一种塔釜反应器的制作方法

1.本实用新型属于有机合成技术领域，尤其涉及一种塔釜反应器。


背景技术：

2.目前在对酯化物进行制备时，通常都是由酸类化合物和醇类化合物在催化、加热等其他条件下反应制得，例如，脂肪酸与烷基醇在催化剂的作用下，加热时发生酯化反应，产物脱水后生成脂肪酸酯。棕榈酸和异丙醇在硫酸催化的作用下受热酯化，产物脱水后获得棕榈酸异丙酯。
3.现有的脂肪酸酯生产方法是：以棕榈酸异丙酯合成为例，在带搅拌的搪瓷反应釜中投入棕榈酸、异丙醇、催化剂，然后加热升温，保持釜内温度在90℃左右并不断搅拌。但在该设备下进行的反应生产具备以下缺点：1、容积较小，所能加入的物料有限且在较小的容器内反应，其反应时长也更长；2、反应的转化率较低，若是搅拌的不充分，反应产物的质量也会较差。


技术实现要素：

4.为了解决上述的技术问题，本实用新型首先提供了一种塔釜反应器，在提高反应容积的同时能多次进行反应，同时无需考虑搅拌桨、电机等安装的问题，大大提高了反应速率和缩短反应时间。
5.为了实现上述的目的，本实用新型采用了以下的技术方案：
6.一种塔釜反应器，包括反应器本体，所述反应器本体包括反应釜和一体连接在反应釜顶端的反应塔，所述反应釜设有主进料口；所述反应塔内设有波纹载体，反应塔旁侧还设有循环导流装置，液态反应物从主进料口进入反应釜内达到预设填充量后由循环导流装置导引至反应塔内从波纹载体上方并流落回反应釜内；所述反应釜内靠近釜底位置处设有用于汽态反应物喷放的喷放管。
7.反应釜和反应塔的一体连接提高了反应器本体可供反应的容积，生产制备量可得以提高，主进料口可用于导入液态反应物，而靠近釜底位置的喷放管设置则是使得导入的汽态反应物先与液态反应物进行初反应；同时循环导流装置将反应釜釜底的液态反应物导引至反应塔内波纹载体的上方，波纹载体可延缓液态反应物下落的速度和时间，而未反应掉的汽态反应物则在向上移动的过程中和从波纹载体下落的液态反应物充分接触进行二次反应。
8.反应塔中液态反应物向下流动和汽态反应物向上流动会使反应釜内和反应塔上部之间形成压差；在该压差下，塔釜反应器内的温度可上升至100℃以上，大大提高了反应速率。
9.作为优选，所述反应器本体的高度为5-15m，反应塔的高度为反应釜高度的2-3倍，反应釜的横截面积为反应塔横截面积的2-3倍。
10.反应器本体高度的设置是为了提高反应容积的大小，而反应塔的高度高于反应釜
的高度则是为了使得液态反应物在循环导流装置的导引下从反应塔内顶部流落时可提高液态反应物流经的路径长度，从而与上升的汽态反应物更充分的接触。
11.作为优选，所示循环导流装置包括循环泵和两根导引管，所述循环泵通过两导引管分别连通反应釜底部和反应塔侧壁于波纹载体上方对应位置处。
12.作为优选，所述导引管连接反应塔侧壁于波纹载体上方对应位置处的这一端延伸至反应塔内并连接有喷头。
13.在对液态反应物进行导引时，通过循环泵的抽取使得反应釜釜底的液态反应物通过导引管被泵送至反应塔内波纹载体的上方，通过喷头的喷淋使得液态反应物可覆盖波纹载体的上方，液态反应物在下落的过程中和上升的汽态反应物充分接触反应。
14.作为优选，所述喷放管固定反应釜内侧壁上且没入到液态反应物中，所述喷放管于其圆周方向上还设有若干朝向喷放管中部轴线方向的斜孔。
15.作为优选，所述喷放管为方形结构，斜孔布置于喷放管相对置的内壁上。
16.作为优选，所述喷放管为圆环形结构，斜孔布置于喷放管的底部，喷放管于斜孔处设有多个直径小于喷放管的增压管，所述增压管的端部还设有喇叭口。
17.喷放管的作用是为了便于从外部导引进汽态反应物的，汽态反应物在充满喷放管时可通过增压管向导入液态反应物内，增压管的直径小于喷放管，因此汽态反应物时在进入增压管后压强会变大，进而喷放时可搅动翻腾更多的液态反应物，喇叭口的设置也是为了能够使汽态反应物在喷放出时能接触到更多的液态反应物，从而反应更加充分和快速。
18.与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：
19.1、通过反应釜和反应塔的集成设置使得反应容积大大提高，并且节约占用的场地面积，通过循环导流装置将液态反应物导引至反应塔内下落与上升的汽态反应物进行二次反应也缩短了反应时间和提高反应效率，且反应塔中液态反应物向下流动和汽态反应物向上流动会使反应釜内和反应塔上部之间形成压差；在该压差下，塔釜反应器内的温度可上升至100℃以上，也进一步提高了反应速率。
20.2、可于反应釜和反应塔内进行多次反应且将汽态反应物搅动翻腾液态反应物代替传统搅拌的方式，进一步保证了充分反应。
21.喷放管的设置也使得在初反应时，汽态反应物能够使液态反应物搅动翻腾进而充分接触，提高反应速率。
附图说明
22.图1是本实用新型中反应器本体结构示意图；
23.图2是本实用新型中喷放管的结构示意图；
24.图3是本实用新型中喷放管的正视图；
25.图4是本实用新型中填料载体结构示意图。
26.附图说明：1、反应器本体；101、反应釜；102、反应塔；103、主进料口；2、循环泵；201、导引管；3、喷放管；301、增压管；302、喇叭口；4、波纹载体；5、喷头；6、储料槽；7、加热器；8、冷凝器；9、脱水分离器；10、除雾网。
具体实施方式
27.下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做一个详细的说明。
28.本实施例中，具体公开了一种塔釜反应器，如图1-4所示，其具体结构包括反应器本体1，所述反应器本体1包括反应釜101和一体连接在反应釜101顶端的反应塔102，所述反应釜101设有主进料口103；所述反应塔102内设有波纹载体4，反应塔101旁侧还设有循环导流装置，液态反应物从主进料口103进入反应釜101内达到预设填充量后由循环导流装置导引至反应塔102内从波纹载体4上方并流落回反应釜101内；所述反应釜101内靠近釜底位置处设有用于汽态反应物喷放的喷放管3。
29.传统的反应用的釜体积较小，且通过搅拌的方式进行混合，但由此酯化反应速率较慢，而本实施例中的反应器本体1是将反应塔102集成于反应釜101上形成的，所述反应器本体1的高度为5-15m，反应塔102的高度为反应釜101高度的2-3倍，反应釜101的横截面积为反应塔102横截面积的2-3倍。不仅体积增大而且通过将汽态反应物的加入搅动液态反应物代替了传统的搅拌桨搅拌的方式，经过多次反应使得反应更加充分，汽态反应物的搅动也节约了能耗。其中反应塔102的高度大于反应釜101的高度，使得液态反应物流经的路径更长，从而汽态反应物接触更充分。
30.以下以棕榈酸异丙酯合成为例，棕榈酸和异丙醇在硫酸催化的作用下受热酯化成棕榈酸异丙酯，共沸物是一种在该酯化反应生成的水与异丙醇形成的产物，其中水含量为12.1%，异丙醇为87.9%，因其对反应物的转化率有一定影响，因此需要在制备过程中将其移出。
31.在生产时将棕榈酸先从主进料口103进入到反应釜101内达到预设的添加量后，然后将与棕榈酸反应的异丙醇从储料槽6在导入反应釜101内前先通过加热器7加热汽化成汽态反应物，将该汽态反应物通过喷放管3导入到反应釜101内；为保证汽态反应物和棕榈酸能充分接触，将喷放管3设置在反应釜101靠近釜底位置处以浸没到棕榈酸中，从而使棕榈酸涌动与之充分接触进行初反应。
32.在初反应进行的同时，循环导流装置将反应釜101内的棕榈酸导引至反应塔102内波纹载体6的上方，然后使其下落通过波纹载体6，而通常为保证棕榈酸能被反应完全，都是通入过量的汽态反应物，初反应后未被反应掉的汽态反应物会上升通过波纹载体6，波纹载体6可延缓液态反应物下落的速度和时间，因此在汽态反应物上升的过程中可与之充分接触进行二次反应。同时，反应塔102中棕榈酸向下流动和汽态反应物向上流动会使反应釜101内和反应塔102上部之间形成压差；在该压差下，反应器本体1内的温度可上升至100℃以上，大大提高了反应速率；为现有生产方式时长的20%-30%，极大的缩短了反应时间。
33.在反应塔102内顶部还设有除雾网10，反应之后生成的酯化物会被除雾网10隔离下来，而汽态反应物和酯化反应中产生的共沸物则可通过除雾网10后由反应塔102的出口排出。
34.排出后的汽态反应物和共沸物通入到冷凝器8中进行冷凝，冷凝后的一部分可通入到反应塔102内顶部控制顶部的温度为80.5℃，剩下的部分则继续通入到脱水分离器9中脱水处理后再导入到储料槽6内，形成循环利用。
35.如图1所示，所示循环导流装置包括循环泵2和两根导引管201，所述循环泵2通过两导引管201分别连通反应釜101底部和反应塔102侧壁于波纹载体6上方对应位置处。
36.所述导引管201连接反应塔102侧壁于波纹载体6上方对应位置处的这一端延伸至反应塔102内并连接有喷头7。
37.对棕榈酸的导引的过程为：循环泵2通过连通在反应釜101底部的导引管201抽出然后泵送至反应塔102内，并通过喷头7将棕榈酸喷淋到波纹载体6的上表面从而使得汽态反应物进入反应釜101内时，反应塔102于波纹载体6位置处和反应釜101内与反应塔102内顶部形成压差，喷头7位置处与反应釜101和反应塔102连接处的压差为0.025-0.075mpa。
38.所述喷放管3固定反应釜101内侧壁上且没入到液态反应物中，所述喷放管3于其圆周方向上还设有若干朝向喷放管3中部轴线方向的斜孔。
39.所述喷放管3可为方形结构，斜孔布置于喷放管3相对置的内壁上。
40.斜孔的设置可使得汽态反应物斜喷入棕榈酸中，形成如图3中l所示的棕榈酸搅动翻腾的路径，从而使得二者可混合的更加均匀充分。
41.如图2-3所示，所述喷放管3也可为圆环形结构，斜孔布置于喷放管3的底部，喷放管3于斜孔处设有多个直径小于喷放管3的增压管301，所述增压管301的端部还设有喇叭口302。
42.在将汽态反应物通入到棕榈酸中时，通过喷放管3上倾斜设置的增压管301进行喷放，搅动翻腾液态反应物使得反应更加充分快速，液态反应物被搅动的方向如图3所示，图中l即为液态反应物被搅动的方向和路径；汽态反应物先导入到喷放管3内由于增压管301的直径小于喷放管3，因此在导入到增压管301内时，压强会增大，此时形成一级汽柱，一级汽柱先带动喇叭口302内的棕榈酸进行搅动形成二级汽柱，二级汽柱从喇叭口302喷放出时对液态反应物的搅动翻腾更加剧烈，而喇叭口302也可提高和液态反应物的接触面积从而搅动更多的液态反应物。
43.本说明书中所描述的以上内容仅仅是对本实用新型所作的举例说明。本实用新型所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离本实用新型说明书的内容或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本实用新型的保护范围。