[發(fā)明專(zhuān)利]一種有機(jī)酸中和反應(yīng)塔式反應(yīng)器及其反應(yīng)方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201510445573.X
• 申請(qǐng)日: 2015-07-27
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN105080447A
• 公開(kāi)（公告）日: 2015-11-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 鄭學(xué)明;尚會(huì)建;劉紅梅
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 河北科技大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): B01J14/00
• 分類(lèi)號(hào): B01J14/00;B01J19/00;C07C53/10;C07C51/41;C07C53/16
• 代理公司: 北京匯智英財(cái)專(zhuān)利代理事務(wù)所(普通合伙) 11301
• 代理人: 潘光興

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于化學(xué)工程領(lǐng)域，涉及一種有機(jī)酸連續(xù)中和反應(yīng)塔式反應(yīng)器及其反應(yīng)方法。

背景技術(shù)

有機(jī)酸與堿進(jìn)行的中和反應(yīng)廣泛應(yīng)用于化學(xué)、化工制藥等工業(yè)實(shí)踐中，中和過(guò)程大多屬于強(qiáng)放熱反應(yīng)或有氣體的生成，工業(yè)生產(chǎn)一般在間歇反應(yīng)釜中進(jìn)行。操作過(guò)程復(fù)雜，往往伴隨升溫和冷卻，熱量的加入和引出，能量利用不合理，浪費(fèi)了資源。例如丙二酸酯生產(chǎn)就是以氯乙酸為原料，經(jīng)碳酸鈉中和后，再經(jīng)氰化、酸化、酯化來(lái)完成，中和過(guò)程是起始的一步，該步進(jìn)行的好壞，直接影響產(chǎn)品的質(zhì)量和收率，氯乙酸和碳酸鈉中和反應(yīng)是一個(gè)放熱反應(yīng)，中和過(guò)程產(chǎn)生二氧化碳?xì)怏w，其反應(yīng)式如下：

2ClCH₂COOH+NaCO₃----2ClCH₂COONa+CO₂+H₂O+Q

由于放熱反應(yīng)過(guò)程必須盡快移走熱量，以保證反應(yīng)溫度恒定，又由于反應(yīng)體系濃度高、物料粘稠，反應(yīng)產(chǎn)生的二氧化碳?xì)怏w解析困難；因此該反應(yīng)一直在間歇的反應(yīng)釜中進(jìn)行，且操作技術(shù)要求高，物料必須小心緩慢加入，否則出現(xiàn)過(guò)熱、液泛等現(xiàn)象，產(chǎn)品質(zhì)量和收率均受影響。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明采用與以往技術(shù)不同的方法，以塔式反應(yīng)器為有機(jī)酸中和設(shè)備，其目的是利用塔式反應(yīng)器提供較大傳質(zhì)面積，給氣體分離提供較大空間，氣體可方便的通過(guò)氣液界面脫出，同時(shí)帶走中和反應(yīng)熱，實(shí)現(xiàn)反應(yīng)溫度的穩(wěn)定控制,同時(shí)氣體可以穩(wěn)定的從塔頂溢出,實(shí)現(xiàn)氣體收集和利用。

本發(fā)明提供一種有機(jī)酸中和反應(yīng)塔式反應(yīng)器，所述塔式反應(yīng)器的上部和下部各包括依次連接的一個(gè)配料槽、一個(gè)計(jì)量泵、一個(gè)流量測(cè)量裝置和一個(gè)進(jìn)料分布器，下方設(shè)置有產(chǎn)物收集器，上方設(shè)置有氣體收集器，內(nèi)部設(shè)置有若干根第一輸料管、第二輸料管和冷凝管，所述冷凝管中流體流動(dòng)方向?yàn)閺南碌缴?，第一輸料管中流體流動(dòng)方向?yàn)閺南碌缴希诙斄瞎苤辛黧w流動(dòng)方向?yàn)閺纳系较拢龅谝惠斄瞎芎偷诙斄瞎苌显O(shè)有多個(gè)透孔；所述配料槽、計(jì)量泵、流量測(cè)量裝置和進(jìn)料分布器依次連接，所述進(jìn)料分布器與所述塔式反應(yīng)器連接，所述塔式反應(yīng)器中的填料層材質(zhì)為金屬陶瓷，所述填料層上設(shè)有多個(gè)上下相通的透孔。

其中，所述各輸料管上透孔的孔徑為0.2-1cm。

其中，所述第一、第二輸料管的直徑比為1:1-1:3。

其中，所述第一輸料管設(shè)為2-8根，第二輸料管設(shè)為2-8根。

其中，所述冷凝管設(shè)為2-8根。

其中，所述進(jìn)料分布器為槽式、管式或蓮蓬式結(jié)構(gòu)，視塔式反應(yīng)器直徑?jīng)Q定。

本發(fā)明還提供一種利用上述塔式反應(yīng)器進(jìn)行有機(jī)酸中和反應(yīng)方法，包括如下步驟：

S1：在配料槽中分別配制摩爾濃度為10％-70％的有機(jī)酸溶液和堿溶液；

S2：將配制好的有機(jī)酸溶液和堿溶液分別通過(guò)計(jì)量泵、流量測(cè)量裝置和進(jìn)料分布器送入塔式反應(yīng)器內(nèi)的第一輸料管和第二輸料管中，有機(jī)酸溶液和堿溶液在輸料管中的流動(dòng)方向相反。

其中，所述有機(jī)酸溶液的摩爾濃度為20％-30％。

其中，所述堿溶液的摩爾濃度為20％-30％。

其中，反應(yīng)溫度介于20-30度，反應(yīng)時(shí)間小于半小時(shí)。

附圖說(shuō)明

圖1：本發(fā)明有機(jī)酸連續(xù)中和方法所使用的塔式反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)示意圖；附圖標(biāo)記說(shuō)明

11、12配料槽

21、22計(jì)量泵

31、32流量測(cè)量裝置

41、42進(jìn)料分布器

51第一輸料管

52第二輸料管

6冷凝管

7填料層

8氣體收集器

9產(chǎn)物收集器

具體實(shí)施方式

如圖1所示，本發(fā)明提供的一種有機(jī)酸中和反應(yīng)塔式反應(yīng)器，上部和下部各包括依次連接的一個(gè)配料槽、一個(gè)計(jì)量泵、一個(gè)流量測(cè)量裝置和一個(gè)進(jìn)料分布器，下方設(shè)置有產(chǎn)物收集器，上方設(shè)置有氣體收集器8，內(nèi)部設(shè)置有若干根第一輸料管51、第二輸料管52和冷凝管6，所述冷凝管6中流體流動(dòng)方向?yàn)閺南碌缴?，第一輸料?1中流體流動(dòng)方向?yàn)閺南碌缴希诙斄瞎?2中流體流動(dòng)方向?yàn)閺纳系较?，所述第一輸料?1和第二輸料管52上設(shè)有多個(gè)透孔；所述配料槽、計(jì)量泵、流量測(cè)量裝置和進(jìn)料分布器依次連接，所述進(jìn)料分布器與所述塔式反應(yīng)器連接，所述塔式反應(yīng)器中的填料層7材質(zhì)為金屬陶瓷，所述填料層上設(shè)有多個(gè)上下相通的透孔。

所述各輸料管上透孔的孔徑為0.2-1cm。