一种用于裂解反应的生产装置的制作方法

本实用新型涉及一种用于裂解反应的生产装置，特别应用于β-月桂烯的生产制备中。

背景技术：

月桂烯天然品存在于月桂叶油、酒花油和马鞭草油等中。目前月桂烯大多采用合成制得，是烃类合成香料，可用于古龙香水和消臭剂等，也是合成萜烯类合成香料如香叶醇、芳樟醇、新铃兰醛、柑青醛等的重要原料。

β-月桂烯的主要制备方法是采用β-蒎烯为原料，经过高温裂解而成，其主要产物有β-月桂烯、双戊烯、莰烯以及少量未反应的原料β-蒎烯和其它副产物。传统的生产工艺中，是对β-蒎烯先进行加热汽化，汽化后的β-蒎烯进入裂解装置裂解，之后再经过二级或者三级冷却从而获得液体产品。现有工艺中多采用间歇式生产方式，效率低且耗费人力，另外需要用到大量的蒸汽进行加热，并使用电加热裂解，裂解完后还需要使用大量的冷却水进行对产物进行冷却，其耗能高，部分没有汽化的原料β-蒎烯被当做釜残废料处理，大大影响了月桂烯的得率，另外月桂烯产品中还含有1.8-2.5％的β-蒎烯，可见，β-蒎烯原料的转化率低，月桂烯产品纯度低。此外，传统工艺中的裂解装置采用220v电压加热，其安全性低，且进料量小，生产效率低。另外，现有工艺和设备还存在着以下缺点：(1)换热装置内部结构无法拆卸，维护清洁难度大；(2)裂解管结构不合理，易导致裂解反应不充分、转化率低，生产中需采用氮气混合，同时裂解管的进料量小，生产效率低；(3)裂解管多采用220v电压加热，安全性低。

因此提供一种能够连续生产、预热效果好、原料可被充分利用、产物得率和纯度高、换热装置可拆卸方便维护、裂解管结构合理使得产物裂解充分、转换率高、进料量大、生产效率高、裂解管采用低电压有效提高了使用的安全系数的用于裂解反应的生产装置己成为当务之亟。

技术实现要素：

为了克服现有裂解反应装置原料无法实现连续化生产的缺点，本实用新型 提供了一种用于裂解反应的生产装置，具有可连续生产，生产效率高、耗费人力成本低的优点。

本实用新型的技术方案如下：

该用于裂解反应的生产装置包括加热器、换热器、裂解器、冷凝器和收集罐，所述加热器的顶端和腔体侧壁上分别设有进料口a和汽化出口a；所述换热器包括筒体和设置于该筒体内腔中的多根加热管；所述换热器的筒体一端设有进料口b，换热器的筒体另一端设有出料口b，进料口b和出料口b连通加热管内腔，筒体的侧壁上还分别设有进汽口a和出汽口a，进汽口a和出汽口a连通筒体内腔；所述汽化出口a与进料口b连接，出料口b与裂解器进口连接，裂解器出口与进汽口a连接，出汽口a与冷凝器进口连接；冷凝器出口与收集罐连接。

现有裂解反应生产工艺多采用间歇式生产方式，极其耗费人力，效率也低。本用于裂解反应的生产装置克服了其缺点，具有能够连续进行裂解反应生产、生产效率高、成本低的优点。

所述生产装置还包括汽化釜，汽化釜一端设有下料口和汽化出口b，汽化釜的另一端设有排料口，该汽化釜的外侧壁设有夹层，该夹层侧壁上分别设有进汽口b和出汽口b；所述加热器的底部还设有出料口a，该出料口a与下料口连接，汽化出口b与换热器的进料口b连接，进汽口b与换热器的出汽口a连接，出汽口b与冷凝器进口连接。

传统裂解反应生产中，部分没有被汽化的原料当做釜残废料处理，浪费了不少原料，因此，本用于裂解反应的生产装置特别在加热器和换热器之间增加了汽化釜，该汽化釜的汽化温度为240-260℃，能将加热器未能完全汽化的原料β-蒎烯继续加热汽化后经换热器送入裂解器裂解，提高了原料的使用率及产品得率。同时本汽化釜外壁还带有夹层，以供流经换热器后的裂解产物的余热得到再利用，提高了对产物的预热效率。

所述汽化釜的侧壁上还设有透明视窗。汽化效率高，且方便随时观察物料的汽化情况。

所述加热器内部沿中轴线方向从上至下依次间隔设有一个液体溢流盘和多个液体分布盘；所述液体溢流盘为边沿上翻的盘状结构，液体溢流盘紧靠进料口a的正下方设置；所述液体分布盘为上下面与外部相通透的空心圆台结构；所述液体溢流盘的直径大于进料口a的大小和液体分布盘上表面圆的直径且小 于液体分布盘下表面圆的直径。

现有用于裂解反应的生产装置的裂解反应前的预加热汽化多不充分，部分没有汽化的原料被当做釜残废料处理，使得原料利用率低，生产成本增加，且原料多混杂在产物中造成产物月桂烯产品的得率和纯度下降。因此，本用于裂解反应的生产装置对加热器进行了特别的设计，在其腔体内部沿中轴线从上至下依次间隔设有一个液体溢流盘和多个液体分布盘，物料从进料泵经进料口a进入加热器腔体后，先流到液体溢流盘中，之后溢出落到中空的液体分布盘上，并沿着加热器腔体内壁往下流，若是进料较多时，则物料在滴落过程中被从上至下的多个液体分布盘阻挡后再沿加热器腔体内壁流下。该设计增加了物料与加热器内壁的接触面，提高了加热效果。该加热器的加热汽化温度为140-165℃，真空度为0.090-0.095mpa，其加热效果好，能使物料充分汽化，基本无釜残，保证了产品得率在99.5％以上。同时该用于裂解反应的生产装置采用了换热器，充分的利用裂解完毕产物的高温热量来对汽化后的原料进行再加热，原料β-蒎烯在经过换热后，温度能达到300℃以上，大大缩短了加热的时间，实现了能源的循环使用，减少了水、电及蒸汽的用量，降低了能耗，具有生产效率高、转化率高、产物纯度高、安全性好等优点。

所述加热器的内腔直径为350-450mm，加热器内腔高度为1200-1800mm；所述液体分布盘的数量为4个，相邻两液体分布盘的相邻表面之间的距离为250-300mm；单个液体分布盘上下表面间的高度为50-70mm，单个液体分布盘上下表面圆的直径差为45-65mm，液体分布盘下表面与加热器内壁的距离为25-35mm。该加热器大小适宜，液体分布盘的数量及位置的特别设计使得原料的汽化加热效果最佳。

所述液体溢流盘下表面沿加热器中轴线方向向下延伸出一固定杆，各液体分布盘连接在固定杆上。该连接使得加热器结构更加紧凑，方便维护清洁。

所述加热器的外侧壁还设有夹套，该夹套上设有蒸汽进口和蒸汽出口。蒸汽夹套加热法，受热均匀且便于对蒸汽发生器进行维护。

所述换热器还包括的上盖、第二法兰片、物料接收槽和内牙管，所述上盖扣置于该筒体的一端，上盖包括盖体和设置于盖体和筒体之间的第一法兰片，所述加热管贯通第一法兰片并从第一法兰片一端面沿平行筒体中轴线方向向筒体内腔延伸，多根加热管相互平行排列，加热管内腔与盖体内腔连通；所述加热管远离第一法兰片的一端通过第二法兰片可拆卸连接并连通物料接收槽，内牙 管设于物料接收槽底部；所述筒体的另一端设有一法兰片，出料口b设于该法兰片上，所述内牙管可拆卸套接于该出料口b上。

该换热器的上盖与加热管连为一体，加热管与物料接收槽之间可拆卸，同时物料接收槽与内牙管连为一体，内牙管与出料口b为活动套接，大大方便了换热器内部部件的定期清洗和维护。该换热器工作时内部的温度为300-350℃。

所述换热器筒体的长度为1100-1300mm，直径为400-500mm；所述加热管为数量41根、长度750-850mm，直径15-25mm的不锈钢管；内牙管的直径为30-33mm。

该加换热器及其内部部件的参数及热管的数量均是优选值，使得换热的效能最高。

所述裂解器包括相互连接的裂解管和变压器，该裂解管为螺旋状，所述变压器为36V。

该裂解管螺旋管状的设计，大大提高了进料量、反应效率和转化率。传统的裂解装置多采用220v高电压加热，存在安全隐患，本用于裂解反应的生产装置的变压器改用低压加热，安全性能好。

与现有技术相比，本实用新型申请具有以下优点：

1)本用于裂解反应的生产装置有别与传统间歇式生产方式，实现了裂解反应的连续化生产；

2)该用于裂解反应的生产装置在加热器后特别增加了汽化釜，使得预热汽化不完全的部分β-蒎烯原料能被继续加热汽化，提高了产品得率；

3)本用于裂解反应的生产装置加热器内部设置有特别设计的液体溢流盘和液体分布盘，能对原料进行充分加热，使其汽化充分，原料利用率高，同时能减少产物中残留原料的含量，提高了产物得率(得率均≥99.4％)和纯度；

4)换热器内部的加热管与盖体为一体，加热管与物料接收槽之间可拆卸，同时物料接收槽下端的内牙管与出料口b也可拆卸，使得换热器的内部部件方便及时维护和清理；

5)裂解管采用螺旋管式设计，并采用低压加热，不仅进料量大、生产效率高、裂解充分、转化率高且安全性能好；

6)使用该用于裂解反应的生产装置生产出的β-月桂烯含量在80％以上。

附图说明

图1是本实用新型所述的用于裂解反应的生产装置的结构示意图；

图2是本实用新型所述的用于裂解反应的生产装置的加热器的结构示意图；

图3是本实用新型所述的用于裂解反应的生产装置的加热器液体分布盘的剖视图；

图4是本实用新型所述的用于裂解反应的生产装置的换热器的结构示意图；

图5是本实用新型所述的用于裂解反应的生产装置的换热器的A-A剖视图。

标号说明：

汽化釜1、加热器2、换热器3、裂解器4、冷凝器5、收集罐6、进汽口b11、出汽口b12、下料口13、汽化出口b14、排料口15、透明视窗16、进料口a21、汽化出口a22、蒸汽进口23、蒸汽出口24、液体溢流盘25、液体分布盘26、固定杆27、出料口a28、筒体31、上盖32、裂解管41、变压器42、法兰片311、进汽口a312、出汽口a313、盖体321、第一法兰片322、加热管323、第二法兰片324、物料接收槽325、内牙管326、出料口b3111、进料口b3211。

具体实施方式

下面结合说明书附图1-5对本实用新型的技术方案进行详细说明。

如图1-5所示，本实用新型所述的一种用于裂解反应的生产装置包括加热器2、换热器3、裂解器4、冷凝器5和收集罐6，所述加热器2的顶端和腔体侧壁上分别设有进料口a21和汽化出口a22；所述换热器3包括筒体31和设置于该筒体31内腔中的多根加热管323；所述换热器3的筒体一端设有进料口b3211，换热器3的筒体另一端设有出料口b3111，进料口b3211和出料口b3111连通加热管323内腔，筒体31的侧壁上还分别设有进汽口a312和出汽口a313，进汽口a312和出汽口a313连通筒体31内腔；所述汽化出口a22与进料口b3211连接，出料口b3111与裂解器4进口连接，裂解器4出口与进汽口a312连接，出汽口a313与冷凝器5进口连接；冷凝器5出口与收集罐6连接。所述生产装置还包括汽化釜1，汽化釜1一端设有下料口13和汽化出口b14，汽化釜1的另一端设有排料口15，该汽化釜1的外侧壁设有夹层，该夹层侧壁上分别设有进汽口b11和出汽口b12；所述加热器2的底部还设有出料口a28，该出料口a28与下料口13连接，汽化出口b14与换热器3的进料口b3211连接，进汽口b11与换热器3的出汽口a313连接，出汽口b12与冷凝器5进口连接。所述汽化釜 7内腔直径为550-650mm，内腔高度为750-850mm，所述汽化釜7的侧壁上还设有透明视窗76。所述加热器2内部沿中轴线方向从上至下依次间隔设有一个液体溢流盘25和多个液体分布盘26；所述液体溢流盘25为边沿上翻的盘状结构，液体溢流盘25紧靠进料口a21的正下方设置；所述液体分布盘26为上下面与外部相通透的空心圆台结构；所述液体溢流盘25的直径大于进料口a21的大小和液体分布盘26上表面圆的直径且小于液体分布盘26下表面圆的直径。所述加热器2的内腔直径为350-450mm，加热器2内腔高度为1200-1800mm；所述液体分布盘26的数量为4个，相邻两液体分布盘26的相邻表面之间的距离为250-300mm；单个液体分布盘26上下表面间的高度为50-70mm，单个液体分布盘26上下表面圆的直径差为45-65mm，液体分布盘26下表面与加热器2内壁的距离为25-35mm。所述液体溢流盘25下表面沿加热器2中轴线方向向下延伸出一固定杆27，各液体分布盘26连接在固定杆27上。所述加热器2的外侧壁还设有夹套，该夹套上设有蒸汽进口23和蒸汽出口24。所述换热器3还包括的上盖32、第二法兰片324、物料接收槽325和内牙管326，所述上盖32扣置于该筒体31的一端，上盖32包括盖体321和设置于盖体321和筒体31之间的第一法兰片322，所述加热管323贯通第一法兰片322并从第一法兰片322一端面沿平行筒体31中轴线方向向筒体31内腔延伸，多根加热管323相互平行排列，加热管323内腔与盖体321内腔连通；所述加热管远离第一法兰片322的一端通过第二法兰片324可拆卸连接并连通物料接收槽325，内牙管326设于物料接收槽325底部；所述筒体31的另一端设有一法兰片311，出料口b3111设于该法兰片上，所述内牙管326可拆卸套接于该出料口b3111上。所述换热器3筒体31的长度为1100-1300mm，直径为400-500mm；所述加热管323为数量41根、长度750-850mm，直径15-25mm的不锈钢管；内牙管326的直径为30-33mm。所述裂解器4包括相互连接的裂解管41和变压器42，该裂解管41为螺旋状，长度为8-14m，直径为0.03-0.05m，所述变压器42为36V。

实施例1

500kg含量为95.5％的β-蒎烯经进料泵进入真空度在-0.090mpa的加热器2中，汽化温度在140℃，β-蒎烯经过加热汽化后形成汽态进入换热器3进行换热，一小部分没有被汽化完全β-蒎烯进入汽化釜1中继续加热汽化，汽化釜1 温度在240℃；汽化后的β-蒎烯也进入换热器3，换热器3温度在300℃；经过高温换热后的物料再进入裂解器4的裂解管41进行高温裂解反应，裂解管41温度在480℃；裂解完毕得到的高温高含量的β-月桂烯流经换热器3及汽化釜1夹层的换热后进入螺旋板冷凝器5形成液体后流入收集罐6中。

该月桂烯产物中，β-月桂烯含量80.1％、β-蒎烯含量1.0％，双戊烯含量8.6％，其它杂质含量10.3％；β-月桂烯产量498kg，得率为99.6％。

实施例2

1000kg含量为96.0％的β-蒎烯经进料泵进入真空度在-0.093mpa的加热器2中，汽化温度在155℃，β-蒎烯经过加热汽化后形成汽态进入换热器3进行换热，一小部分没有被汽化完全β-蒎烯进入汽化釜1中继续加热汽化，汽化釜1温度在250℃；汽化后的β-蒎烯进入换热器3，换热器3温度在320℃；经过高温换热后的物料再进入裂解管4进行高温裂解反应，裂解管41温度在500℃；裂解完毕得到的高温高含量的β-月桂烯流经换热器3及汽化釜1夹层的换热后进入螺旋板冷凝器5形成液体后流入收集罐6中。

该月桂烯产物中，β-月桂烯含量80.4％、β-蒎烯含量0.8％，双戊烯含量8.6％，其它杂质含量10.2％；β-月桂烯产量994kg，得率为99.4％。

实施例3

1200kg含量为96.5％的β-蒎烯经进料泵进入真空度在-0.095mpa的加热器2中，汽化温度在165℃，β-蒎烯经过加热汽化后形成汽态进入换热器3进行换热，一小部分没有被汽化完全β-蒎烯进入汽化釜1中继续加热汽化，汽化釜1温度在260℃；汽化后的β-蒎烯进入换热器3，换热器3温度在350℃；经过高温换热后的物料再进入裂解管4进行高温裂解反应，裂解管4温度在520℃；裂解完毕得到的高温高含量的β-月桂烯流经换热器3及汽化釜1夹层的换热后进入螺旋板冷凝器5形成液体后流入收集罐6中。

该月桂烯产物中，月桂烯含量80.5％、β-蒎烯含量0.6％，双戊烯含量8.6％，其它杂质含量10.3％；月桂烯产量1195kg，得率为99.58％。

本实用新型所述的用于裂解反应的生产装置并不只仅仅局限于上述实施例，凡是依据本实用新型原理的任何改进或替换，均应在本实用新型的保护范围之内。