一種硝基甲烷合成反應塔的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及化工領域,特別公開了一種硝基甲烷合成反應塔。該硝基甲烷合成反應塔,包括塔體,在塔體的頂部和底部分別設有頂部出氣口和物料出口,在塔體內通過從上到下依次設置的第一塔板、第二塔板、第三塔板和第四塔板將塔體內部從上到下依次分隔為第一塔腔、第二塔腔、第三塔腔、第四塔腔和第五塔腔,在第二塔腔和第三塔腔的側壁上均設有一第一物料進料口和第二物料進料口,在第二塔腔與第三塔腔、第三塔腔與第四塔腔、第四塔腔與第五塔腔之間分別設有一連通上、下兩塔腔的溢流筒和氣體通道。本實用新型硝基甲烷合成反應塔的有益效果是:操作簡單、能連續生產、使合成反應充分均勻、反應速度快、生產效率高、節能降耗。
【專利說明】一種硝基甲院合成反應塔
(-)【技術領域】
[0001]本實用新型涉及化工領域,特別涉及一種硝基甲烷合成反應塔。
(二)【背景技術】
[0002]反應塔是化工生產中常見的用于將兩種或兩種以上的物料在一定壓力、一定溫度下發生反應的裝置,常用于氣體和液體逆流接觸反應。一般情況下,物料進入塔內后,在蒸汽或其它外部供熱(或降溫)的條件下,使物料之間由于物料的特性而發生化學反應。化工生產中常見的反應塔大部分是采用液體物料從塔頂(塔側)進入,氣體物料從塔底側面進入,最終生成的產品從塔底部采出,并利用塔內部設置的熱交換器采用外部動力對反應所需要的熱量進行強制循環的措施,從而保證反應所需要的溫度和壓力。現有的反應塔只能滿足一般物料簡單的氣液接觸反應,而硝基甲烷的合成過程是兩種液體物料之間的反應,而液體物料反應時又有氣體副產物產生,同時硝基甲烷的合成反應又是一個不穩定、對溫度、壓力等反應條件要求很高的一個硝化反應,原料亞硝酸鈉和硫酸二甲酯反應劇烈,放熱很快,對合成反應塔的要求也很高,因此一般的反應塔不能滿足硝基甲烷合成反應的需要。
[0003]現有的硝基甲烷的合成過程一般是采用搪玻璃反應釜進行,為了保證充分反應,因此需要相當長的時間讓原料充分反應,這就使生產過程造成了間斷,且反應還是會不完全、不均勻,反應速度慢,反應效率低,此外硝基甲烷的合成過程會產生大量的熱量,而搪玻璃反應釜自身的特性要求釜內的溫度不能過高,因此需要持續的外部夾套降溫和攪拌混合來保證釜內的溫度,能耗高,給生產工作帶來了不便。
(三)
【發明內容】
[0004]本實用新型為了彌補現有技術的不足,提供了一種結構合理、操作簡單、能連續生產、使合成反應充分均勻、反應速度快、生產效率高、節能降耗的硝基甲烷合成反應塔。
[0005]本實用新型是通過如下技術方案實現的:
[0006]一種硝基甲烷合成反應塔,包括塔體,在塔體的頂部和底部分別設有頂部出氣口和物料出口,在塔體內通過從上到下依次設置的第一塔板、第二塔板、第三塔板和第四塔板將塔體內部從上到下依次分隔為第一塔腔、第二塔腔、第三塔腔、第四塔腔和第五塔腔,第一塔板為篩孔塔板,在第一塔板上表面上設有填料層,第二塔板、第三塔板和第四塔板為密封塔板,在第二塔腔和第三塔腔的側壁上均設有一第一物料進料口和第二物料進料口,第二塔腔和第三塔腔側壁上的第一物料進料口與第二物料進料口分別通過管道與設于第二塔腔和第三塔腔底部中間位置的一液體分布器相連通,第二塔腔和第三塔腔側壁上的第一物料進料口和第二物料進料口分別通過各自管道與其對應的物料源相連通,在第二塔腔與第三塔腔、第三塔腔與第四塔腔、第四塔腔與第五塔腔之間分別設有一連通上、下兩塔腔的溢流筒和氣體通道,在溢流筒的上端與下端分別設有一進液口和出液口,每一溢流筒的出液口位置均高于下一溢流筒的進液口位置;在第二塔腔、第三塔腔和第四塔腔的側壁上均設有一組上下設置的循環液進口和循環液出口,每一組中的循環液出口均通過管道依次經循環泵、第一冷凝器和與其配合的循環液進口相連通,每一氣體通道的上端氣體出口位置均高于該層塔腔的循環液進口的位置,下端氣體進口均位于所處塔腔的頂部,每一溢流筒的進液口位置均高于該層塔腔的循環液出口的位置;物料出口通過管道經物料泵與一三通管的進口端連通,三通管的一出口端通過管道與外部的分離系統相連通,另一出口端通過管道經第二冷凝器與填料層上方的第一塔腔內部相連通。
[0007]所述氣體通道包括一氣體導流管,在氣體導流管的上方設有一圓錐形導流帽,圓錐形導流帽的內壁通過若干根支桿與氣體導流管的頂部固連。
[0008]本實用新型硝基甲烷合成反應塔的有益效果是:將搪玻璃反應釜改為合成反應塔進行合成反應,把間斷操作改為連續化操作,采用兩段進料,兩段同時發生化學反應,提高了塔的產能及效率;延長了反應行程及反應時間,提高了反應得率;采用分段設計,而段與段之間通過溢流筒和氣體通道連通,使氣體和液體各走各的通道,使每一段都不發生氣液接觸吸收,讓液體物料在塔體內均勻反應,同時使液體物料和產生的氣體物料在塔體內不直接接觸,很好地解決了塔內反應壓力的問題,使生產過程的安全性得到了有效保障;把原先的夾套降溫和攪拌混合改為外部強制循環降溫和混合,使反應溫度更易控制和穩定,使反應更充分、完全、均勻;在第一塔板上表面上設置填料層并在塔體頂部側面增加了物料回流,使合成反應塔具有了精餾塔功能,解決了部分硝基甲烷氣體隨尾氣跑掉的問題,減少了浪費,提高了合成得率,降低了消耗和成本,使合成反應更易操作,生產中的各項指標更加穩定,整個生產更加封閉、連續,大大降低了安全和環保的風險。
(四)【專利附圖】
【附圖說明】
[0009]下面結合附圖對本實用新型作進一步的說明。
[0010]圖1為本實用新型的結構示意圖;
[0011]圖2為本實用新型氣體通道的結構示意圖。
[0012]圖中,I塔體,2頂部出氣口,3物料出口,4第一塔板,5第二塔板,6第三塔板,7第四塔板,8第一塔腔,9第二塔腔,10第三塔腔,11第四塔腔,12第五塔腔,13填料層,14第一物料進料口,15第二物料進料口,16液體分布器,17溢流筒,18氣體通道,19進液口,20出液口,21循環液進口,22循環液出口,23第一冷凝器,24物料泵,25第二冷凝器,26氣體導流管,27圓錐形導流帽,28支桿,29循環泵。
(五)【具體實施方式】
[0013]為了使本實用新型的技術、特征、目的及效果等更易于了解、明白,下面結合本實用新型的附圖,對本實用新型的技術方案進行清楚、完整的描述,但本實用新型并不局限于此。
[0014]如圖1-圖2中所示,該實施例包括塔體1,在塔體I的頂部和底部分別設有頂部出氣口 2和物料出口 3,在塔體I內通過從上到下依次設置的第一塔板4、第二塔板5、第三塔板6和第四塔板7將塔體I內部從上到下依次分隔為第一塔腔8、第二塔腔9、第三塔腔10、第四塔腔11和第五塔腔12,第一塔板4為篩孔塔板,在第一塔板4上表面上設有填料層13,第二塔板5、第三塔板6和第四塔板7為密封塔板,在第二塔腔9和第三塔腔10的側壁上均設有一第一物料進料口 14和第二物料進料口 15,第二塔腔9和第三塔腔10側壁上的第一物料進料口 14與第二物料進料口 15分別通過管道與設于第二塔腔9和第三塔腔10底部中間位置的一液體分布器16相連通,第二塔腔9和第三塔腔10側壁上的第一物料進料口 14和第二物料進料口 15分別通過各自管道與其對應的物料源相連通,在第二塔腔9與第三塔腔10、第三塔腔10與第四塔腔11、第四塔腔11與第五塔腔12之間分別設有一連通上、下兩塔腔的溢流筒17和氣體通道18,在溢流筒17的上端與下端分別設有一進液口 19和出液口 20,每一溢流筒17的出液口 20位置均高于下一溢流筒17的進液口 19位置;在第二塔腔9、第三塔腔10和第四塔腔11的側壁上均設有一組上下設置的循環液進口 21和循環液出口 22,每一組中的循環液出口 22均通過管道依次經循環泵29、第一冷凝器23和與其配合的循環液進口 21相連通,每一氣體通道18的上端氣體出口位置均高于該層塔腔的循環液進口 21的位置,下端氣體進口均位于所處塔腔的頂部,每一溢流筒17的進液口 19位置均高于該層塔腔的循環液出口 22的位置;物料出口 3通過管道經物料泵24與一三通管的進口端連通,三通管的一出口端通過管道與外部的分離系統相連通,另一出口端通過管道經第二冷凝器25與填料層13上方的第一塔腔8內部相連通;氣體通道18包括一氣體導流管26,在氣體導流管26的上方設有一圓錐形導流帽27,圓錐形導流帽27的內壁通過若干根支桿28與氣體導流管26的頂部固連。
[0015]工作時,亞硫酸鈉液體物料和硫酸二甲酯液體物料分別經各自的管道通過第二塔腔9和第三塔腔10側壁上的第一物料進料口 14和第二物料進料口 15分別進入第二塔腔9和第三塔腔10中,由于液體物料的特點,兩種物料在塔腔內接觸后即發生化學反應,有一部分物料經液體分布器16分布后即生成了一部分硝基甲烷產品,剩余的大量物料在第二塔腔9和第三塔腔10內繼續發生反應,隨著第二塔腔9和第三塔腔10內物料的增多,開始啟動外部強制循環降溫系統,物料從該層塔腔的循環液出口 22出來后,通過管道依次經循環泵29、第一冷凝器23再從與其配合的循環液進口 21進入該層塔腔中,使物料在循環中既發生反應又降溫,使反應速率又快、反應又均勻。
[0016]隨著反應物料不斷的進入及反應產品的不斷生成,反應段第二塔腔9和第三塔腔10內的物料越來越多,當物料液位超過該層塔腔內溢流筒17的進液口 19的高度時,物料開始逐級進入下一段,即第二塔腔9內的物料通過連通的溢流筒17進入第三塔腔10內,與第三塔腔10內不斷進入的反應物料和不斷生成的反應產品混合,同時啟動該層塔腔的外部循環降溫系統,讓物料再一次循環反應使反應更完全,當第三塔腔10內的物料液位超過該層塔腔內的溢流筒17的進液口 19的高度時,物料通過該溢流筒17進入第四塔腔11內,讓未反應完全的物料在第四塔腔11內再充分反應,同時啟動該層塔腔的外部循環降溫系統,讓物料再一次循環反應使反應更完全,然后再通過該層塔腔內的溢流筒17的進液口 19進入第五塔腔12內,最后由物料出口 3采出,大部分的產品物料送至分離系統做產品的分離,少量的產品物料通過管道經第二冷凝器25送入填料層13上方的第一塔腔8內,作為冷卻回流液使用,對含有部分揮發的硝基甲烷產物的尾氣進行冷凝,使硝基甲烷氣體冷凝為液體后通過填料層13和第一塔板4上的篩孔回落到第二塔腔9中,回收利用,減少浪費;而反應過程中產生的不凝氣體及副產物氣體,會通過各層塔腔之間的氣體通道18逐級上升到上一層塔腔中,最后經第一塔板4,再通過填料層13冷凝、阻擋回收產品后由頂部出氣口 2進入尾氣回收系統,經處理達標排放。
[0017]為了解決硝基甲烷合成過程中如果反應溫度控制不好、反應物料不均勻就直接影響最終合成得率甚至發生安全事故的問題,本實用新型把合成塔分成五段,其中有兩段作為物料直接反應段,分散解決了反應產生的大量熱量集中存在某一區域而產生安全事故的問題,同時為了使反應更加完全,對第二塔腔9和第三塔腔10反應生產的混合物料增設了一個第四塔腔11反應段,延長了反應行程及反應時間,提高了反應得率。
[0018]為了解決塔內物料之間反應不完全、不均勻的問題,本實用新型在第二塔腔9與第三塔腔10、第三塔腔10與第四塔腔11、第四塔腔11與第五塔腔12之間設置了溢流筒17,保證每層塔腔均有足夠的液體物料存在,同時在第二塔腔9、第三塔腔10和第四塔腔11設置了塔外強制循環降溫系統,使反應溫度更加易于控制和穩定,使物料之間的混合更加均勻,反應更完全。
[0019]為了解決反應過程中會有一部分產品揮發從尾氣跑掉,造成浪費,本實用新型采用了精餾塔所具有的結構,在第一塔板4上表面上設置了填料層13并在塔體I頂部側面增加了物料回流,利用填料層13和物流回流,回收揮發的產品氣體,杜絕了浪費。
【權利要求】
1.一種硝基甲烷合成反應塔,其特征是:包括塔體,在塔體的頂部和底部分別設有頂部出氣口和物料出口,在塔體內通過從上到下依次設置的第一塔板、第二塔板、第三塔板和第四塔板將塔體內部從上到下依次分隔為第一塔腔、第二塔腔、第三塔腔、第四塔腔和第五塔腔,第一塔板為篩孔塔板,在第一塔板上表面上設有填料層,第二塔板、第三塔板和第四塔板為密封塔板,在第二塔腔和第三塔腔的側壁上均設有一第一物料進料口和第二物料進料口,第二塔腔和第三塔腔側壁上的第一物料進料口與第二物料進料口分別通過管道與設于第二塔腔和第三塔腔底部中間位置的一液體分布器相連通,第二塔腔和第三塔腔側壁上的第一物料進料口和第二物料進料口分別通過各自管道與其對應的物料源相連通,在第二塔腔與第三塔腔、第三塔腔與第四塔腔、第四塔腔與第五塔腔之間分別設有一連通上、下兩塔腔的溢流筒和氣體通道,在溢流筒的上端與下端分別設有一進液口和出液口,每一溢流筒的出液口位置均高于下一溢流筒的進液口位置;在第二塔腔、第三塔腔和第四塔腔的側壁上均設有一組上下設置的循環液進口和循環液出口,每一組中的循環液出口均通過管道依次經循環泵、第一冷凝器和與其配合的循環液進口相連通,每一氣體通道的上端氣體出口位置均高于該層塔腔的循環液進口的位置,下端氣體進口均位于所處塔腔的頂部,每一溢流筒的進液口位置均高于該層塔腔的循環液出口的位置;物料出口通過管道經物料泵與一三通管的進口端連通,三通管的一出口端通過管道與外部的分離系統相連通,另一出口端通過管道經第二冷凝器與填料層上方的第一塔腔內部相連通。
2.根據權利要求1所述的一種硝基甲烷合成反應塔,其特征是:所述氣體通道包括一氣體導流管,在氣體導流管的上方設有一圓錐形導流帽,圓錐形導流帽的內壁通過若干根支桿與氣體導流管的頂部固連。
【文檔編號】C07C205/02GK203610110SQ201320773633
【公開日】2014年5月28日 申請日期:2013年11月28日 優先權日:2013年11月28日
【發明者】陳功玉 申請人:臨沂遠博化工有限公司