专利名称：一种连体单循环乙氧基化反应器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种化工反应器，尤其涉及一种连体单循环乙氧基化反应器。
背景技术：
目前国内工业上应用的杂环类加成反应设备，主要有传统搅拌釜、PRESS气雾化反 应器(外循环反应器)、管式反应器等，由于国内一般以使用环氧乙烷加成反应居多，所以习 惯称之为乙氧基化反应器。传统搅拌釜一般带框式或浆框式组合搅拌，釜体材质为不锈钢。杂环类反应单体 一般由釜底的插底管加入，降温和升温由夹套和盘管实现。生产时一般先在釜内投入低分 子量起始剂和催化剂，搅拌下升温脱水，氮气置换后在一定温度下加入杂环类单体进行反 应，熟化一定时间后中和，即得到产品。但这种搅拌釜操作时温度波动大且温度不易控制， 特别对反应放热量较大的产品不易操作；反应釜气相空间为反应死角，产品中副产物聚乙 二醇含量较高；插底管进料导致在反应釜压力突然增大时，反应物料有可能倒灌入环氧乙 烷计量罐中引起危险；另外由于搅拌时反应釜顶部机械密封的摩擦，使危险系数增高。目前 这种反应器在国内使用逐渐减少。管式反应器主要用于生产低加成数产品，如乙二醇单甲醚、乙二醇单丁醚等。设备 紧凑，产量高；但是不能生产高加成数产品。PRESS气雾化反应器(外循环反应器)是目前国内使用最多的一种乙氧基化反应 器，其由一台高效循环泵和反应釜部件组成，起始剂和催化剂的混合液由循环泵高速打至 釜顶，物料通过设置在釜顶的喷雾装置喷出，将起始剂喷成雾状，环氧乙烷由釜顶的气相加 料口加入，雾状的起始剂与气态的环氧乙烷接触后，快速进行反应，由于起始剂喷成雾状 后，反应面积大大增加，反应速度大幅提高。反应热量的导出靠循环管线上外置的换热器实 现，换热面积可根据产品不同任意进行设计，不受釜容积的限制。PRESS反应器的温度控制 较平稳，气相空间死角少，产品中聚乙二醇含量相对较低；环氧乙烷由釜顶的气相口加入， 基本杜绝了物料倒灌的危险。目前主要有PRESS第一代，立式单反应罐，但在工业生产中，使用这种PRESS第一 代，产物的单釜产量低，而且受反应釜直径的限制，釜顶喷头数量也受到限制，釜容积不能 太大，增大容积后会导致反应物反应速度下降。PRESS第二代，卧式双罐单循环，一个反应 罐为主反应器，一个为接料器，该反应器增加了产物的单釜产量，但是反应物的加成比例较 小，起始剂量大，只是对加成数小的产品较适用。在上述两代PRESS基础上，研发了 PRESS 第三代，一卧一立双反应罐双循环。卧式为主反应器，一端与立式釜相连，立式为辅助反应 器及接料器。PRESS第三代反应器的优点是单釜产量大，立式接料罐也是辅助反应器，在反 应初期，由于起始剂量较少，可以在立式接料罐内进行反应，后期可以开启卧式罐连通阀， 将卧式罐作为主反应器，将立式罐作为接料器及辅助反应器。但是在生产过程中，在卧式反 应内，物料经过与杂环类单体反应后，放出大量的反应热，由于卧式反应器的一端与立式釜 相连，物料流淌距离较长(一般都有5 8米长度)，反应热不能被及时移走，容易超温；另外由于是双循环，反应物料返混严重，导致产品分子量分布变宽。设备一般需要两台循环泵和 两个换热器，相应的阀门管线增加很多，设备投资较大。专利号ZL 200820218483. 2介绍一种单循环双反应罐的反应器，立式接料器上有 一个球形反应罐，解决了 PRESS第三代反应器的一些缺点，但是球形反应罐加工难度大，特 别是不锈钢的球体很难加工，加工费用昂贵；另外由于焊缝多，受焊接质量影响，较易导致 在反应温度剧变时出现开焊等危险。
实用新型内容本实用新型提供了一种连体单循环乙氧基化反应器，保留了 PRESS第三代反应器 的优点，通过将釜结构的合理优化，缩短物料在反应罐内的流淌时间，改善其中的物料返混 现象；达到设备制造简单，设备加工费用低，单釜产量高，产品分子量分布窄的目的。本实用新型一种连体单循环乙氧基化反应器通过以下技术方案实现其目的。一种连体单循环乙氧基化反应器，其中，由作为反应器主体的卧式反应罐和立式 接收罐以及作为共同辅助件的一台换热器和一台循环泵组成；所述卧式反应罐位于所述立 式接收罐上方；所述卧式反应罐中间部位开口，并与所述立式接收罐固定连接；所述循环 泵入口管线与所述立式接收罐底部连接；所述循环泵的出口管线经过所述换热器与所述卧 式反应罐连接。上述的连体单循环乙氧基化反应器，其中，所述卧式反应罐设有辅助换热装置。上述的连体单循环乙氧基化反应器，其中，所述立式接收罐设有辅助换热装置。上述的连体单循环乙氧基化反应器，其中，所述辅助换热装置为釜外夹套或釜外 伴管或釜外半管或釜内加盘管。上述的连体单循环乙氧基化反应器，其中，位于所述立式接收罐出口处的内壁上， 设有破漩涡装置。上述的连体单循环乙氧基化反应器，其中，所述破漩涡装置为防旋流挡板。上述的连体单循环乙氧基化反应器，其中，所述卧式反应罐的长度和高度的长径 比为1 3 :1。上述的连体单循环乙氧基化反应器，其中，所述卧式反应罐的长度和高度的优选 长径比为1 1. 5 :1。上述的连体单循环乙氧基化反应器，其中，所述卧式反应罐顶部设有反应物料加 料口。上述的连体单循环乙氧基化反应器，其中，所述卧式反应罐还设有防爆膜口、真空 管、放空管、氮气管和压力表。采用本实用新型一种连体单循环乙氧基化反应器其优点在于1.本实用新型一种连体单循环乙氧基化反应器的卧式反应罐长度短，并且是中间 开口与立式接料罐相连，大大缩短了反应物料在放热后继续在反应罐内滞留的时间，使得 物料温差缩小。2.本实用新型一种连体单循环乙氧基化反应器的反应物料为单循环，避免物料返 混，生产的产品分子量分布比用PRESS第三代反应器的窄。3.本实用新型一种连体单循环乙氧基化反应器的单釜产量大，起始剂量少，加成比例较高。4.本实用新型一种连体单循环乙氧基化反应器结构简单，只有一个循环泵和一个 换热器，减小了制造成本，使得其实用性更强。
图1为本实用新型一种连体单循环乙氧基化反应器的结构示意图。
具体实施方式
如图1所示一种连体单循环乙氧基化反应器，由作为反应器主体的卧式反应罐1 和立式接收罐2以及作为辅助件的一台换热器3和一台循环泵4组成。所述卧式反应罐1 设计为粗短形状，其长度和高度的长径比为1 3 :1，优选为1 1. 5 :1，图1中所示所述卧 式反应罐1的长度和高度的长径比为1. 5 :1，而且所述卧式反应罐1是中间开口，并通过管 道与所述立式接收罐2固定连接，这样大大缩短了物料在放热后继续在反应罐内的滞留时 间，使反应热能及时被移走，也缩小了反应物的温差，确保反应物的质量。所述循环泵4入 口管线与所述立式接收罐2底部连接；所述循环泵4的出口管线经过所述换热器3与所述 卧式反应罐1连接，这样便实现了物料的单循环反应，而且可以有效避免物料返混，提高产 品质量，而所述换热器3用于控制物料温度。在所述立式接收罐2外部还设有伴管5作为 辅助换热装置，控制所述立式接收罐2内温度，值得注意的是，该辅助换热装置还可为釜外 半管、釜外夹套或是釜内加盘管。根据物料反应的需要，所述卧式反应罐1同样可以设置这 些辅助换热装置。在所述立式接收罐2的内部，位于出口处设有一防旋流挡板6作为破漩 涡装置，用于避免产物放出时，在出口处形成漩涡，从而造成所述循环泵4汽蚀。在所述卧 式反应罐1的顶端设有反应物料加料口 7，用于添加环氧乙烷等杂环类单体气体。在所述卧 式反应器1顶端还设有氮气管9用于通入氮气、防爆膜口 8、真空管10、压力表11和放空管 12这些安全装置，用于防止反应器中压力过大而发生爆炸。使用时，先通过所述真空管10抽出反应器内的空气，并通过所述氮气管9通入氮 气，再通过所述反应物料加料口 7通入环氧乙烷等杂环类单体气体。起始剂及催化剂由所 述循环泵4入口管线上的进料口 13抽入，由所述循环泵4将物料打到所述卧式反应罐1中， 所述卧式反应罐1内的喷雾装置将起始剂喷成雾状，与之前通入的杂环类单体气体发生反 应。液化后的物料流入所述接收罐2内，在反应过程中，会产生大量的反应热，期间为了使 反应更好地进行，可以通过所述换热器3控制物料的温度，而将所述立式接收罐2外的伴管 5内通入冷却水，也可以适当降低反应器中的温度。反应结束，开启所述循环泵4出口的出 料阀门14将物料打入后处理釜进行中和等处理。本实用新型一种连体单循环乙氧基化反应器的优点是，所述卧式反应罐长度短， 并且是中间开口与立式接料罐相连，大大缩短了反应物料在放热后继续在反应罐内滞留的 时间，物料温差缩小。反应物料单循环，避免物料返混，产品分子量分布比用PRESS第三代 反应器的窄。单釜产量大，起始剂量少，加成比例较高，并且所述立式接收罐2上还加装破 漩涡装置，避免由于漩涡造成的循环泵汽蚀。应当认识到，上述的实施例仅作为本实用新型的优选的实施方式的例举而提出， 本实用新型并不仅局限于此，本领域技术人员可以实施的各种简单改进也应当落入本实用新型的保护范围内。
权利要求1.一种连体单循环乙氧基化反应器，其特征在于，由作为反应器主体的卧式反应罐和 立式接收罐以及作为共同辅助件的一台换热器和一台循环泵组成；所述卧式反应罐位于所 述立式接收罐上方；所述卧式反应罐中间部位开口，并与所述立式接收罐固定连接；所述 循环泵入口管线与所述立式接收罐底部连接；所述循环泵的出口管线经过所述换热器与所 述卧式反应罐连接。
2.根据权利要求1所述的连体单循环乙氧基化反应器，其特征在于，所述卧式反应罐 设有辅助换热装置。
3.根据权利要求1所述的连体单循环乙氧基化反应器，其特征在于，所述立式接收罐 设有辅助换热装置。
4.根据权利要求2或3任意一条所述的连体单循环乙氧基化反应器，其特征在于，所述 辅助换热装置为釜外夹套或釜外伴管或釜外半管或釜内加盘管。
5.根据权利要求1所述的连体单循环乙氧基化反应器，其特征在于，位于所述立式接 收罐出口处的内壁上，设有破漩涡装置。
6.根据权利要求5所述的连体单循环乙氧基化反应器，其特征在于，所述破漩涡装置 为防旋流挡板。
7.根据权利要求1所述的连体单循环乙氧基化反应器，其特征在于，所述卧式反应罐 的长度和高度的长径比为1 3 :1。
8.根据权利要求7所述的连体单循环乙氧基化反应器，其特征在于，所述卧式反应罐 的长度和高度的优选长径比为1 1. 5 :1。
9.根据权利要求1所述的连体单循环乙氧基化反应器，其特征在于，所述卧式反应罐 顶部设有反应物料加料口。
10.根据权利要求9所述的连体单循环乙氧基化反应器，其特征在于，所述卧式反应罐 还设有防爆膜口、真空管、放空管、氮气管和压力表。
专利摘要一种连体单循环乙氧基化反应器由作为反应器主体的卧式反应罐和立式接收罐以及作为共同辅助件的一台换热器和一台循环泵组成；所述卧式反应器位于所述立式接收罐上方；所述卧式反应罐中间部位开口，并通过管道与所述立式接收罐固定连接；所述循环泵入口通过管道与所述立式接收罐底部连接；所述循环泵的出口管线经过所述换热器与所述卧式反应罐连接。该一种连体单循环乙氧基化反应器的优点是，所述卧式反应罐长度短，并且是中间开口与立式接料罐相连，大大缩短了反应物料在放热后继续在反应罐内滞留的时间，物料温差缩小；反应物料单循环，避免物料返混，产品分子量分布比用PRESS第三代反应器的窄；单釜产量大，起始剂量少，加成比例较高。
文档编号B01J8/00GK201841006SQ20102027326
公开日2011年5月25日 申请日期2010年7月28日 优先权日2010年7月28日
发明者方剑 申请人:上海台界化工有限公司