一种三聚氰胺高效反应器的制作方法

一种三聚氰胺高效反应器
1.技术领域
2.本发明属于化学反应器技术领域，具体涉及一种三聚氰胺高效反应器。


背景技术：

3.以熔融的尿素为原料制取三聚氰胺的过程中，主要反应过程是在具有“流化床”条件的反应器内完成。制取三聚氰胺时，将载气从反应器底部经气体分布器均匀吹入催化剂床层，使催化剂颗粒在反应器内激烈翻动呈流化态，流化态的催化剂为反应过程提供催化作用，而反应器中内的换热器为反应提供足够的热量满足反应过程的需要，最后促使尿素反应生成三聚氰胺。反应器中催化剂的流化效果是影响三聚氰胺产能的关键因素之一，催化剂流化状态提高，催化剂活性增加，能提升三聚氰胺产能，使反应器运行周期有效增加。现有的三聚氰胺反应器，由于难以确保通入载气的均匀分布，通入载气后虽然能使大部分催化剂发生翻腾，但气体分布板边角上的催化剂仍然难以与载气发生接触，导致部分催化剂的流化效果不佳，最后影响到三聚氰胺的产能。


技术实现要素：

4.本发明意在提供一种三聚氰胺高效反应器，以解决现有三聚氰胺反应器，部分催化剂的流化效果不佳，影响到三聚氰胺产能的问题。
5.为了达到上述目的，本发明的方案为：一种三聚氰胺高效反应器，包括反应器壳体、气体分布板、换热装置、原料喷射装置、气固分离装置和用于驱动气体分布板转动的驱动装置；反应器壳体的下部内固定有环形的支撑块，气体分布板转动连接在支撑块上；反应器壳体的上端连接有排气管，反应器壳体的下部连接有位于气体分布板下方的进气管；气体分布板的上表面呈上宽下窄的漏斗形，漏斗截面的下端夹角在120-170度；气体分布板内开有空腔，气体分布板的底部开有多个与空腔连通的通孔，气体分布板的上表面设有多个排气件；排气件包括下端与空腔连通的内管，内管的上端设有锥形挡罩，内管上部的侧壁上开有多个喷气孔，内管内滑动连接有堵块，堵块上设有用于使堵块封堵喷气孔的第一弹性件。
6.本方案的工作原理在于：制备三聚氰胺时，启动换热装置和驱动装置，换热装置维持反应需要的温度，而驱动装置驱使气体分布板发生转动，气体分布板上的催化剂随之一同运动。通过进气管往反应器内通入经过加热的载气，载气通过通孔进入气体分布板的空腔内，然后通过空腔进入内管中。随着通入载气量的增加，内管中的压强增大，使得堵块克服第一弹性件的作用而向上移动，喷气孔打开，载气通过喷气孔吹在催化剂上，在载气的作用下，催化剂颗粒浮起，呈流化状态。通过原料喷射装置往反应器内喷入熔融的尿素，尿素与呈流化状态的催化剂充分接触生产三聚氰胺，载气带着反应生产的产物和一部分催化剂进入气固分离装置,在气固分离装置的作用下，催化剂等固体颗粒落回反应器内，而产物随
载气通过排气管排出。
7.本方案的有益效果在于：1、在本方案中，气体分布板设置为可转动的形式，控制气体分布板上表面的形状、角度，使气体分布板发生转动时，气体分布板上的催化剂能相对均匀的被抛起，此时再加上通入的载气的作用，能使催化剂较好的悬浮起来，使催化剂有较好的流化状态，有利于尿素与催化剂充分接触，提高三聚氰胺的产能。
8.2、气体分布板转动时，通过喷气孔排出的载气在一定程度上也随气体分布板转动，载气搅动催化剂并与催化剂充分的、均匀的接触，催化剂流化状态提高、催化活性增加，从而提升了三聚氰胺产能。
9.3、设置锥形挡罩，锥形挡罩能有效避免催化剂进入内管中；设置堵块和第一弹性件，在反应器不工作时，堵块将喷气孔封堵，能有效避免催化剂进入喷气孔中将喷气孔堵塞；而需要反应器工作时，堵块能将喷气孔打开，使得载气能通过喷气孔正常排出。
10.气体分布板的上表面包括内圈部分和外环部分，内圈部分的直径为气体分布板直径的1/2-3/5；外环部分上的内管的喷气孔直径大于内圈部分上的内管的喷气孔直径。外环部分的催化剂更多的与反应器壳体的内壁接触，所处的位置相对偏僻，相比于内圈部分的催化剂，需要更多的载气才能使外环部分的催化剂呈流化状态。使外环部分上的内管的喷气孔直径大于内圈部分上的内管的喷气孔直径，增加外环部分上的载气出气量，确保内圈部分和外环部分上的催化剂均能较好的呈流化状态。
11.可选地，漏斗截面的下端夹角为150度。经研究发现，将漏斗截面的下端夹角为控制在150度，气体分布板发生转动时，气体分布板上的催化剂能够相对均匀的扩散，有效避免催化剂在离心力的作用下全部聚集在反应器壳体一侧。
12.可选地，支撑块上开有环形凹槽，气体分布板的底部设有转动连接在环形凹槽内的环形转块，环形转块上转动连接有多个滚珠，滚珠的下端与环形凹槽的底部接触。这样设置，能将气体分布板与支撑块之间的滑动摩擦转变为滚动摩擦，有效减少气体分布板和支撑块之间的磨损，并使气体分布板能更好的转动。
13.可选地，支撑块上开有储油槽，储油槽内滑动连接有活塞，储油槽内设有用于使活塞缩进储油槽内的第二弹性件；活塞上设有吸引件，气体分布板上设有能与吸引件相对的磁铁，吸引件能被磁铁吸引；支撑块上开有均与储油槽连通的进油通道和出油通道，进油通道的一端与反应器壳体连通，出油通道的一端与环形凹槽连通；进油通道上设有单向进油阀，出油通道上设有单向出油阀；反应器壳体的一侧设有用于储存润滑油的储油器，储油器的底部连接有与进油通道连通的管道。
14.反应器工作时，气体分布板会不断在支撑块上转动，在这个过程中，滚珠极易由于发热磨损导致部件失效。在本方案中，气体分布板每转动一圈，磁铁会与吸引件相对一次。当磁铁与吸引件相对时，磁铁使活塞克服第二弹性件的作用而向上运动，储油槽内的压强减少，单向进油阀打开，储油器内的润滑油通过进油通道进入到储油槽内。当磁铁逐渐远离吸引件时，磁铁对吸引件的吸力减弱直至消失，在第二弹性件的作用下，活塞向储油槽内部运动，储油槽内的润滑油被挤压，此时，单向出油阀打开，储油槽内的润滑油通过出油通道进入环形凹槽，滚珠在环形凹槽内滚动时，滚珠的表面会粘附一层油膜，油膜除了能有助于滚珠散热外，还能有效减少滚珠与环形转块之间的磨损，有效避免滚珠失效。在本方案中，
气体分布板转动的过程中，润滑油能自动定时定量的补充给滚珠，无需人为的补给，有效解放人力。
15.可选地，储油槽内设有用于防止活塞脱离储油槽的限位块。限位块的设置能确保活塞的运动符合实际需求。
16.可选地，气体分布板的侧壁上固定有齿圈，反应器壳体上开有与齿圈相对的通口；驱动装置包括齿轮和驱动齿轮转动的电机，齿轮通过通口与齿圈啮合，电机位于反应器壳体的一侧。启动电机，电机带动齿轮转动，齿轮通过齿圈驱使气体分布板发生转动。
17.可选地，原料喷射装置包括第一环形管、第二环形管和多个文丘里管，第一环形管和第二环形管位于气体分布板的上方并固定在反应器壳体的内壁上；第一环形管上连接有一端伸出反应器壳体的通气管，第二环形管上连接有一端伸出反应器壳体的通料管；文丘里管朝向气体分布板一侧倾斜，文丘里管的入口段与第一环形管连通，文丘里管的喉管段与第二环形管之间连接有连接管。需要往反应器内喷入熔融的尿素时，将通料管伸入装入熔融尿素的容器中，通过通气管往第一环形管内通入气体（可为惰性气体、载气），气体随后进入文丘里管中，气体流经文丘里管的喉管段时，喉管段处的压强变小，容器中熔融的尿素被吸入道文丘里管的喉管段处，熔融的尿素与气体高速碰撞，使得熔融的尿素变成雾状，雾状的尿素向反应器的底部下落，最终与催化剂发生接触。在本方案中，通过对原料喷射装置结构的设计能够确保喷入的尿素呈雾状，使得尿素能充分与催化剂发生接触，使尿素的转化更彻底。
18.可选地，文丘里管设有8个，8文丘里管沿第一环形管的周向均匀分布；其中4个沿第一环形管周向均匀分布的文丘里管均与反应器壳体的内壁形成10-30度的夹角，剩下4个文丘里管均与反应器壳体的内壁形成40-60度的夹角。这样设置，能使熔融的尿素喷雾与催化剂更充分更全面的发生接触，有助于提高三聚氰胺的产能。
附图说明
19.图1为本发明实施例一中一种三聚氰胺高效反应器主视方向的剖视图；图2为图1中a部分的放大图；图3为本发明实施例二中一种三聚氰胺高效反应器主视方向的剖视图。
具体实施方式
20.下面通过具体实施方式进一步详细说明：说明书附图中的附图标记包括：反应器壳体10、催化剂入口11、进气管12、排气管13、换热装置20、气固分离装置21、原料喷射装置30、通气管31、通料管32、文丘里管33、第二环形管34、连接管 35、第一环形管36、气体分布板40、空腔41、环形转块42、滚珠43、齿圈44、通孔45、磁铁46、排气件50、内管51、喷气孔52、第一弹性件53、锥形挡罩54、堵块55、支撑块60、环形凹槽61、出油通道62、单向出油阀621、进油通道63、单向进油阀631、电机70、齿轮71、储油槽80、第二弹性件81、活塞82、吸引件83、限位块84、储油器85、管道86。
21.实施例一本实施例基本如图1、图2所示：一种三聚氰胺高效反应器，包括反应器壳体10、驱动装置以及布置在反应器壳体10内的气体分布板40、换热装置20、原料喷射装置30和气固
分离装置21。反应器壳体10的上端连接有排气管13，反应器壳体10的下部连接有位于气体分布板40下方的进气管12，反应器壳体10的侧壁上连接有位于气体分布板40上方的催化剂入口11。在本实施例中，气固分离装置21为旋风分离器，旋风分离器位于反应器壳体10的上部内；换热装置20为直列管束式换热器，直列管束式换热器维持反应需要的温度；原料喷射装置30为进料喷嘴，进料喷嘴安装在反应器壳体10的侧壁上并位于气体分布板40上方。
22.反应器壳体10下部的内壁上焊接有环形的支撑块60，支撑块60上开有环形凹槽61，气体分布板40的底部焊接有转动连接在环形凹槽61内的环形转块42，环形转块42上转动连接有多个沿环形转块42周向均匀分布的滚珠43，具体的，环形转块42的下部开有滚动槽，滚珠43转动连接在滚动槽内；滚珠43的下端与环形凹槽61的底部接触。支撑块60上开有储油槽80，储油槽80内滑动且密封连接有活塞82，储油槽80内设有第二弹性件81（本实施例中的第二弹性件81为拉簧），不受其他外力作用时，在第二弹性件81的作用下，活塞82收缩在储油槽80的内部。储油槽80上部内壁的两侧上均焊接有限位块84，限位块84的设置能有效防止活塞82脱离储油槽80。活塞82上固定有吸引件83，本实施例中的吸引件83为铁块，气体分布板40上焊接有能与吸引件83相对的磁铁46，吸引件83能被磁铁46吸引。当磁铁46与吸引件83相对时，活塞82能克服第二弹性件81的作用而带动吸引件83一同向磁铁46一侧滑动。支撑块60上开有均与储油槽80连通的进油通道63和出油通道62，进油通道63的一端与反应器壳体10连通，出油通道62的一端与环形凹槽61连通。进油通道63上设有单向进油阀631，出油通道62上设有单向出油阀621，当储油槽80内的压强增大时，单向出油阀621自动打开，而当储油槽80内的压强减少时，单向进油阀631自动打开。反应器壳体10的一侧外设置有用于储存润滑油的储油器85，储油器85的底部连接有与进油通道63连通的管道86。
23.气体分布板40内开有空腔41，气体分布板40的底部开有多个与空腔41连通的通孔45。气体分布板40的上表面呈上宽下窄的漏斗形，漏斗截面的下端夹角在120-170度，在本实施例中，漏斗截面的下端夹角为150度。气体分布板40的上表面设有多个排气件50，排气件50包括下端与空腔41连通的内管51，内管51的上端固定连接有锥形挡罩54，内管51的上端侧壁上开有多个喷气孔52。内管51内滑动连接有堵块55，堵块55与锥形挡罩54之间连接有第一弹性件53（本实施例中的第一弹性件53为压缩弹簧），不受其他外力作用时，在第一弹性件53的作用下，堵块55将喷气孔52封堵。气体分布板40的上表面包括内圈部分和外环部分，内圈部分的直径为气体分布板40直径的1/2-3/5。外环部分上的内管51的喷气孔52直径比内圈部分上的内管51的喷气孔52直径大2-3mm。
24.气体分布板40的侧壁上开有形成闭环的内置槽，气体分布板40的侧壁上焊接有位于内置槽中的齿圈44，反应器壳体10上开有与齿圈44相对的通口。驱动装置包括齿轮71和电机70，齿轮71通过通口与齿圈44啮合。反应器壳体10上焊接有保护壳，齿轮71位于保护壳内，电机70的输出轴穿过保护壳并焊接在齿轮71上，电机70通过安装座固定安装在反应器壳体10的一侧上。
25.本方案的工作过程：制备三聚氰胺时，启动换热装置20和电机70，换热装置20维持反应需要的温度，而电机70通过齿轮71、齿圈44带动气体分布板40发生转动，气体分布板40上的催化剂随之一同运动。气体分布板40转动时，气体分布板40每转动一圈，磁铁46会与吸引件83相对一次。当磁铁46与吸引件83相对时，磁铁46使活塞82克服第二弹性件81的作用而向上运动，储油槽80内的压强减少，单向进油阀631打开，储油器85内的润滑油通过进油
通道63进入到储油槽80内。当磁铁46逐渐远离吸引件83时，磁铁46对吸引件83的吸力减弱直至消失，在第二弹性件81的作用下，活塞82向储油槽80内部运动，储油槽80内的润滑油被挤压，此时，单向出油阀621打开，储油槽80内的润滑油通过出油通道62进入环形凹槽61，滚珠43在环形凹槽61内滚动时，滚珠43的表面会粘附一层油膜，油膜除了能有助于滚珠43散热外，还能有效减少滚珠43与环形转块42之间的磨损，有效避免滚珠43失效。
26.通过进气管12往反应器内通入经过加热的载气，载气通过通孔45进入气体分布板40的空腔41内，然后通过空腔41进入内管51中。随着通入载气量的增加，内管51中的压强增大，使得堵块55克服第一弹性件53的作用而向上移动，喷气孔52打开，载气通过喷气孔52吹在催化剂上，在载气的作用下，催化剂颗粒浮起，呈流化状态。通过进料喷嘴往反应器内喷入熔融的尿素，尿素与呈流化状态的催化剂充分接触生产三聚氰胺，载气带着反应生产的产物和一部分催化剂进入旋风分离器,在旋风分离器的作用下，催化剂等固体颗粒落回反应器内，而产物随载气通过排气管13排出。
27.实施例二本实施例与实施例一的区别之处在于：本实施例的原料喷射装置不同于实施例一，如图3所示，在本实施例中，原料喷射装置包括第一环形管36、第二环形管34和8个文丘里管33，第一环形管36和第二环形管34位于气体分布板40的上方并焊接在反应器壳体10的内壁上。第一环形管36上连接有至少一根一端伸出反应器壳体10的通气管31，第二环形管34上连接有至少一根一端伸出反应器壳体10的通料管32。文丘里管33朝向气体分布板40一侧倾斜，文丘里管33的入口段与第一环形管36连通，文丘里管33的喉管段与第二环形管34之间连接有连接管 35。8文丘里管33沿第一环形管36的周向均匀分布，其中4个沿第一环形管36周向均匀分布的文丘里管33均与反应器壳体10的内壁形成10-30度的夹角，剩下4个文丘里管33均与反应器壳体10的内壁形成40-60度的夹角。
28.需要往反应器内喷入熔融的尿素时，将通料管32伸入装入熔融尿素的容器中，通过通气管31往第一环形管36内通入气体（可为惰性气体、载气），气体随后进入文丘里管33中，气体流经文丘里管33的喉管段时，喉管段处的压强变小，容器中熔融的尿素被吸入道文丘里管33的喉管段处，熔融的尿素与气体高速碰撞，使得熔融的尿素变成雾状，雾状的尿素向反应器的底部下落，最终与催化剂发生接触。
29.以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和本发明的实用性。