一种制备四氢呋喃的专用反应釜的制作方法

本实用新型属于化工领域，具体是一种制备四氢呋喃的专用反应釜。

背景技术：

四氢呋喃是一种重要的有机合成原料，并且是性能优良的溶剂，有“万能溶剂”之称，对许多有机物和无机物有优良的溶解性，溶解除聚乙烯、聚丙烯及氟树脂以外的所有化合物，特别适用于溶解丁苯胺、聚氯乙烯、聚偏氯乙烯，广泛地用作表面涂料、防腐涂料、印刷油墨、磁带和薄膜涂料的溶剂，并用作反应溶剂，用于电镀铝液时可任意控制铝层厚度且光亮。在由1,4-丁二醇催化脱水制备四氢呋喃的过程中，会因为原料中的杂质和副反应产生少量杂质，杂质累积导致催化剂活性下降，必须控制含量。1,4-丁二醇脱水生成的四氢呋喃沸点很低（66℃），很容易汽化，汽化过程中容易形成雾沫夹带现象，将未反应的1,4-丁二醇和杂质带到反应釜外面，这是不希望发生的。1,4-丁二醇脱水生成四氢呋喃所用的催化剂，是一种强度较低的催化剂，如果配备机械搅拌器，很容易对催化剂的结构造成破坏，而如果不搅拌，催化剂也会因为局部过热而导致失效，从而无法满足工艺要求。中国专利文献CN104772099A，于2015年7月15日公开了“加热反应釜”，具有釜体、釜盖、冷却盘管、搅拌器和电机；所述釜盖与釜体密闭连接；所述冷却盘管设置在釜体内；所述搅拌器设置在釜体内，且其中轴线与釜体中轴线重合；所述电机的转轴与搅拌器相连接；还具有加热炉装置；所述加热炉装置呈圆柱形，且包覆在釜体外壁上。该申请人宣称，采用釜体外部包覆加热装置，避免加热装置占用釜体内部空间，同时达到较好的加热效果。该技术就是目前典型的带加热反应功能的容器，从前面的分析来看，其显然无法满足四氢呋喃的生产工艺特点。

技术实现要素：

基于以上问题，本实用新型提供一种制备四氢呋喃的专用反应釜，将热源直接置于釜心，不再需要搅拌桨，可以保持催化剂的完好，同时又能提供很好的加热效果。

为了实现发明目的，本实用新型采用如下技术方案：一种制备四氢呋喃的专用反应釜，包括立式的釜体，还设有集成加热器；集成加热器的本体为U形的金属管，金属管贯通釜体的下方侧壁，水平向的伸入釜体内，暴露在釜体外的两端与蒸汽管连接。

本方案设计的制备四氢呋喃的专用反应釜，釜体采用立式布局，一般可以使用圆柱形或者多棱柱形的釜体。在釜体的下方设有集成加热器。集成加热器的主体是U形的金属管，可以是单根，也可以是并联的多根，金属管的两端与蒸汽管连接。金属管横置的从釜体侧壁贯通的伸入釜体内，正好处于釜体内待加热物料的中心区域。蒸汽从金属管的一端进入，隔金属管壁与物料进行热交换后，冷凝水从金属管的另一端流出。这样的设计，可以使热交换直接发生在待加热物料的中心区域，使加热效率更高，所需时间也更短。

作为优选，釜体内侧的底部设有气体分布器，气体分布器为水平布设的管，上有若干气孔；气体分布器的开口设于釜体外。由于1,4-丁二醇催化脱水生产四氢呋喃的催化剂不宜采用桨叶搅拌，因此本方案在釜体内设计了气体分布器。气体分布器是一个水平设置的通气管，进气端设于釜体外，管身上设有若干气孔。通过向气体分布器的进气端持续灌注惰性气体，就可以使气体从管身的气孔中溢出，形成气泡，从物料下方上浮至物料顶面。在气泡的上浮过程中，带动周边的物料上升，形成对液体物料的搅动。由于气泡的物理特性，不会对混合在物料中的催化剂造成撞击破坏，因此既可以很好的实现搅拌效果，又可以避免损伤催化剂。

作为优选，所述气体分布器包括平行设置的两条长管和两端分别与两长管中部连接的短管，长管与短管连接成H形，气孔设于长管上，开口方向向外；还设有两块隔离板，隔离板的设置方向为竖直向，长度方向与长管平行；隔离板与长管一一对应，且隔离板的下端紧贴在对应长管的上方；U形的金属管位于两隔离板之间。在本技术方案中，将气体分布器的形状确定为H形，H形的两长管上设置气孔，并且在H形的两长管上方设置了竖直向的隔离板，两隔离板之间为集成加热器的金属管，从而将釜体内隔离板所在区域分隔成设有金属管的内侧和靠近釜体侧壁的外侧。气孔中喷出的气泡仅可由外侧上浮，从而带动物料的运动方向为环绕隔离板和气体分布器的单循环，使物料的混合搅拌效果和加热效果更加优化。

作为优选，还设有釜顶填料区；釜顶填料区为竖直的圆桶形，侧壁和顶面密封，底部与釜体顶部连通；釜顶填料区的顶部设有气态物料出口，侧壁设有冷凝液回流口；釜顶填料区内填充有抑制物料雾沫的填料。四氢呋喃和水受热汽化过程中，容易形成雾沫，雾沫会夹带未反应的1,4-丁二醇和杂质到下一工段，影响四氢呋喃的纯度和造成原料的损失。本方案提供了抑制雾沫的方案。在釜体的顶部设计了一个圆桶形的釜顶填料区，侧壁和顶面都是封闭的，仅底面与釜顶连接。釜顶填料区内填充有抑制雾沫的填料。在釜顶填料区的顶面设计有气态物料出口，供汽化的物料逸出。在釜顶填料区的侧壁设计有冷凝液回流口，以便从气态物料出口逸出的部分气体在经过外置的冷凝装备冷凝成液态后重新回流至釜体内。这样的操作类似精馏，可以有效的减少溜出物中杂质和1,4-丁二醇的带出，降低后续工艺的处理难度和物料的损失。

作为优选，物料进口设于釜体侧壁的上方；物料进口与进料管的上端连接，进料管的主体竖直设置，下端水平开口于集成加热器本体的上方。将进料管的下端水平开口于集成加热器本体的上方，可以使加料平缓，避免激流冲击人为导致雾沫产生。

作为优选，金属管外设有散热翅片。这样可以提高热交换效率，进一步压缩加热时间。

综上所述，本实用新型的有益效果是：将热源直接置于釜心，不再需要搅拌桨，可以保持催化剂的完好，同时又能提供很好的加热效果。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图。

图2是图1的俯视图。

图3是气体分布器的俯视图。

图4是釜体内物料循环加热示意图。

其中：1釜体，2集成加热器，3金属管，4气体分布器，5隔离板，6釜顶填料区，7气态物料出口，8冷凝液回流口，9物料进口，10进料管，11残液排放口，12人孔，13催化剂加料口，14催化剂排出口。

具体实施方式

如图1、图2所示的实施例，为一种制备四氢呋喃的专用反应釜。本制备四氢呋喃的专用反应釜的釜体1为圆桶形，采用立式结构。在釜体的中下部设有集成加热器2。集成加热器的本体为U形的金属管3，金属管贯通釜体的下方侧壁，水平向的伸入釜体内，暴露在釜体外的两端与蒸汽管连接，以导入蒸汽导出冷凝水。金属管外设有散热翅片。釜体内侧的底部设有气体分布器4，气体分布器为水平布设的管，上有若干气孔；气体分布器的开口设于釜体下端，可以向内灌注惰性气体。如图3所示，本例中，气体分布器包括平行设置的两条长管和两端分别与两长管中部连接的短管，长管与短管连接成H形，气孔设于长管上，开口方向向外。还设有两块隔离板5，隔离板的设置方向为竖直向，长度方向与长管平行；隔离板与长管一一对应，且隔离板的下端紧贴在对应长管的上方；集成加热器的U形的金属管位于两隔离板之间。

在釜体的顶部设有釜顶填料区6。釜顶填料区为竖直的圆桶形，侧壁和顶面密封，底部与釜体顶部连通；釜顶填料区的顶部设有气态物料出口7，侧壁设有冷凝液回流口8；釜顶填料区内填充有抑制物料雾沫的填料。

物料进口9设于釜体左侧壁的上方；物料进口与进料管10的上端连接，进料管的主体竖直设置，下端水平开口于集成加热器本体的上方。

催化剂加料口13位于釜体右侧肩部；催化剂排出口位于釜体底部中心点左侧；处理完毕的物料残液由釜体下方右侧的残液排放口11排出。釜体侧壁的中上部还设有人孔12，可在必要时供操作人员进出。

本例的制备四氢呋喃的专用反应釜，在放置好催化剂后，1,4-丁二醇从物料进口进入，开通蒸汽后集成加热器对釜体内的物料进行加温，在催化剂的作用下，1,4-丁二醇脱水生成四氢呋喃和水。同时惰性气体从釜体下端的气体分布器的开口持续注入，由气体分布器上的气孔溢出，形成气泡，由物料的下方上浮到液面。如图4所示，气泡的不断涌出、上升，带动物料形成了环绕隔离板和气体分布器的长管的循环，在该循环过程中，物料充分和催化剂混合、反应，受到集成加热器的U形金属管的充分加热，汽化后的物料经过釜顶填料区后从气态物料出口逸出，进入到下一个工段。

在整个制备四氢呋喃的过程中，物料仅在气泡的推动下形成充分有序的搅动，不会损伤催化剂；集成加热器的U形金属管横向伸入到釜体的中心，直接对物料中心进行加热，效果更好时间更节约。