化温度，因而需要后续的升温过程才能达到气相贝克曼重排反应所需的温度。[0006]目前公开的环己酮肟汽化设备，有传统的换热器或者流化床等形式。这类设备均有局部过热的现象。环己酮肟液体在受热汽化过程中极其容易发生受热不均导致的局部过热而形成焦油或者结焦。因此迫切需要开发一种快速、简便的汽化设备。实用新型内容[0007]本实用新型的目的是提供一种热敏性液体汽化设备，应用于己内酰胺生产工艺中以有效防止环己酮肟在汽化过程中结焦。[0008]本实用新型提供的热敏性液体汽化设备，包括汽化器壳体8、汽化器壳体8的一端带有雾化喷枪4和高温介质入口 1，汽化器壳体8的另一端为汽化后的气相物料出口 7 ；所述的雾化喷枪包括枪体和雾化喷嘴5，雾化喷嘴5伸入汽化器壳体8内部，枪体另一端为液体入口 2。[0009]本实用新型提供的热敏性液体汽化设备的有益效果为[0010]本实用新型提供的热敏性液体汽化设备适用于环己酮肟汽化过程，在使用过程中，先将环己酮肟雾化为小液滴，然后与高温气体接触迅速汽化，可以有效抑制环己酮肟受热结焦。将本实用新型的液体汽化设备安装在环己酮肟气相贝克曼重排反应器中，环己酮肟汽化后直接进入催化剂床层反应，液体输送、汽化、反应三者有机结合，操作控制简便。
[0011]附图为本实用新型提供的热敏性液体汽化设备结构示意图；[0012]其中，1-高温介质入口 ；2-液体入口 ；3-伴热夹套；4-雾化喷枪；5-雾化喷嘴； 6-填料层；7-气相物料出口 ；8-汽化器壳体。
具体实施方式
[0013]本实用新型提供的热敏性液体汽化设备，包括汽化器壳体8、汽化器壳体8的一端带有雾化喷枪4和高温介质入口 1，汽化器壳体8的另一端为气相物料出口 7 ；所述的雾化喷枪包括枪体和雾化喷嘴5，雾化喷嘴5伸入汽化器壳体8内部，枪体另一端为液体入口 2。[0014]本实用新型提供的热敏性液体汽化设备中，所述的雾化喷枪枪体外部设置伴热夹套(3)。所述的伴热夹套可以是伴热水夹套和/或伴热气夹套，所述的伴热水夹套上有伴热水入口和伴热水出口，所述的伴热气夹套上设置伴热气入口和出口。优选在雾化喷枪枪体外设置伴热水夹套和伴热气夹套，所述的伴热气夹套设置在伴热水夹套外部。由于环己酮肟气相贝克曼重排工艺的反应温度为300°C -400°C，反应压力为0-0. 5MPa。因此液相环己酮肟汽化后的环己酮肟气体需要升温至300°C _400°C条件下进行反应。在雾化喷枪枪体外设置伴热水和/或伴热气夹套有利于保持环己酮肟的温度，维持环己酮肟良好的进料状态。使得环己酮肟汽化后就达到需要的温度和压力，简化工艺流程。[0015]本实用新型提供的热敏性液体汽化设备中，所述的汽化器壳体内部，雾化喷嘴和气相物料出口之间部分设置填料层6。所述的填料层可以是规整填料层或散堆填料堆积层， 优选金属丝网的填料层。填料层的使用不仅可以过滤气体中夹带的少量固体颗粒，同时对汽化后的气相物料均勻分布，使气体流场更加均勻。[0016]本实用新型提供的热敏性液体汽化设备中，所述的雾化喷枪为能够将环己酮肟液体雾化为小液滴的雾化设备，本实用新型对喷枪的结构没有限制。所述的雾化喷枪可以是机械雾化式喷枪(压力雾化)或双流体雾化式喷枪。双流式雾化喷枪即引入雾化气流使得液体快速雾化的喷枪形式。双流式雾化喷枪按照液体与雾化气相互作用的不同分为外混式和内混式两种，外混式是气流雾化液体主要在喷口处或喷口外进行，内混式则在喷口前和局部雾化后，在经喷口喷射继续雾化。[0017]本实用新型提供的液体汽化设备中所采用的雾化喷枪中，优选采用压力式雾化喷枪，所述的压力式雾化喷枪基本结构包含枪身、喷嘴、控制部件和其他附件等。液体如环己4酮肟由液体入口 2引入喷枪，在一定的压力驱动下，液体沿着喷嘴高速喷出，将压力能转化成动能，克服液体表面张力和粘性而撕裂成细小液滴，形成雾状流的过程。雾化过程使环己酮肟液体分散成大量细小的液滴，极大地增加了气液相间面积，从而极大增加了汽化的热交换面积，在与高温气体接触时，瞬间汽化。上述雾化过程可以在汽化室内部，或者在高温气体流通的通道内进行。压力雾化相比于气液雾化手段，不需要雾化介质的介入，减少环己酮肟汽化过程的操作成本。[0018]本实用新型提供的热敏性液体汽化设备中，优选将所述的雾化喷枪通过雾化喷枪支撑套管固定安装在汽化器壳体壁上。设置雾化喷枪支撑套管可以使雾化喷枪安装拆卸更方便，使操作、维修更加灵活。[0019]本实用新型提供的热敏液体汽化设备可以作为一个独立的汽化室单元，也可以与环己酮肟气相重排反应器集成于一体。[0020]本实用新型提供的热敏液体汽化设备，适用于对热较敏感的液体的雾化过程。尤其适用于环己酮肟液体的汽化过程，先经雾化喷枪将环己酮肟液体雾化分散成大量微小的液滴，与通过高温气体分配器引入的高温惰性气体接触实现汽化过程。雾化后的环己酮肟进料具有更大的表面积，极大的增加了气液相间的传热面积，强化了高温介质与环己酮肟的热传递过程，以实现环己酮肟瞬间汽化。快速汽化过程大大缩短了环己酮肟的相变时间， 抑制了环己酮肟在汽化中的副反应(如缩合过程)，从而降低了环己酮肟汽化中的结焦。同时，由于快速汽化，可避免液滴在运动中的重新聚集而削弱雾化效果。[0021]本实用新型提供的液体汽化设备在使用过程中，涉及的汽化过程不与器壁接触汽化，因此不会出现热敏感液体例如环己酮肟在汽化过程中与热壁接触而容易出现的结焦。[0022]本实用新型提供的液体汽化设备结构简单，便于维护维修。[0023]本实用新型提供的液体汽化设备的工作过程以附图为例说明。伴热惰性气体或保温热水在伴热夹套3内连续循环，维持环己酮肟良好的进料流动状态。环己酮肟通过液体入口 2进入雾化喷枪4中，液体在一定压力作用下环己酮肟在雾化喷嘴5处喷出形成小液滴，高温介质由高温介质入口 1引入汽化器壳体8，在雾化喷嘴5处与雾化后环己酮肟接触， 瞬间汽化。混合气体通过填料层6，在汽化器壳体8内维持较短的停留时间，快速从气相物料出口 7引出。[0024]下面通过实施例具体说明本实用新型的效果，但本实用新型并不因此而受到任何限制。[0025]实施例[0026]实施例说明本实用新型提供的环己酮肟汽化设备的效果。[0027]如附图1所示，雾化喷枪外设置伴热气夹套，伴热气的温度为150°C，环己酮肟由液体入口引入液体汽化设备中，进料量为100Kg/h，进料温度为100°C，进料压力为0. SMPa0 雾化介质氮气由高温介质入口引入，流量为10妨kg/h，环己酮肟被快速雾化为小液滴后与高温氮气接触汽化，汽化温度为352°C。汽化后的环己酮肟气体经气相物料出口引出液体汽化设备，进入反应器。液体汽化设备运转150小时，在催化剂床层上部未出现明显结焦现象。运转250小时，液体汽化设备内出现少量的结焦颗粒。[0028]对比例[0029]对比例说明现有技术中环己酮肟汽化效果。[0030] 环己酮肟不经过本实用新型提供的液体汽化设备，直接与热氮气接触汽化后进入反应器的反应床层。环己酮肟的进料量为100kg/h，进料压力为0. 4MPa ；热氮气注入量为 1046kg/ho汽化温度为350°C。运转50小时，在汽化室底部有出现明显结焦现象，出现大颗粒结碳。
权利要求1.一种热敏性液体汽化设备，其特征在于，包括汽化器壳体(8)、汽化器壳体(8)的一端带有雾化喷枪(4)和高温介质入口(1)，汽化器壳体(8)另一端为汽化后的气相物料出口 (7)；所述的雾化喷枪包括枪体和雾化喷嘴(5)，雾化喷嘴( 伸入汽化器壳体(8)内部，枪体另一端为液体入口 O)。
2.按照权利要求1所述的液体汽化设备，其特征在于所述的雾化喷枪枪体外部设置伴热夹套⑶。
3.按照权利要求1或2的液体汽化设备，其特征在于所述的汽化器壳体内部，雾化喷嘴 (5)和气相物料出口 (7)之间部分设置填料层(6)。
4.按照权利要求1或2的液体汽化设备，其特征在于所述的雾化喷枪(4)为压力式雾化喷枪。
专利摘要一种热敏性液体汽化设备，包括汽化器壳体(8)、汽化器壳体(8)的一端带有雾化喷枪(4)和高温介质入口(1)，汽化器壳体(8)另一端为气相物料出口(7)；所述的雾化喷枪包括枪体和雾化喷嘴(5)，雾化喷嘴(5)伸入汽化器壳体(8)内部，枪体另一端为液体入口(2)。本实用新型提供的液体汽化设备可实现热敏感液体的快速汽化，尤其适用于环己酮肟的汽化过程，可以防止环己酮肟在汽化过程中的结焦。
文档编号B01J4/00GK202290053SQ20112013257
公开日2012年7月4日 申请日期2011年4月29日 优先权日2011年4月29日
发明者张树忠, 杨克勇, 江雨生, 王皓, 程时标, 范瑛琦, 赵娜 申请人:中国石油化工股份有限公司, 中国石油化工股份有限公司石油化工科学研究院