[發明專利]一種具有外循環設備的反應裝置及其控制反應過程的方法

無效

• 申請號: 200710120121.X
• 申請日: 2007-08-09
• 公開（公告）號: CN101362070A
• 公開（公告）日: 2009-02-11
• 發明（設計）人: 時文藝;姚蔚明;鄭連仲;史佳林
• 申請（專利權）人: 宏大化纖技術裝備有限公司
• 主分類號: B01J14/00
• 分類號: B01J14/00;B01J19/00;B01J19/18
• 代理公司: 北京安信方達知識產權代理有限公司
• 代理人: 龍洪;霍育棟

技術領域

本發明涉及一種化學工程領域的反應裝置，尤其涉及一種具有外循環設備的反應裝置及利用其控制反應過程的方法。

背景技術

化工生產或實驗過程中的液相反應經常會伴隨著較為劇烈的吸熱或者放熱現象，并且隨著反應的進行，反應體系的粘度會在很大范圍內變化，這樣，為了保證反應的順利進行，就需要對反應的溫度進行控制并對物料進行有效攪拌，而如何有效控制反應體系的溫度及物料的攪拌效果，是化工生產或實驗必須考慮的問題。

對于反應伴隨劇烈的吸熱或放熱現象的情況，為了對反應的溫度進行控制，一般采用的方法為：在釜外設置夾套，通過夾套內的冷或熱介質的循環來進行溫度控制，或者通過釜頂冷凝回流及釜內構件熱交換等進行反應溫度控制。對于換熱量很大的化學反應，這些控溫手段交換熱量的能力有限，并且限制了反應裝置的放大，影響了生產規模。

當反應過程中體系粘度在較大范圍內變化的情況下，為了使反應順利進行，一般采用多釜流程，同時選擇適合的攪拌裝置分別對多釜進行控制。這種多釜的裝置雖然能夠進行有效的物料攪拌，但生產裝置的成本和維護費用顯著增加。

而對于具有上述兩種情況的反應，即反應過程中伴隨大的熱量交換同時反應體系粘度在較大范圍內變化，只有采用小規模反應裝置或多釜流程進行生產。而多釜結構及控制反應過程的方法同樣存在結構復雜，生產成本和維護費用高的問題。

綜上所述，現有技術中對反應過程中伴隨劇烈的吸熱或者放熱現象的情況的反應設備及處理手段，其交換熱量的能力有限，而對于反應過程中體系粘度在較大范圍內變化的情況所采用的多釜流程又具有裝置成本增加的弊端。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種具有外循環設備的反應裝置及利用其控制反應過程的方法，用于在反應過程中伴隨劇烈的吸熱或者放熱現象的情況下，增加換熱效率，保障反應的順利進行。

為了解決上述技術問題，本發明提供了一種具有外循環設備的反應裝置，包括反應釜，所述反應裝置還包括：流體輸送設備和換熱器，所述流體輸送設備一端通過管道與所述反應釜下部連接，另一端與通過管道與所述換熱器入口連接，所述換熱器出口通過管道與所述反應釜的上部連接，構成反應物的外循環通道。

優選的，所述反應釜還包括釜外夾套，所述釜外夾套內設有夾套內折流擋板。

優選的，所述換熱器出口與反應釜上部連接的管道上設有氮氣入口。

優選的，所述反應釜內設有攪拌槳，所述攪拌槳包括：錨式、框式或螺帶式攪拌槳；和/或所述反應釜內設有釜內折流擋板。

優選的，所述流體輸送設備包括：離心泵、軸流泵或漩渦泵。

優選的，所述外循環通道的總容積不大于反應物總量的三分之一。

為了解決上述技術問題，本發明還提供了一種控制反應過程的方法，用于控制反應釜內進行的液相反應，所述方法包括以下步驟：

(1)反應物各組分投料到反應釜后，在反應釜外的換熱器內通入冷或熱介質；

(2)開啟流體輸送設備，通過反應釜外流體輸送設備對反應物進行混合攪拌的同時將反應釜內反應物輸出到換熱器；

(3)反應物在換熱器中進行換熱后，借助于流體輸送設備的動力，經由換熱器出口的管道，從反應釜的上部返回反應釜內。

進一步的，所述方法還包括以下步驟：

(4)吸熱或放熱高峰之后，停止流體輸送設備的運轉。

進一步的，在步驟(1)中還包括：同時在釜外夾套內通入冷或熱介質。

進一步的，在步驟(1)中還包括：使攪拌槳開始轉動，利用攪拌槳對反應物進行攪拌。

進一步的，在步驟(4)中還包括，減小攪拌槳的轉動速度。

進一步的，所述方法還包括以下步驟：

(5)從氮氣入口通入氮氣，將換熱器及管道中殘留的反應物壓回反應釜內，在反應釜內完成后續反應。

進一步的，在反應過程中保持流體輸送設備和換熱器及釜外管道內的反應物量不大于反應物總量的三分之一。

采用本發明的具有外循環設備的反應裝置及其控制反應過程的方法對液相反應進行控制，具有反應過程換熱率高、適用反應物體系粘度范圍寬的特點，并且設備建設成本和操作費用較低。

附圖說明

圖1為本發明具有外循環設備的反應裝置結構示意圖。

具體實施方式

本發明通過在反應釜之外增加流體輸送設備和換熱器，使反應物與冷或熱介質在反應釜之外進行熱量交換，增加了換熱效率。