[发明专利]强化传热的反应装置及强放热反应的连续生产方法

说明书

本发明涉及化工装置技术领域，具体涉及放热反应装置，包括反应釜、粗品罐、冷却器及循环泵；反应釜顶部的出料口与粗品罐的粗品入口连接，粗品罐底部的出料口与冷却器的循环物料通道的入口连接，循环物料通道的出口与循环泵的入口连接，循环泵的出口与反应釜底部的循环入口连接，循环泵与循环入口之间设有泵后循环阀，形成粗品外循环通道。利用部分粗品进行外循环加强传热，不受反应釜空间的限制，可任意增大冷却器换热器面积，提高传热效率，使反应温度变得容易控制，提高过程安全性和生产能力；使用循环水代替传统的氯化钙盐水作冷媒，腐蚀性大为降低，可使用普通的碳钢加工制造设备，减少投资成本，使用粗品循环移出反应热，不会引入杂质。

技术领域

本发明涉及化工装置技术领域，具体涉及放热反应装置，用于快速、强放热反应的连续合成。

背景技术

在化工生产中，许多反应过程为瞬时完成的强放热反应过程，例如三氯化磷、五氯化磷等酰氯的醇解、水解或胺解；浓硫酸的稀释，氨水的配制等。对于快速、强放热反应，控制反应温度对于提高反应选择性和产品收率至关重要，如何控制好温度是一个棘手的问题，如果反应热不能及时地移除，势必造成物料温度失控，严重地影响产品质量和收率，甚至有可能引发爆炸、火灾等安全事故。

为了控制反应温度，前人在工艺与工程两个方面采取了许多措施，但这些措施都未从根本上解决问题，都存在着缺点与弊端。例如：在工艺上，普遍使用大量的溶剂稀释反应混合物，并采取滴加物料的措施，但后处理要蒸馏回收溶剂，导致生产能力小，能耗高，并且在产品中存在溶剂杂质；在工程上，普遍在反应釜内设置盘管增大换热面积，但由于受反应釜内空间的制约，换热面积增大有限。

有人采取在反应釜及其夹套内设置挡板、增大介质的流速或反应釜的搅拌转速，即通过增大传热系数强化传热，但效果有限。根据传热计算公式 Q= K·A △t，影响传热的因素除传热系数K外，还有传热面积A和冷热流体温差△t 。如果增大冷热流体温差△t势必要提供温度更低的冷媒，能耗增多。可见，要强化传热唯一有效的措施是增大换热面积A。

目前，对于快速、强放热反应的连续合成过程，尚无令人满意的反应装置，因而研究设计一种强化传热的反应装置很有必要。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的上述反应装置换热效果差的缺陷，提供一种强化传热的装置，适用于快速、强放热反应连续合成，并可使用室温或近室温的循环水代替低温的冷冻盐水，节能降耗，减少腐蚀，延长设备的使用寿命。

本发明是采用以下的技术方案实现的：

一种强化传热的反应装置，包括：反应釜，内部设有搅拌器，顶部设有出料口，底部设有循环入口、原料A入口和原料B入口；还包括：粗品罐，顶部设有粗品入口和放空口，底部设有出料口；

冷却器，包括循环物料通道和循环水通道；

以及循环泵；

反应釜顶部的出料口与粗品罐的粗品入口连接，粗品罐底部的出料口与冷却器的循环物料通道的入口连接，循环物料通道的出口与循环泵的入口连接，循环泵的出口与反应釜底部的循环入口连接，循环泵与循环入口之间设有泵后循环阀，形成外循环回路。

上述技术方案，进一步地，原料A入口通过原料A入口阀连接原料A输送管，并且原料A入口通过放净阀与循环泵的入口连接，循环泵的出口通过排尽阀与粗品输送管连接。

上述技术方案，进一步地，循环泵的出口处安装有压力表，循环泵与压力表之间安装有压力表阀。

上述技术方案，进一步地，所述搅拌器设有多层径向搅拌桨。

上述技术方案，进一步地，所述反应釜外部设有夹套，内部设有盘管，夹套和盘管内分别通冷却水。

上述技术方案，进一步地，所述冷却器为管壳式换热器，管程走循环物料，壳程走冷却水。