α-氯代醋酸制备用氯气分布器的制作方法

本实用新型属于化工设备技术领域，更具体地说，是涉及一种α-氯代醋酸制备用氯气分布器。

背景技术：

目前通过氯气和冰乙酸制备α-氯代醋酸工艺中，氯气直接通入反应原料中，与反应液的接触过程不可控，导致以下两个问题：一是氯气无法与反应液充分接触，氯气吸收量少，消耗高；二是一些反应液与氯气过度接触，产生副产物二氯乙酸。为了解决第一个问题，需要增加副反应器来吸收多余氯气，增加了设备投入，最终未被吸收的氯气随尾气排出，造成了污染。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种α-氯代醋酸制备用氯气分布器，旨在解决上述现有技术中的问题，提高氯气吸收率，减少反应副产物。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：提供一种α-氯代醋酸制备用氯气分布器，包括竖直设置的转轴管和具有中空结构且与所述转轴管相连通的多个搅拌叶，所述搅拌叶沿所述转轴管长度方向设置，所述搅拌叶上设有均匀分布的气孔且自下而上的所述搅拌叶上的所述气孔的数量依次减少。

进一步地，所述搅拌叶的数量为四个，为高度依次升高的一级搅拌叶、二级搅拌叶、三级搅拌叶和四级搅拌叶。

进一步地，所述一级搅拌叶为连接于所述转轴管下端的空心圆饼状的通气盘，所述通气盘的上表面中心与所述转轴管相连通，所述气孔设于所述通气盘的下表面。

进一步地，所述气孔沿所述下表面的径向发散布置，位于同一条半径线上的所述气孔组成一排，所述气孔有10至15排。

进一步地，所述二级搅拌叶、三级搅拌叶和四级搅拌叶各包括多个空心的通气管，同一所述搅拌叶上的所述通气管位于同一平面内且一端与所述转轴管相连通另一端封闭，所述气孔沿所述通气管长度方向设置，所述二级搅拌叶、三级搅拌叶和四级搅拌叶各包含的通气管数量为6至10个。

进一步地，所述通气盘的半径与所述通气管的长度相等，所述通气盘上每排气孔的中心距为30mm至50mm，所述二级搅拌叶上的通气孔的中心距为大于50mm且不大于100mm，所述三级搅拌叶上的通气孔的中心距为大于100mm且不大于150mm，所述四级搅拌叶上的通气孔的中心距为大于150mm且不大于200mm。

进一步地，所述通气管的封闭端与反应容器的内壁之间的距离为10cm至50cm，所述通气盘的下表面与所述反应容器的底面之间的距离为20cm至50cm，所述四级搅拌叶位于反应容器中反应液液面的下方且与所述反应液液面的距离为60cm至100cm，所述一级搅拌叶、二级搅拌叶、三级搅拌叶和四级搅拌叶之间的高差相等。

进一步地，所述通气管上的气孔开口方向为斜向下，所述气孔的轴线与竖直平面间的夹角为0度至45度。

进一步地，所述气孔的孔径为5mm至15mm。

本实用新型提供的α-氯代醋酸制备用氯气分布器的有益效果在于：本实用新型α-氯代醋酸制备用氯气分布器在高度方向上沿转轴管设有多个搅拌叶，能够保证氯气与反应液充分接触，提高了氯气的吸收率；同时搅拌叶上设置的均布气孔随搅拌叶高度的增加而数量减少，能够防止高层反应液与氯气过度反应生成反应副产物。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供的α-氯代醋酸制备用氯气分布器设置于反应容器中的示意图；

图2为本实用新型实施例提供的α-氯代醋酸制备用氯气分布器包含四个搅拌叶时的结构示意图；

图3为本实用新型实施例提供的均布有气孔的通气盘下表面示意图；

图4为本实用新型实施例提供的二级搅拌叶结构示意图；

图5为本实用新型实施例提供的三级搅拌叶结构示意图；

图6为本实用新型实施例提供的四级搅拌叶结构示意图；

图7为通气管上气孔处的横截面示意图；

图8为本实用新型实施例提供的α-氯代醋酸制备用氯气分布器相关尺寸示意图。

图中：1、α-氯代醋酸制备用氯气分布器，2、反应容器，3、搅拌装置，4、气源管，11、搅拌叶，12、转轴管，13、通气管，14、气孔，21、反应液液面，111、一级搅拌叶，112、二级搅拌叶，113、三级搅拌叶，114、四级搅拌叶。

具体实施方式

为了使本实用新型所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

如图1所示，现对本实用新型提供的α-氯代醋酸制备用氯气分布器进行说明。α-氯代醋酸制备用氯气分布器1，包括竖直设置的转轴管12和具有中空结构且与转轴管12相连通的多个搅拌叶11，搅拌叶11沿转轴管12长度方向设置，搅拌叶11上设有均匀分布的气孔且自下而上的搅拌叶11上的气孔的数量依次减少。反应容器2、搅拌装置3和气源管4为现有技术中的常规设置。转轴管12与搅拌装置3密封连接，且能够在搅拌装置3的驱动下旋转；连接氯气气源的气源管4穿设于转轴管12中且其开口端伸入转轴管12的底端，处于一级搅拌叶111和转轴管12相连通之处。气源管4与转轴管12的顶端连接之处作密封处理。转轴管12与搅拌装置3和气源管4连接之处皆为密封连接，所以由气源管4通入的氯气只能从设于搅拌叶11上的气孔通出。气源管4中具有一定压力，从而保证氯气能够充满搅拌叶11中空的空间，且氯气依靠此压力从气孔中喷出，从而与反应容器2中的反应液进行反应。气源管4中的压力数值随反应容器的大小和反应液液位的不同而设置为不同数值，具体的，此压力数值可以为0.1兆帕。进行反应时，搅拌叶11在转轴管12的带动下旋转，从搅拌叶11的气孔喷出的氯气呈螺旋状上升并与反应液接触和发生反应。

本实用新型提供的α-氯代醋酸制备用氯气分布器的有益效果在于，包括均布有气孔的多个搅拌叶11，能够使氯气从多个平面上均匀喷出，从而保证反应容器中各处的反应液都能够与氯气充分接触，增大了氯气的吸收率；同时，自下而上的搅拌叶11上的气孔数量依次减少能够防止上层的反应液与氯气过度反应，从而防止反应副产物的产生。上层反应液与氯气过度反应的原因是，从下层搅拌叶11喷出但未参与反应的氯气会运动到上层反应液中，致使上层反应液中的氯气过多，从而导致反应副产物的产生，减少上层搅拌叶11上的气孔数量即可防止该问题的发生。

进一步地，如图2所示，作为本实用新型提供的α-氯代醋酸制备用氯气分布器的一种具体实施方式，搅拌叶11的数量为四个，为高度依次升高的一级搅拌叶111、二级搅拌叶112、三级搅拌叶113和四级搅拌叶114。在气源管4中的压力一定的情况下，搅拌叶11的数量过多会导致氯气过多，导致过度反应产生反应副产物，搅拌叶11的数量过少会导致氯气无法与反应液充分接触，导致氯气吸收率降低。搅拌叶11数量为四个能够保证氯气量适度，既能使氯气充分反应，又不至于使反应过度产生反应副产物。

进一步地，作为本实用新型提供的α-氯代醋酸制备用氯气分布器的一种具体实施方式，一级搅拌叶111为连接于转轴管12下端的空心圆饼状的通气盘，通气盘的上表面中心与转轴管12相连通，气孔设于通气盘的下表面，如图3所示为设有气孔的通气盘下表面的示意图，图中的小圆圈表示气孔。气源管4连接于通气盘上表面的中心处，且气源管4与通气盘的中空空间相连通。通气盘的上表面和侧面封闭，只有下表面设有气孔。一级搅拌叶111位于最下端，需要设置的气孔数量最多。通气盘的下表面面积较大，能够设置足够多的气孔。

进一步地，如图3所示，作为本实用新型提供的α-氯代醋酸制备用氯气分布器的一种具体实施方式，所述气孔沿所述下表面的径向发散布置，位于同一条半径线上的气孔组成一排，所述气孔有10至15排。相邻两排气孔的夹角相同，保证气孔均匀设置。气孔均布能够保证氯气从气孔喷出后能够均匀的散布于反应液中，保证反应液于氯气的充分接触。

进一步地，如图4至6所示，作为本实用新型提供的α-氯代醋酸制备用氯气分布器的一种具体实施方式，二级搅拌叶112、三级搅拌叶113和四级搅拌叶114各包括多个空心的通气管13，同一搅拌叶上的通气管13位于同一平面内且一端与转轴管12相连通另一端封闭，气孔沿通气管13长度方向设置，所述二级搅拌叶112、三级搅拌叶113和四级搅拌叶114各包含的通气管13的数量为6至10个，图中的小圆圈表示气孔。通气管13的数量与反应容器2的大小匹配，以保证氯气通气量适度。反应容器2的直径较大时，通气管13的数量也较多，反应容器2的直径较小时，通气管13的数量也较少。通气管13的数量一般少于通气盘上气孔排的数量，以保证自下而上气孔的数量是逐渐减少的。一般的，6至10个通气管13对应反应容器2的直径范围为2米至3.5米。

进一步地，如图3至6所示，作为本实用新型提供的α-氯代醋酸制备用氯气分布器的一种具体实施方式，通气盘的半径与通气管13的长度相等，通气盘上每排气孔的中心距S为30mm至50mm，二级搅拌叶112上的通气孔的中心距X为大于50mm且不大于100mm，三级搅拌叶113上的通气孔的中心距Y为大于100mm且不大于150mm，四级搅拌叶114上的通气孔的中心距Z为大于150mm且不大于200mm。通气盘半径与通气管13长度相等，且气孔中心距由二级搅拌叶112至四级搅拌叶114依次增大，作用为保证自下而上气孔的数量逐渐减少。同时，中心距S、X、Y和Z的大小与反应容器2的容积正相关匹配，即反应容器2的容积越大，中心距S、X、Y和Z越大，反应容器2的容积越小，中心距S、X、Y和Z越小。

进一步地，如图8所示，作为本实用新型提供的α-氯代醋酸制备用氯气分布器的一种具体实施方式，通气管13的封闭端与反应容器2的内壁之间的距离C为10cm至50cm，通气盘的下表面与反应容器2的底面之间的距离B为20cm至50cm，四级搅拌叶114位于反应容器2中反应液液面21的下方且与反应液液面21的距离A为60cm至100cm，一级搅拌叶111、二级搅拌叶112、三级搅拌叶113和四级搅拌叶114之间的高差相等。上述设置能够使气孔最大限度的分布于反应液中，确保反应液与氯气充分接触。

进一步地，如图7所示，作为本实用新型提供的α-氯代醋酸制备用氯气分布器的一种具体实施方式，通气管13上的气孔14开口方向为斜向下，气孔14的轴线与竖直平面间的夹角M为0度至45度。当气孔14的倾斜方向与搅拌方向相同时，反应液的相对流向与氯气从气孔14中喷出的方向在一定程度上相反，从而能够加剧氯气在反应液中的搅拌效果，使氯气与反应液的接触更加充分；当气孔14的倾斜方向与搅拌方向相反时，反应液的相对流向与氯气从气孔14中喷出的方向在一定程度上相同，从而能够减弱氯气在反应液中的搅拌效果，能够在一定程度上减少氯气与反应液的接触程度。在实际应用中，可根据实际情况改变搅拌方向，从而使氯气与反应液的接触程度加强或减弱。

进一步地，如图7所示，作为本实用新型提供的α-氯代醋酸制备用氯气分布器的一种具体实施方式，气孔14的孔径N为5mm至15mm。气孔14的大小与反应容器2的容积相匹配，以保证氯气通气量适度。一般的，5mm至15mm的孔径对应的反应容器2的容积为6300升至25000升。

在一个具体的实施例中，反应容器2的容积为22000升，反应容器2的直径为2.6m高度为4.7m，通气盘半径和通气管长度为90cm(通气管封闭端与反应容器2的内壁之间的距离C为40cm)，通气盘上的气孔排数量为12个，二级搅拌叶112、三级搅拌叶113和四级搅拌叶114上的通气管数量为8个，通气盘上气孔的中心距S为50mm，二级搅拌叶112的通气管13上的气孔中心距X为70mm，三级搅拌叶113的通气管13上的气孔中心距Y为110mm，四级搅拌叶114的通气管13上的气孔中心距Z为160mm，通气盘与反应容器2的底面之间的距离B为30mm，四级搅拌叶114距液面21的距离A为1米，气孔14的直径N为15mm，夹角M为45度；在反应容器2中加入冰醋酸640Kg和醋酐61Kg，混合均匀升温到110℃，本实施例中的α-氯代醋酸制备用氯气分布器通入氯气840Kg，搅拌速度为80r/min，反应18小时，制备得到含有氯乙酸和二氯乙酸的混合反应产物；对上述混合反应产物进行降温和离心处理最终得到α-氯代醋酸；取制备得到的α-氯代醋酸进行检测，α-氯代醋酸的含量为99％，二氯乙酸的含量为0.5％，氯气吸收率89.3％。

本申请的α-氯代醋酸制备用氯气分布器在高度方向上沿转轴管设有多个搅拌叶，能够保证氯气与反应液充分接触，提高了氯气的吸收率；同时搅拌叶上设置的均布气孔随搅拌叶高度的增加而数量减少，能够防止高层反应液与氯气过度反应生成反应副产物；通气管的数量、气孔的中心距和气孔直径与反应容器的容积匹配，保证通入的氯气量适度；倾斜设置的气孔与搅拌方向配合可在一定程度上加强或减弱氯气与反应液的搅拌程度，从而调节氯气与反应液的反应程度。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。