一种用于聚甲氧基二甲醚合成的等温反应器的制作方法

本发明涉及化工生产工艺及设备技术领域，具体涉及一种用于聚甲氧基二甲醚合成的等温反应器。

背景技术：

在化工生产中，经常会遇见气气相、气液相、液液相反应的强放热反应，例如合成聚甲氧基二甲醚，需在催化剂作用下进行催化合成反应，此催化反应会放出大量热量，而聚甲氧基二甲醚的催化合成反应需要在90℃下才能稳定进行。目前工业上的反应器结构一般采用换热式，先反应后移热，由于采用换热反应器，反应不能在最适合的温度下反应，反应温度不易控制，且反应器中间不放置反应管，不仅浪费空间，也使得反应不充分导致产品品质下降。对现有反应器进行必要的改进，设计新的反应器，对于解决诸如控制聚甲氧基二甲醚的反应温度问题，提高产品品质，成为业界共同的课题。

技术实现要素：

发明目的：本发明针对现有反应器不能较好控制反应温度的问题，尤其是不能较好控制聚甲氧基二甲醚的反应温度问题，提出了一种用于聚甲氧基二甲醚合成的等温反应器。

技术方案：为解决上述技术问题，本发明提出了一种用于聚甲氧基二甲醚合成的等温反应器，其特征在于：包括外壳和列管，所述列管设于外壳内，所述列管内装填有固体酸催化剂，所述列管两端设有管板，所述外壳的顶端和底端分别设有原料入口和反应液出口，所述外壳上部设有循环回水口，所述外壳下部设有循环上水口，所述原料入口连接有雾化旋转喷嘴。

作为优选，所述列管的直径为4～6cm。

作为优选，所述固体酸催化剂颗粒直径为5～7mm。

作为优选，所述列管外侧设有翅片。

作为优选，所述反应液出口设有滤网。

本发明的工作原理为，用于强放热等温反应时，反应物经原料入口进入，均匀且分散的流入密集的列管中，进行催化合成反应；在反应的同时，冷却介质循环，及时取走反应热量。

有益效果：本发明将反应分散到多个点进行，密集排布的列管也增大了壳程腔体的容积，使每一根单独的列管与冷却介质充分接触，在反应的同时进行移热，实现了严格控制反应温度，操作控制简单，减少设备投资及副产物的量，提高原料收率及产品纯度。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为雾化旋转喷嘴示意图。

其中，外壳1、列管2、循环上水口3、反应液出口4、原料入口5、循环回水口6和雾化旋转喷嘴7。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本发明。

根据上述技术方案，本实施例中提出了一种用于聚甲氧基二甲醚合成的等温反应器，包括外壳1和列管2，所述列管2设于外壳1内，所述列管2内装填有固体酸催化剂，所述列管2两端设有管板，所述外壳1的顶端和底端分别设有原料入口5和反应液出口4，所述外壳1上部设有循环回水口6，所述外壳1下部设有循环上水口3，所述原料入口5连接有雾化旋转喷嘴7。相比于现有的等温反应器，本发明在反应器中心处均匀的排布列管，增加了反应面积，并且合理的安排壳程，使得每一个单独的列管都能充分接触冷却介质，更好的操控反应温度。

反应过程为，混合原料液经过雾化旋转喷嘴7进入等温反应器进行催化合成反应，混合原料液经雾化旋转喷嘴7分液后，能够均匀的流向列管2，充分利用列管2的空间，在列管2中的流化床内装配有适量的颗粒状固体酸催化剂，雾化后的原料表面积增大，能够更好的与催化剂接触，同时催化剂颗粒的直径应小于列管直径的八分之一，当颗粒过大时反应进行不充分，颗粒过小时，反应时间过短难以控制产品质量。在进行反应的同时，冷却介质经由循环上水口3进入，由循环回水口6流出，冷却介质在列管2之间流通带走反应产生的热量。最后，混合原料液经过充分反应后，得出的反应液经过反应液出口4流出。本发明结构简单，且催化剂机械损耗小，适用于大规模化工生产。

本发明特别用作聚甲氧基二甲醚催化合成反应器，该反应需要在90℃下才能稳定进行。因生产量巨大，所以应根据实际生产需求来设置混合原料的进料流量及进料压力，且混合原料通过原料入口5时的温度应当低于90℃。为了提高生产效率，本实施例选用的列管2为直径达6cm的大型列管，且径向温差不超过2～3℃，不仅增大了反应器容量，还能保证列管2传热均匀，使反应严格控制在90℃内。为了使反应充分进行，所选用的催化剂颗粒直径应当小于列管2直径的八分之一，本实施例中催化剂颗粒直径为7mm，经过大量实践表明按此比例关系进行生产，可使催化剂充分利用，与反应原料充分接触，且反应过后催化剂余渣少。考虑到生产成本，本实施例中选择水作为冷却介质，冷却水从循环上水口3进入，温度在30℃，自循环回水口6流出，温度为40℃。反应液从反应液出口4流出时温度为89℃。通过监测反应液流出时的温度来控制冷却介质的流量，实现反应器的等温操作，严格控制反应温度，减少了设备投资及副产物的量，提高了原料产率及产品纯度。本发明涉及化工生产，各部分组成部件必须具有极高的防腐性、耐磨性、稳定性、防尘性以及较低的接触热阻。

本实施例中列管2外还设有翅片，将列管2作为换热管使用，翅片增大了与冷却介质接触面积，提高换热效率，使反应在稳定的温度下进行。

由于在生产过程中，流出的反应液中可能含有大颗粒杂质，会影响后续加工，降低产品纯度，因此在反应液出口4出设有可拆卸滤网，过滤杂质。

应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。