[发明专利]一种移去小分子副产物的合成反应器及其应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于化学反应特别是用于反应、吸附分离的反应器。本发明还涉及反应器在反应吸附分离方面的应用。

背景技术

在化学反应中，涉及有小分子副产物如水、氯化氢、二氧化硫、氨等生成的平衡反应很多，如用二氯亚砜作为氯化剂的氯化反应、醇与羧酸的成酯反应、涉及有氨放出的无机反应等等。它们多都是平衡反应，且有的是加热的平衡反应。若不能将生成的小分子气体及时移去，则很难打破平衡状态而使反应向正方向反应彻底，反应的合成收率就不高。提高温度可以使单位时间内的产率提高，但可能又会使副产物增加，如丙二羧酸的单氯化反应，用二氯亚砜作氯化剂，只通过提高反应温度，很难达到高合成率，反而使脱羧反应的副产物更多。

对于此类反应，在生产上，也有用导管将反应产生的小分子副产物氯化氢、二氧化硫等导出经过缓冲罐、冷凝罐导入到带有喷淋装置的吸收塔，将其被碱液吸收的这一工艺。但是此工艺存在如下缺点：①反应设备占地大，该反应单元设备不紧凑；②整个反应单元的动力消耗大；③由反应装置到吸收塔管线太长，相对于反应有很大的滞后性，且设备的死体积较大，相对来说产率低；④涉及的生产人员操作成本也相对高些。

综上所述，为达到降耗、提高产率、降低生产成本等目的，这要求我们在反应器的设计上进行改进刻不容缓，迫切需要我们设计一种新型的反应器来满足工业化生产的需要。

上述类型的吸附分离过程运用反应器的方法，在譬如专利CN98117182.6中是已知的，但在该专利中描述的反应器：基本上是环绕一个直的轴按对称圆柱形建造的，具有一个外壳及其中的、填满松散的物料的床层，且床层在其整个长度上几乎都是环形的，而在上部区域是帽形的；内筐内部形成的气体导入或导出区域中至少设置了一个占体积物体。

该种反应器床层中的填料只能原位再生，这对反应过程中放出氯化氢或氨气等气体使吸附填料一次性失活且很难在原位被实现再生的反应来说，就很难达到预期的吸附分离效果。且对于有低沸点的有机溶剂参加的反应，该种反应器由于没有设置气液分离单元，不能实现将有低沸点的有机溶剂通过气液分离冷凝回流到反应体系。所以CN98117182.6中所述的反应器存在一定的局限性，此反应器只能用于反应体系没有低沸点有机溶剂参加的部分反应。

发明内容

本发明的目的是提供一种反应器。这种反应器能有效移去小分子副产物，从而使正方向反应彻底，合成率高；对于加热反应还可以适当降低温度，从而减少因高温反应产生的副产物。被置于外筐5与内筐6之间，围绕着内筐6呈扇环形筒状分布的小分子副产物吸收反应单元被均匀分成数个独立的部分；且每一独立的吸收单元部分可以借助机械动力做成移动床，而便于更换吸附填料13。小分子副产物吸收反应单元的每个扇环形筒22靠内筐6侧的上端设有气体导入口17，与之相对应的气液分离单元的热交换的夹套上端设有气体导出口16，气体导出口16与气体导入口17对接，每个气体导出口16设置有可通过手动按钮继电控制的气体导出口挡板19，可随时阻止气体的导入，实现在连续反应的情况下可更换吸附剂，从而实现连续生产，有利于提高生产率。

将它应用于涉及有小分子副产物如水、氯化氢、二氧化硫、氨等生成的平衡反应，较普通反应器和用吸收塔来吸收小分子副产物的反应单元装置具有无可比拟的优越性：①反应设备占地不大，该反应单元设备紧凑。②整个反应单元的动力消耗小。③由反应单元到吸收单元线路短，吸附相对于反应及时。④产率高，总成本低。

本发明的目的是通过如下具体设计方案实现的。

图1为本发明所述合成反应器的正面剖视示意图；

图2为本发明所述合成反应器的俯视剖面放大示意图。

这种反应器特别适合于有小分子副产物如水、氯化氢、氨等生成的平衡反应；它是由外壳4和内件所组成，而内件又由合成反应单元、气液分离单元、小分子副产物吸收反应单元三个单元部分组成。该反应器基本上是环绕一个垂直中心轴21按对称圆柱体建造的。

反应器分为上下两部分。下部分为合成反应单元，它是由带有搅拌装置搅拌掌10，而搅拌电机1置于釜盖3上面的具帽形底的反应釜20组成。为了及时移去放热反应所放出的热量或供给吸热反应所需的热量，我们在反应釜20的外层设计了可用于反应热交换的反应釜热交换夹套8，反应釜热交换夹套8中可以依据反应过程所需通入加热蒸汽、热水、高沸点油或冷却液体、气体。反应釜20上口与小分子副产物吸收反应单元重合的地方被支撑底板7隔开，而与气液分离单元重合的地方则敞口与其相通。上部分为气液分离单元、小分子副产物吸收反应单元。