一种连续异构反应装置的制作方法

本实用新型涉及一种连续异构反应装置，特别应用在松节油异构反应制备莰烯连续生产上。

背景技术：

莰烯是一种双环单萜烯类有机化合物，其天然存在于佛手油、香茅油、柏木油等许多香精油内，主要用作有机合成原料，可用于合成樟脑、香料、农药等。由于天然莰烯存在较少，因此，目前均是采用合成的莰烯。

目前工业上普遍制备莰烯主要是用松节油(主要成分是蒎烯)在酸性催化剂的作用下于125-140℃进行异构化，再经减压分馏得到莰烯成品。工业品莰烯含量≥95％，熔点≥45℃。但现有制备方法是采用间歇式生产，即将原料松节油、催化剂一次投入反应釜中并进行机械搅拌反应，反应合格后物料经过板框压滤机把催化剂过滤出，循环使用，并得到产物。

以上现有间歇式生产工艺存在的问题如下：1、从开始投料到反应结束过程中，流程不紧凑，耗时长，生产效率低；2、反应速度慢，采用机械搅拌，物料和催化剂混在一起，反应时间长，且催化剂需经过滤后重新投入反应釜中使用(如201210556202.5一种利用太阳能光催化制氢的反应装置中所示)；3、不方便自动化控制，主要靠人工操作，除工序繁琐、劳动强度大之外，控制精度也较差；4、安全性差：异构反应属于剧烈放热反应，一釜物料大约在8-10吨，物料反应时温度很难控制，控制不好极易发生喷料事故；5、能耗大，成本高。

因此提供一种催化剂设置合理、流程紧凑、耗时短、生产效率高、能够实现自动控制且反应控制精准、安全的连续异构反应装置己成为当务之亟。

技术实现要素：

为了克服了现有连续异构反应中物料和催化剂采用混合反应，不仅反应时间长，且反应结束后还需增加滤除催化剂的工序，导致流程不紧凑，生产效率低的缺点，本实用新型提供一种连续异构反应装置，具有流程紧凑、无需另外滤除催化剂、物料反应充分的优点。

本实用新型的技术方案如下：

一种连续异构反应装置，包括依次连接的进料泵、预热器、反应器、冷却器、产品收集罐，所述反应器为由多个首尾相接的反应柱构成的蛇形管，每个反应柱中上段内腔的上下两端分别设有一过滤网，两过滤网间的腔体内设有平行排列且沿平行腔体中轴线方向延伸的多根反应管，各反应管内填装有颗粒状催化剂，所述过滤网的网眼大小小于催化剂颗粒大小；所述反应柱的下段内腔的内壁设有多个位于下端过滤网之下且从上至下依次间隔交错由反应柱内腔内壁的左侧或右侧向相对侧方向延伸出的挡板，各挡板的宽度大于反应柱半径。

区别于传统的异构反应的间歇式生产方法，本连续异构反应装置，在每个反应柱内设置挡板，并在挡板间填充颗粒状催化剂，并通过多个反应柱首尾相连构成蛇形反应管，避免了现有将物料和催化剂流动混合反应的做法导致的反应速度慢、工序繁复、需要滤除催化剂、生产效率低的问题，也方便维修清洁。同时在反应柱的过滤网下方设置多个间隔交替的挡板，物料进料后先要经过挡板后才能与催化剂接触，减少了物料进料压力过大损坏过滤网的可能，并提高物料在反应器中的反应时间，让物料可以得到充分反应。

所述每个反应柱内设有的挡板数量为3个，相邻两挡板间距离为450-550mm。该挡板数量和间距使得物料反应效果最佳。

所述反应器总长度为35-45m，每个反应柱的长度为4.5-5.5m，每个反应柱中分布有反应管的分布段的内腔直径为270-330mm，挡板最大宽度为120-170mm；每个反应柱内设有的反应管数量为37个，长度为2-3m，且各反应管由直径22-27mm的不锈钢管构成；所述过滤网为120-170目的不锈钢过滤网。

所述反应器、反应柱大小适宜，120-170目不锈钢过滤网主要防止催化剂进入反应液中，同时催化剂的颗粒大小适宜，反应效果佳，物料反应充分。

所述每个反应柱分布有反应管的分布段的外侧壁上均设有测温装置、第一加热夹套和第二加热夹套；各个反应柱的第一加热夹套通过管道相互连通形成水加热系统，该水加热系统上设有进水口和出水口；各个反应柱的第二加热夹套通过相互连通形成蒸汽加热系统，该蒸汽加热系统上设有蒸汽进口和蒸汽出口。

测温装置感应反应柱中的反应温度变化情况，当反应温度超过设定温度，蒸汽阀门关闭，冷却水阀门打开，冷水从进水口流入第一加热夹套；当反应温度低于设定温度，反应冷却水阀门关闭，蒸汽阀门打开，蒸汽从蒸汽进口流入第二加热夹套；实现对反应柱温度的自动调控。

蒸汽加热系统的蒸汽出口与预热器相连接从而对流经预热器的反应物料进行预热，减少能耗。

所述连续异构反应装置还包括防爆罐以及多组防爆支路，各组防爆支路分别由位于两相邻反应柱之间的各连接管道连通到防爆罐，各组防爆支路上依次串接有气动阀和压力变送器。

由于催化反应特别是异构反应时，物料的反应温度很难控制，控制不好极易发生喷料事故。因此，在反应器顶部设置压力变送器、气动阀并与防爆罐相连，便于随时观察反应压力变化情况，如果反应器内反应放热严重，没有得到控制，超过设定压力，气动阀将自动打开进行泄压到防爆罐内，保证了反应的安全进行。

所述反应器设有尾气出口，该尾气出口与预热器相连接从而对流经预热器的反应物料进行预热，有效利用反应预热，节约能耗。

所述产品收集罐包括不合格产品罐和合格产品罐，不合格产品罐与进料泵进口相连接实现回收，提高物料利用率。

所述进料泵出口与预热器之间的连接管道上还设有流量计。通过对流量计的控制，可以精确控制物料如松节油的加入量，使得进料均匀稳定，提高生产效率。

所述冷却器为螺旋板冷凝器，换热面积为28-32㎡，冷凝效果好。

与现有技术相比，本实用新型申请具有以下优点：

1)本连续异构反应装置的管式反应器中一次性填装催化剂，省去催化剂过滤设备和工序，简化了生产流程，保证了连续稳定的工况，并在填充催化剂内腔下方设有多个挡板的反应柱组成，无需滤除催化剂，使得反应流程紧凑、生产效率高、反应完全、方便维护和清洁、节约了成本，淘汰了旧工艺中的机械搅拌；

2)其反应器填充催化剂段的外侧壁设有测温装置和加热夹套、进料泵出口与预热器之间设有流量计，自动调节反应温度以及进料量，控制精度高，减少了大量的人工操作以及提高了安全系数；

3)该连续异构反应装置的反应器通过压力变送器、气动阀与防爆罐连接，提高了反应的安全性，方便对事故物料的回收；

4)通过将反应器加热夹套蒸汽出口和反应尾气的余热利用，减少了蒸汽的用量，降低了能耗。

附图说明

图1是本实用新型所述连续异构反应装置的结构示意图；

图2是本实用新型所述连续异构反应装置反应柱的结构示意图；

图3是本实用新型所述连续异构反应装置反应柱的A-A剖视图。

标号说明：

进料泵1、预热器2、反应器3、冷却器4、产品收集罐5、防爆罐6、流量计7、反应柱31、过滤网32、反应管33、挡板34、尾气出口35、不合格产品罐51、合格产品罐52、测温装置311、第一加热夹套312、气动阀313、压力变送器314、第二加热夹套315、进水口3121、出水口3122、蒸汽进口3151、蒸汽出口3152。

具体实施方式

下面结合说明书附图1-3对本实用新型的技术方案进行详细说明。

如图1-3所示，本实用新型所述的一种连续异构反应装置，包括依次连接的进料泵1、预热器2、反应器3、冷却器4、产品收集罐5。所述反应器3为由多个首尾相接的反应柱31构成的蛇形管，每个反应柱31中上段内腔的上下两端分别设有一过滤网32，两过滤网32间的腔体内设有平行排列且沿平行腔体中轴线方向延伸的多根反应管33，各反应管33内填装有颗粒状催化剂，所述过滤网32的网眼大小小于催化剂颗粒大小；所述反应柱31的下段内腔的内壁设有多个位于下端过滤网32之下且从上至下依次间隔交错由反应柱31内腔内壁的左侧或右侧向相对侧方向延伸出的挡板34，各挡板34的宽度大于反应柱半径。所述每个反应柱31内设有的挡板34数量为3个，相邻两挡板34间距离为450-550mm。所述反应器3总长度为35-45m，每个反应柱31的长度为4.5-5.5m，每个反应柱31中分布有反应管33的分布段的内腔直径为270-330mm，挡板34最大宽度为120-170mm；每个反应柱31内设有的反应管33数量为37个，长度为2-3m，且各反应管33由直径22-27mm的不锈钢管构成；所述过滤网32为120-170目的不锈钢过滤网。所述每个反应柱31分布有反应管33的分布段的外侧壁上均设有测温装置311、第一加热夹套312和第二加热夹套315；各个反应柱31的第一加热夹套312通过管道相互连通形成水加热系统，该水加热系统上设有进水口3121和出水口3122；各个反应柱31的第二加热夹套315通过相互连通形成蒸汽加热系统，该蒸汽加热系统上设有蒸汽进口3151和蒸汽出口3152。蒸汽加热系统的蒸汽出口3152与预热器2相连接从而对流经预热器2的反应物料进行预热。所述连续异构反应装置还包括防爆罐6以及多组防爆支路，各组防爆支路分别由位于两相邻反应柱31之间的各连接管道连通到防爆罐6，各组防爆支路上依次串接有气动阀313和压力变送器314。所述反应器3设有尾气出口35，该尾气出口35与预热器2相连接从而对流经预热器2的反应物料进行预热。所述产品收集罐5包括不合格产品罐51和合格产品罐52，不合格产品罐51与进料泵1进口相连接实现回收。所述进料泵1出口与预热器2之间的连接管道上还设有流量计7。所述冷却器4为螺旋板冷凝器，换热面积为28-32㎡。

本实用新型所述的连续异构反应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。