一种一步法直接合成聚甲氧基甲缩醛的反应器结构的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种一步法直接合成聚甲氧基甲缩醛的反应器结构。该反应器主要由设备筒体、装填有固体催化剂的换热管及由水帽为其核心部件的内件组成。它不仅能及时的移走反应热，控制床层反应温度；还能有效地实现床层内反应物料的均匀分布，解决大型反应器中物流的偏流问题，同时催化剂与反应原料、反应产物能得到有效分离，解决了催化剂固定及细粉的回收问题；另外可以防止甲醛在反应器中聚合造成设备堵塞，适合于大型工业化生产。
【专利说明】
一种一步法直接合成聚甲氧基甲缩醛的反应器结构
技术领域
[0001]本实用新型涉及聚甲氧基甲缩醛反应器领域，具体是一种一步法直接合成聚甲氧基甲缩醛的反应器结构。
【背景技术】
[0002]我国车用柴油质量较低，主要表现在硫含量、十六烷值和芳烃的含量上。由于油品质量差，因燃烧不完全造成机动车尾气污染严重，这也是PM2.5值较高，造成城市雾霾形成的主要因素之一。为此，我国于2013年出台了新的车用柴油标准(GB19147-2013)，但是现有的炼油工艺很难生产出符合要求的车用柴油。中国柴油全面实施国四排放标准，对油品质量的升级势在必行。
[0003]聚甲氧基甲缩醛(DMMn，n=3?8)是国际上公认的降低油耗和减少烟气排放的新型环保型燃油调和组分。DMMn作为柴油添加剂，具有以下的优点:(I)具有良好的燃料性能:十六烷值高，氧含量高，使其燃烧充分，残留少。添加20%的这种含氧化物，烟度最高可降低80%?90%，N0x可以降低50%，热效率也较高；(2)有较好的发动机低温启动性能，有较好的润滑性能，可降低喷油栗、发动机缸体和连杆的磨损率，延长其使用寿命;(3)具有较好的安全性能。由于闪点高，在运输、储存、使用方面的安全性又是显而易见的；(4)易生物降解，对环境危害小;无须改动柴油机，可直接添加使用，同时无需另添设加油设备、储存设备及人员的特殊技术训练;(5)与柴油有良好的混溶性，以一定比例与柴油调和使用，可以降低油耗，因而是一种真正的绿色柴油。
[0004]DMMn合成的关键在于其反应催化剂及其反应器。DMMn合成的主要原料是甲醇和甲醛，工艺路线包括离子液体催化法、液体酸催化法、固体酸催化法等。
[0005]中国专利CN 104016838A和CN 104016839A报道的离子液体催化剂法工艺，其反应器为一带搅拌系统的釜式反应器，尽管其结构比较简单，但是由于催化剂为液相，需要额外增加设备来实现催化剂与反应产物的分离。另外由于催化剂腐蚀性强，这会造成下游设备得采用昂贵的耐腐蚀钢材料，且催化剂循环需要更多的动力消耗。类似的，美国专利US2007/0260094 Al报道的液体酸催化法制DMMn工艺，其反应也存在着与离子液体催化工艺同样的的问题。
[0006]中国专利CN104722249A报道了一种装填固体催化剂的多段式反应塔。由于反应的同时实现产物初步分离，提高了反应器的转化率，但是该反应塔及其内件结构很复杂，加工制造有困难，另外在反应塔中容易形成偏流，反应物不能均匀的分布，造成反应不均匀，在大型工业化生产中需要增加内件来解决偏流问题。
[0007]【实用新型内容】针对目前聚甲氧基甲缩醛(DMMn，n=3?8)合成反应器中存在的问题缺陷，本实用新型的目的是提供一种以甲醇和甲醛为原料一步法直接合成聚甲氧基甲缩醛的反应器结构，为中国专利CN 103848729 A所采用的固体酸催化剂工艺合成聚甲氧基甲缩醛提供一种新型的反应器。
[0008]为了达到上述目的，本实用新型所采用的技术方案为:
[0009]—种一步法直接合成聚甲氧基甲缩醛的反应器结构，其特征在于:包括竖向设置的筒体，筒体底部连通安装有反应原料进料口，筒体顶部封头上连通安装有合成粗产物出料口，筒体内从上至下设置有多段换热管束，各个换热管内分别装填有固体酸性树脂催化剂。每段反应催化剂床层对应的筒体侧壁分别设置有多个均匀分布的冷却介质入口、冷却介质出口。筒体内顶部和底部、相邻反应催化剂床层之间分别设置有水帽塔盘，水帽塔盘上均匀分布有水帽，每段反应催化剂床层下部对应的筒体侧壁上连通设置有催化剂卸料口。
[0010]所述的一种一步法直接合成聚甲氧基甲缩醛的反应器结构，其特征在于:所述筒体内顶部设置有丝网。
[0011]所述的一种一步法直接合成聚甲氧基甲缩醛的反应器结构，其特征在于:所述反应原料进料口设置有预分布器。
[0012]所述的一种一步法直接合成聚甲氧基甲缩醛的反应器结构，其特征在于:所述筒体内每段换热管束由多个换热管组成，各个换热管内分别装填有固体酸性树脂催化剂，以构成反应催化剂床层。
[0013]所述的一种一步法直接合成聚甲氧基甲缩醛的反应器结构，其特征在于:每段反应催化剂床层中，换热管通过换热管管板固定在设备筒体内部。换热管束中各个换热管形成的空隙之间设置有挡板，挡板为圆盘-圆环形或者弓形折流板。
[0014]所述的一种一步法直接合成聚甲氧基甲缩醛的反应器结构，其特征在于:筒体内顶部和底部、相邻反应催化剂床层之间分别设置有水帽塔盘，水帽以正三角形或正四边形均匀分布在水帽塔盘上，并通过水帽自身带的螺纹固定在塔盘上，水帽塔盘通过其支撑件固定在反应器筒体内。
[0015]所述的一种一步法直接合成聚甲氧基甲缩醛的反应器结构，其特征在于:每段反应催化剂床层对应的筒体侧壁上分别设置有温度计口，并插入床层不同深度处。
[0016]所述的一种一步法直接合成聚甲氧基甲缩醛的反应器结构，其特征在于:筒体上部、下部分别设置有压差计口。
[0017]所述的一种一步法直接合成聚甲氧基甲缩醛的反应器结构，其特征在于:每段反应催化剂床层所对应的筒体侧壁分别设置有甲醇冲洗口。
[0018]所述的一种一步法直接合成聚甲氧基甲缩醛的反应器结构，其特征在于:筒体底部设置有物料卸料口。
[0019]本实用新型优点为。(I)设置了反应换热管，通过冷却介质及时移走反应热，有效地控制了反应温度；(2)由于采用了水帽结构，实现了反应物料的收集与有效分布，解决了大型化生产中反应器中物流的偏流问题，返混小，便于达到较高的转化率；同时解决了催化剂固定及细粉的回收问题；(3)设置了甲醇冲洗口，防止甲醛在反应器中聚合造成设备堵塞。
【附图说明】
[0020]图1为本实用新型结构不意图。
【具体实施方式】
[0021]参见图1所示，一种一步法直接合成聚甲氧基甲缩醛的反应器结构，包括竖向设置的筒体8，筒体8底部连通安装有反应原料进料口，筒体顶部封头上连通安装有合成粗产物出料口。筒体8内从上至下设置有多段换热管9，各个换热管9内分别装填有固体酸性树脂催化剂5。每段反应催化剂床层对应的筒体8侧壁分别设置有多个均匀分布的冷却介质入口、冷却介质出口。筒体8内顶部和底部、相邻反应催化剂床层之间分别设置有水帽塔盘3，水帽塔盘3上均匀分布有水帽4，每段反应催化剂床层下部对应的筒体8侧壁上连通设置有催化剂卸料口。
[0022]筒体8内顶部设置有丝网10。
[0023]反应原料进料口设置有预分布器I。
[0024]筒体8内每段换热管束由多个换热管9组成，各个换热管9内分别装填有固体酸性树脂催化剂5，以构成反应催化剂床层。
[0025]每段反应催化剂床层中，换热管9通过换热管管板7固定在设备筒体8内部。换热管束中各个换热管9形成的空隙之间设置有挡板6，挡板6为圆盘-圆环形或者弓形折流板。
[0026]筒体8内顶部和底部、相邻反应催化剂床层之间分别设置有水帽塔盘3，水帽4以正三角形或正四边形均匀分布在水帽塔盘3上，并通过水帽4自身带的螺纹固定在塔盘3上，水帽塔盘3通过其支撑件2固定在反应器筒体内。
[0027]每段反应催化剂床层对应的筒体8侧壁上分别设置有温度计口，并插入床层不同深度处。
[0028]筒体8上部、下部分别设置有压差计口。
[0029]每段反应催化剂床层所对应的筒体8侧壁分别设置有甲醇冲洗口。
[0030]筒体8底部设置有物料卸料口。
[0031]本实用新型中，筒体的顶部可设丝网以进一步滤除催化剂细粉，防止带入下游设备中；反应原料进料口设置有预分布器。
[0032]本实用新型中，由于甲醇和甲醛溶液直接合成DMMn的反应属放热反应，为了控制反应温度，采用冷却介质通过换热管来及时移走反应热。每段反应床层对应的筒体侧壁设置了多个均匀分布的冷却介质入口和冷却介质出口，换热管间并设置了圆环-圆盘或者折流板等形式的挡板，以强化传热效果。
[0033]本实用新型中，固体酸性树脂催化剂填充在换热管中，并通过水帽拦截固定在其中。水帽具有流程面积大，耐腐蚀、容易拆卸等优点。水帽以正三角形或者正四边形均匀分布在水帽塔盘上，并通过水帽自身带的螺纹固定在塔盘上，水帽塔盘通过其支撑件固定在反应器筒体内。
[0034]本实用新型中，每段反应床层设置多组温度计口，并根据需要于不同深度插入催化剂床层，以监测反应床层温度，防止因局部换热不均匀造成床层超温。
[0035]本实用新型中，在筒体的上部及下部设有测量床层压差的压差计口，以监测反应床层压降，防止甲醛聚合堵塞设备。另外在每段反应催化剂床层所对应的筒体侧壁设置甲醇冲洗口，甲醇作为一种阻聚剂，在设备堵塞时解聚，有效地消除设备的堵塞现象。
[0036]本实用新型中，在筒体底部设物料卸料口，在装置停车时将反应器内物料排放至安全处。
【主权项】
1.一种一步法直接合成聚甲氧基甲缩醛的反应器结构，其特征在于:包括竖向设置的筒体，筒体底部连通安装有反应原料进料口，筒体顶部封头上连通安装有合成粗产物出料口，筒体内从上至下设置有多段换热管，各个换热管内分别装填有固体酸性树脂催化剂，每段反应催化剂床层对应的筒体侧壁分别连通设置有多个均匀分布的冷却介质入口、冷却介质出口，筒体内顶部和底部、相邻反应催化剂床层之间分别设置有水帽塔盘，水帽塔盘上均匀分布有水帽，每段反应催化剂床层下部对应的筒体侧壁上连通设置有催化剂卸料口。2.根据权利要求1所述的一种一步法直接合成聚甲氧基甲缩醛的反应器结构，其特征在于:所述筒体内顶部设置有丝网。3.根据权利要求1所述的一种一步法直接合成聚甲氧基甲缩醛的反应器结构，其特征在于:所述反应原料进料口设置有预分布器。4.根据权利要求1所述的一种一步法直接合成聚甲氧基甲缩醛的反应器结构，其特征在于:每段反应催化剂床层中，换热管组中各个换热管之间设置有挡板，挡板为圆盘-圆环或者弓形折流板。5.根据权利要求1所述的一种一步法直接合成聚甲氧基甲缩醛的反应器结构，其特征在于:水帽以正三角形或正四边形均匀分布在水帽塔盘上，并通过水帽自身带的螺纹固定在塔盘上，水帽塔盘通过其支撑件固定在反应器筒体内。6.根据权利要求1所述的一种一步法直接合成聚甲氧基甲缩醛的反应器结构，其特征在于:每段反应催化剂床层对应的筒体侧壁上分别设置有温度计口。7.根据权利要求1所述的一种一步法直接合成聚甲氧基甲缩醛的反应器结构，其特征在于:筒体上部、下部分别设置有压差计口。8.根据权利要求1所述的一种一步法直接合成聚甲氧基甲缩醛的反应器结构，其特征在于:每段反应催化剂床层对应的筒体侧壁分别设置有甲醇冲洗口。9.根据权利要求1所述的一种一步法直接合成聚甲氧基甲缩醛的反应器结构，其特征在于:筒体底部设置有物料卸料口。
【文档编号】B01J8/06GK205462142SQ201620026466
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2016年1月8日
【发明人】余葆如, 冯玉峰, 韩谛, 石怀兵
【申请人】东华工程科技股份有限公司