一种筛板泡罩组合板式反应塔及生产环氧氯丙烷的装置制造方法
【专利摘要】本实用新型提供一种筛板泡罩组合板式反应塔及生产环氧氯丙烷的装置，包括塔体和塔盘，塔盘由若干个筛板塔盘、泡罩塔盘组合而成；筛板塔盘上设有筛孔，筛孔的直径为3-20mm，筛孔设置倒角，倒角角度为5-85°，筛孔顶部开孔与水平线形成筛孔上部开孔角度为5-85°，筛孔顶部开孔方向在反应塔横截面投影面上呈顺时针或逆时针旋转，筛孔按照不少于三个分区进行分布，在反应塔横截面投影面各分区筛孔的开孔方向与反应器截面圆半径垂直。本实用新型的筛板泡罩组合板式反应塔及其生产环氧氯丙烷装置有效节省了传统反应釜流程的占地面积，液相反应物与气相反应物较好接触，节约反应时间，反应效率高且产率增加。
【专利说明】一种筛板泡罩组合板式反应塔及生产环氧氯丙烷的装置
【技术领域】
[0001]本实用新型属于环氧氯丙烷及二氯丙醇生产领域，尤其是涉及一种用于环氧氯丙烷生产的筛板泡罩组合板式反应塔及生产环氧氯丙烷的装置。
【背景技术】
[0002]环氧氯丙烷(别名表氯醇)，化学名为1-氯-2，3-环氧丙烷，分子式为C3H5OCl,沸点115.2°C，凝固点-57.2°C，是一种易挥发、不稳定的无色液体，微溶于水，能与多种有机溶剂混溶。
[0003]环氧氯丙烷是一种重要的有机化工原料和精细化工产品，是丙烯衍生物中的一个大品种产品，主要用于合成甘油、环氧树脂、氯醇橡胶、硝化甘油炸药等，也可用作纤维素酯、树脂和纤维素醚的溶剂；还是生产表面活性剂、增塑剂、稳定剂、胶粘剂和离子交换树脂的主要原料。在涂料、胶粘剂、增强材料、浇铸材料和电子层压制品等行业也有广泛的应用。此外，环氧氯丙烷还可用于合成表面活性剂、医药、农药、涂料、胶料、离子交换树脂等多种产品，以及用于生产化学稳定剂、化工染料和水处理剂等。
[0004]目前环氧氯丙烷的生产方法主要是丙烯高温氯化法、醋酸丙烯酯法，此两种方法均为丙烯为原料，依赖石油能源的消费。随着石油能源的进一步价格上涨和资源短缺，丙烯的原料来源和价格均受市场的影响较大。由于国际上生物柴油的兴起，大量的副产甘油引发了甘油市场的过剩。而每生产10吨生物柴油约可产生I吨的副产物甘油。生物柴油副产的甘油市场供大于求，甘油法环氧氯丙烷成为新兴环氧氯丙烷生产技术近来被广泛关注。
[0005]二氯丙醇，含2，3- 二氯-1-丙醇和1，3- 二氯-2-丙醇两种同分异构体，分子式为C3H6Cl2O，沸点174°C，无色液体微有氯仿气味，是环氧氯丙烷的生产中间产品。二氯丙醇经过与Ca(OH)2, NaOH皂化反应后，二氯丙醇会环化生成最终产品环氧氯丙烷。
[0006]
[0007]传统丙烯高温氯化法、乙酸丙烯酯法采用氯气、丙烯作为原料生产，甘油法环氧氯丙烷采用生物柴油副产甘油与无水氯化氢作为原料在氯化催化剂的作用下发生氯化反应，无水氯化氢的氯原子取代甘油上的两个羟基，反应生成二氯丙醇。与传统丙烯高温氯化法、乙酸丙烯酯法相比，具有绿色、可持续等工艺特点。
[0008]捷克化学和冶金生产联合体股份公司在专利CN1845888A中采用一步循环反应器或者级联1-5级的液体-气体型连续流动反应器反应，反应温度为70?140°C。
[0009]江苏工业学院在专利CN101007751A中采用管式反应器串联鼓泡釜式反应器进行甘油氯化反应，反应时间在6?16h，反应温度为80?140°C，反应物经过管式反应器、鼓泡反应器反应，反应生成的水与二氯丙醇、氯化氢从鼓泡塔顶蒸出。
[0010]德纳化工在专利CN10773851中的氯化反应采用釜与装有填料的喷淋反应塔串联进行，反应温度约110°C，填料的特征是喷淋反应塔填料为拉西环、鲍尔环、阶梯环、鞍形网、Θ网、波纹网、波纹填料。
[0011]中国日用化学工业研究院在专利CN101182283A中采用甘油氯化氢喷射式反应器进行循环反应，喷射反应器的停留时间在4?20h。
[0012]比利时索尔维公司在专利CN1882522中采用搅拌反应釜串联反应器进行甘油氯化反应，反应时间保证在20h以内，反应温度在60?160°C，反应在阶式反应器、至少一个板式塔和至少一个泡罩塔，或者反应器的组合装置中进行，保证反应器内的反应馏分连续或者间歇性的采出。
[0013]上述实用新型中液体-气体型连续流动反应器、氯化氢喷射式反应器、管式反应器以及装有填料的喷淋反应器能够满足增加气体和液体充分接触的要求，但是较难满足反应停留时间长的特点。釜式反应器、鼓泡反应釜能够满足反应液停留时间长的特点，但是传统的搅拌器无法满足气体、液体多级接触的要求。
[0014]工业化应用中，管式反应器在工业装置中存在反应管道较长、控温方案特殊的特点，氯化氢喷射式环流反应器由于停留时间较短，仍需配套其他型式反应器保证反应物的停留时间。
[0015]捷克化学和冶金股份有限公司和索尔维在专利中未对甘油氯化反应器的流程和型式进行特别的说明，以上专利均未对甘油氯化反应器的流程和型式进行特别的说明。
[0016]甘油氯化反应存在三个特点，一个由于甘油与氯化氢的氯化反应为气、液反应，需要保证气体和液体的充分接触，二是由于甘油氯化反应停留时间较长，通常在在20h以内，因此需要考虑反应器的体积。三是由于甘油氯化要求的温度较高，通常大于60°C，但是优选温度通常大于10(TC。高温下物料含有氯化氢、水，反应腐蚀性较强，选材方面需要注意防腐性要求。
实用新型内容
[0017]本实用新型要解决的问题是提供一种节省占地面积、强化甘油与氯化氢之间充分接触，提高气相氯化氢和液相反应物的传质的一种筛板泡罩组合板式反应塔及生产环氧氯丙烷的装置，尤其适合于甘油法生产环氧氯丙烷。
[0018]为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是:
[0019]一种筛板泡罩组合板式反应塔，包括塔体和塔盘，塔盘由若干个筛板塔盘、泡罩塔盘组合而成。塔体顶部设置至少包括一层泡罩塔盘，以增加反应液的停留时间，洗涤塔盘顶部的氯化氢气体。筛板塔盘上设有筛孔，筛孔的直径为3-20mm，筛孔设置倒角，倒角角度为5-85°，筛孔顶部开孔与水平线形成筛孔上部开孔角度为5-85°，以增强氯化氢气相与液相的传质；筛孔顶部开孔方向在反应塔横截面投影面上呈顺时针或逆时针旋转，筛孔按照不少于三个分区进行分布，在反应塔横截面投影面各分区筛孔的开孔方向与反应器截面圆半径垂直，保证氯化氢与液相之间的传质。
[0020]塔盘上至少设置一件筛板液相挡板，保证塔盘上甘油的停留时间。
[0021]相邻两块筛板塔中间设置有降液管，降液管外套有液封管，用于反应液溢流，以保证塔盘上的液相溢流，用于提高塔盘上液相甘油与气相氯化氢之间的接触时间。
[0022]塔体的底部设有若干个气体分布管，气体分布管上设有气体分布管开孔，气体分布管开孔与水平线呈0-75 °，气体分布管开孔的直径为0.5mm-20mm,替代原有反应釜搅拌器作用，强化液相甘油与气相氯化氢之间的传质。
[0023]进一步，所述塔盘通过对夹法兰固定在塔体上。
[0024]进一步，所述对夹法兰与塔盘之间设有对夹法兰垫片，两个对夹法兰通过对夹法兰固定螺栓固定，或端部拉杆固定。
[0025]进一步，所述塔盘为搪玻璃、石墨、聚四氟乙烯、四氟乙烯一全氟烷氧基乙烯基醚共聚物以及钢构内衬材质中的一种。
[0026]进一步，所述塔体为搪玻璃、石墨、聚四氟乙烯、钢衬聚四氟乙烯(Polytetrafluoroethene,简称PTFE)或钢衬四氟乙烯一全氟烧氧基乙烯基醚共聚物(Polyfluoroalkoxy,简称PFA)塔体中的一种。筛板泡罩组合板式和塔体也可以用其他耐腐蚀材质来代替，防止高温条件下，氯化氢、水腐蚀塔体和筛板泡罩组合板式，延长反应塔的使用寿命。
[0027]本实用新型还提供了一种使用如上所述的筛板泡罩组合板式反应塔的生产环氧氯丙烷的装置。该装置中反应塔塔底至少保证一定的反应物的停留时间，反应塔可多塔串联或者并联，优选为串联，总停留时间范围为2?30h，优选10h，反应压力为Ibar?IObarG,优选4barG，温度为80°C?160°C，优选110°C。反应塔之间至少包括塔底泵用于反应器塔顶物料喷淋。
[0028]反应塔至少包括外夹套或者外置循环换热器及外循环泵，用于反应物加热与冷却，优选石墨材质换热器，所述操作温度为20-200°C。反应塔至少能满足在一定压力和一定温度下进行较长时间反应，压力为常温至lObarG。
[0029]以三级筛板泡罩组合板式反应塔生产环氧氯丙烷的装置为例，但筛板泡罩组合板式反应塔串联或并联数目不限于三级，一般为1-6级。
[0030]一种生产环氧氯丙烷的装置由三级筛板泡罩组合板式反应塔串联而成，分别为一级筛板泡罩组合板式反应塔、二级筛板泡罩组合板式反应塔以及三级筛板泡罩组合板式反应塔，一级筛板泡罩组合板式反应塔的顶部设有甘油入口，底部设有氯化氢入口，一级筛板泡罩组合板式反应塔的尾部与上端通过管道连接，且管道中间设有第一循环冷却器以及甘油循环泵，且管道上端设有管道分支，管道分支与二级筛板泡罩组合板式反应塔的上端连通，一级筛板泡罩组合板式反应塔的顶端与二级筛板泡罩组合板式反应塔的底端通过管道连接；二级筛板泡罩组合板式反应塔的尾部与上端通过管道连接，且管道中间设有第二循环冷却器以及第一循环泵，且管道上端设有管道分支，管道分支与三级筛板泡罩组合板式反应塔的上端连通，以及二级筛板泡罩组合板式反应塔的顶端与三级筛板泡罩组合板式反应塔的底端通过管道连接；三级筛板泡罩组合板式反应塔的尾部与上端通过管道连接，且管道中间设有第三循环冷却器以及第二循环泵，且管道上端设有管道分支，管道分支与反应物出口连通，以及三级筛板泡罩组合板式反应塔的顶端通过管道与氯化氢出口连通。
[0031]进一步，在三级筛板泡罩组合板式反应塔的顶端与氯化氢出口连通管道上设有压力调节阀。
[0032]本实用新型使用筛板泡罩组合板式反应塔的生产环氧氯丙烷的装置结合釜式反应器与塔式反应器的特点，强化甘油与氯化氢之间气体和液体的传质，可采取多反应塔串联或者并联形式，保证较长的停留时间。
[0033]利用本实用新型的筛板泡罩组合板式反应塔及其生产环氧氯丙烷装置有效节省了传统反应釜流程的占地面积，液相反应物与气相反应物较好接触，节约反应时间，反应效
率高且产率增加。
【专利附图】
【附图说明】
[0034]图1是本实用新型中一种筛板泡罩组合板式反应塔的结构示意图；
[0035]图2是图1中” B”部分的放大结构示意图；
[0036]图3图1中A-A切向的结构示意图；
[0037]图4是图3中” A”部分的放大结构示意图；
[0038]图5是图1中C-C部分的放大结构示意图；
[0039]图6是图5中1-1’切向的结构示意图；
[0040]图7是图6中” C”部分的放大结构示意图；
[0041]图8是本实用新型中使用筛板泡罩组合板式反应塔生产环氧氯丙烷的装置的简单结构示意图；
[0042]图中:1 一级筛板泡罩组合板式反应塔；2第一循环冷却器；3甘油循环泵；4 二级筛板泡罩组合板式反应塔；5第二循环冷却器；6第一循环泵；7三级筛板泡罩组合板式反应塔；8第二循环泵；9第三循环冷却器；10氯化氢入口 ； 11甘油入口 ； 12氯化氢出口 ；13反应物出口 ； 14压力调节阀；
[0043]I’塔体；2’对夹法兰；3’对夹法兰垫片；4’塔盘；5’对夹法兰固定螺栓；6’泡罩塔盘；7’降液管；8’液封管；9’筛板塔盘；11’气体分布管；12’端部拉杆；13’气体分布管开孔；14’筛板液相挡板。
【具体实施方式】
[0044]实施例一:
[0045]如图1所示，本实用新型一种筛板泡罩组合板式反应塔，包括塔体I’和塔盘4’，塔盘由若干个筛板塔盘9’、泡罩塔盘6’组合而成。图1中在塔体顶部设置一层泡罩塔盘6’。筛板塔盘上设有筛孔(参见图6、7)，筛孔的直径为3-20mm，筛孔设置倒角，倒角角度为5-85°，筛孔顶部开孔与水平线形成筛孔上部开孔角度为5-85°。筛孔顶部开孔方向在反应塔横截面投影面上呈顺时针旋转(参见图5)，筛板板盘上筛孔按照四个分区进行分布，四个分区“I”区、“2”区、“3”区、“4”区”在反应塔横截面投影面上各分区筛孔的开孔方向与反应器截面圆半径垂直设置，各分区依次呈顺时针或逆时针方向进行设计。塔盘上设置一件筛板液相挡板14’(参见图5);塔盘上设置降液管7’，降液管7’外套有液封管8’。塔体的底部设有若干个气体分布管11’(参见图3、4)，气体分布管11’上设有气体分布管开孔13’，气体分布管开孔13’与水平线呈0-75°，气体分布管开孔的直径为0.5mm-20mm。所述塔盘通过对夹法兰2’固定在塔体上(参见图2)，所述对夹法兰与塔盘之间设有对夹法兰垫片3’，两个对夹法兰2’通过对夹法兰固定螺栓5’固定，或端部拉杆固定。
[0046]实施例二:
[0047]一种使用如上所述的筛板泡罩组合板式反应塔的生产环氧氯丙烷的装置参见图8，由三级筛板泡罩组合板式甘油氯化鼓泡反应塔串联而成，分别为一级筛板泡罩组合板式反应塔1、二级筛板泡罩组合板式反应塔4以及三级筛板泡罩组合板式反应塔7，一级筛板泡罩组合板式反应塔I的顶部设有甘油入口 11，底部设有氯化氢入口 10，一级筛板泡罩组合板式反应塔I的尾部与上端通过管道连接，且管道中间设有第一循环冷却器2以及甘油循环泵3，且管道上端设有管道分支，管道分支与二级筛板泡罩组合板式反应塔4的上端连通，一级筛板泡罩组合板式反应塔I的顶端与二级筛板泡罩组合板式反应塔4的底端通过管道连接；二级筛板泡罩组合板式反应塔4的尾部与上端通过管道连接，且管道中间设有第二循环冷却器5以及第一循环泵6，且管道上端设有管道分支，管道分支与三级筛板泡罩组合板式反应塔7的上端连通，以及二级筛板泡罩组合板式反应塔4的顶端与三级筛板泡罩组合板式反应塔7的底端通过管道连接；三级筛板泡罩组合板式反应塔的尾部与上端通过管道连接，且管道中间设有第三循环冷却器9以及第二循环泵8，且管道上端设有管道分支，管道分支与反应物出口 13连通，以及三级筛板泡罩组合板式反应塔7的顶端通过管道与氯化氢出口 12连通。在三级筛板泡罩组合板式反应塔7的顶端与氯化氢出口 12连通管道上设有压力调节阀14。
[0048]以上对本实用新型的较佳实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本实用新型的较佳实施例，不能被认为用于限定本实用新型的实施范围。凡依本实用新型申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本实用新型的专利涵盖范围之内。
【权利要求】
1.一种筛板泡罩组合板式反应塔，包括塔体和塔盘，其特征在于:塔盘由若干个筛板塔盘、泡罩塔盘组合而成；筛板塔盘上设有筛孔，筛孔的直径为3-20mm，筛孔设置倒角，倒角角度为5-85°，筛孔顶部开孔与水平线形成筛孔上部开孔角度为5-85°，筛孔顶部开孔方向在反应塔横截面投影面上呈顺时针或逆时针旋转，筛孔按照不少于三个分区进行分布，在反应塔横截面投影面各分区筛孔的开孔方向与反应器截面圆半径垂直。
2.根据权利要求1所述的一种筛板泡罩组合板式反应塔，其特征在于:所述塔盘上至少设置一件筛板液相挡板。
3.根据权利要求1所述的一种筛板泡罩组合板式反应塔，其特征在于:相邻两块筛板塔盘中间设置有降液管，降液管外套有液封管。
4.根据权利要求1所述的一种筛板泡罩组合板式反应塔，其特征在于:所述塔盘塔体的底部设有若干个气体分布管，气体分布管上设有气体分布管开孔，气体分布管开孔与水平线呈0-75°，气体分布管开孔的直径为0.5mm-20mm。
5.根据权利要求1所述的一种筛板泡罩组合板式反应塔，其特征在于:所述塔盘通过对夹法兰固定在塔体上。
6.根据权利要求5所述的一种筛板泡罩组合板式反应塔，其特征在于:所述对夹法兰与塔盘之间设有对夹法兰垫片，两个对夹法兰通过对夹法兰固定螺栓固定，或端部拉杆固定。
7.一种使用权利要求1-6任一项所述的筛板泡罩组合板式反应塔的生产环氧氯丙烷的装置，其特征在于:该装置中反应塔由多个筛板泡罩组合板式反应塔串联或者并联，优选为串联；串联或并联数目为1-6级。
8.根据权利要求7所述的一种筛板泡罩组合板式反应塔的生产环氧氯丙烷的装置，其特征在于:当串联数目为三级时，所述装置具体为:三级串联塔分别为一级筛板泡罩组合板式反应塔、二级筛板泡罩组合板式反应塔以及三级筛板泡罩组合板式反应塔，一级筛板泡罩组合板式反应塔的顶部设有甘油入口，底部设有氯化氢入口，一级筛板泡罩组合板式反应塔的尾部与上端通过管道连接，且管道中间设有第一循环冷却器以及甘油循环泵，且管道上端设有管道分支，管道分支与二级筛板泡罩组合板式反应塔的上端连通，一级筛板泡罩组合板式反应塔的顶端与二级筛板泡罩组合板式反应塔的底端通过管道连接；二级筛板泡罩组合板式反应塔的尾部与上端通过管道连接，且管道中间设有第二循环冷却器以及第一循环泵，且管道上端设有管道分支，管道分支与三级筛板泡罩组合板式反应塔的上端连通，以及二级筛板泡罩组合板式反应塔的顶端与三级筛板泡罩组合板式反应塔的底端通过管道连接；三级筛板泡罩组合板式反应塔的尾部与上端通过管道连接，且管道中间设有第三循环冷却器以及第二循环泵，且管道上端设有管道分支，管道分支与反应物出口连通，以及三级筛板泡罩组合板式反应塔的顶端通过管道与氯化氢出口连通。
9.根据权利要求8所述的一种筛板泡罩组合板式反应塔的生产环氧氯丙烷的装置，其特征在于:在三级筛板泡罩组合板式反应塔的顶端与氯化氢出口连通管道上设有压力调节阀。
【文档编号】B01J10/00GK203469970SQ201320595708
【公开日】2014年3月12日 申请日期:2013年9月24日 优先权日:2013年9月24日
【发明者】赵敏伟, 杨克俭, 李 荣, 梁军湘, 赵斌, 赵丽丽, 屈阁, 曲志桦, 彭博 申请人:中国天辰工程有限公司, 天津天辰绿色能源工程技术研发有限公司