一種一步法直接合成聚甲氧基甲縮醛的反應(yīng)器結(jié)構(gòu)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種一步法直接合成聚甲氧基甲縮醛的反應(yīng)器結(jié)構(gòu)。該反應(yīng)器主要由設(shè)備筒體、裝填有固體催化劑的換熱管及由水帽為其核心部件的內(nèi)件組成。它不僅能及時(shí)的移走反應(yīng)熱，控制床層反應(yīng)溫度；還能有效地實(shí)現(xiàn)床層內(nèi)反應(yīng)物料的均勻分布，解決大型反應(yīng)器中物流的偏流問(wèn)題，同時(shí)催化劑與反應(yīng)原料、反應(yīng)產(chǎn)物能得到有效分離，解決了催化劑固定及細(xì)粉的回收問(wèn)題；另外可以防止甲醛在反應(yīng)器中聚合造成設(shè)備堵塞，適合于大型工業(yè)化生產(chǎn)。
【專利說(shuō)明】
一種一步法直接合成聚甲氧基甲縮醛的反應(yīng)器結(jié)構(gòu)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及聚甲氧基甲縮醛反應(yīng)器領(lǐng)域，具體是一種一步法直接合成聚甲氧基甲縮醛的反應(yīng)器結(jié)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]我國(guó)車用柴油質(zhì)量較低，主要表現(xiàn)在硫含量、十六烷值和芳烴的含量上。由于油品質(zhì)量差，因燃燒不完全造成機(jī)動(dòng)車尾氣污染嚴(yán)重，這也是PM2.5值較高，造成城市霧霾形成的主要因素之一。為此，我國(guó)于2013年出臺(tái)了新的車用柴油標(biāo)準(zhǔn)(GB19147-2013)，但是現(xiàn)有的煉油工藝很難生產(chǎn)出符合要求的車用柴油。中國(guó)柴油全面實(shí)施國(guó)四排放標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)油品質(zhì)量的升級(jí)勢(shì)在必行。
[0003]聚甲氧基甲縮醛(DMMn，n=3?8)是國(guó)際上公認(rèn)的降低油耗和減少煙氣排放的新型環(huán)保型燃油調(diào)和組分。DMMn作為柴油添加劑，具有以下的優(yōu)點(diǎn):(I)具有良好的燃料性能:十六烷值高，氧含量高，使其燃燒充分，殘留少。添加20%的這種含氧化物，煙度最高可降低80%?90%，N0x可以降低50%，熱效率也較高；(2)有較好的發(fā)動(dòng)機(jī)低溫啟動(dòng)性能，有較好的潤(rùn)滑性能，可降低噴油栗、發(fā)動(dòng)機(jī)缸體和連桿的磨損率，延長(zhǎng)其使用壽命;(3)具有較好的安全性能。由于閃點(diǎn)高，在運(yùn)輸、儲(chǔ)存、使用方面的安全性又是顯而易見的；(4)易生物降解，對(duì)環(huán)境危害小;無(wú)須改動(dòng)柴油機(jī)，可直接添加使用，同時(shí)無(wú)需另添設(shè)加油設(shè)備、儲(chǔ)存設(shè)備及人員的特殊技術(shù)訓(xùn)練;(5)與柴油有良好的混溶性，以一定比例與柴油調(diào)和使用，可以降低油耗，因而是一種真正的綠色柴油。
[0004]DMMn合成的關(guān)鍵在于其反應(yīng)催化劑及其反應(yīng)器。DMMn合成的主要原料是甲醇和甲醛，工藝路線包括離子液體催化法、液體酸催化法、固體酸催化法等。
[0005]中國(guó)專利CN 104016838A和CN 104016839A報(bào)道的離子液體催化劑法工藝，其反應(yīng)器為一帶攪拌系統(tǒng)的釜式反應(yīng)器，盡管其結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，但是由于催化劑為液相，需要額外增加設(shè)備來(lái)實(shí)現(xiàn)催化劑與反應(yīng)產(chǎn)物的分離。另外由于催化劑腐蝕性強(qiáng)，這會(huì)造成下游設(shè)備得采用昂貴的耐腐蝕鋼材料，且催化劑循環(huán)需要更多的動(dòng)力消耗。類似的，美國(guó)專利US2007/0260094 Al報(bào)道的液體酸催化法制DMMn工藝，其反應(yīng)也存在著與離子液體催化工藝同樣的的問(wèn)題。
[0006]中國(guó)專利CN104722249A報(bào)道了一種裝填固體催化劑的多段式反應(yīng)塔。由于反應(yīng)的同時(shí)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)物初步分離，提高了反應(yīng)器的轉(zhuǎn)化率，但是該反應(yīng)塔及其內(nèi)件結(jié)構(gòu)很復(fù)雜，加工制造有困難，另外在反應(yīng)塔中容易形成偏流，反應(yīng)物不能均勻的分布，造成反應(yīng)不均勻，在大型工業(yè)化生產(chǎn)中需要增加內(nèi)件來(lái)解決偏流問(wèn)題。
[0007]【實(shí)用新型內(nèi)容】針對(duì)目前聚甲氧基甲縮醛(DMMn，n=3?8)合成反應(yīng)器中存在的問(wèn)題缺陷，本實(shí)用新型的目的是提供一種以甲醇和甲醛為原料一步法直接合成聚甲氧基甲縮醛的反應(yīng)器結(jié)構(gòu)，為中國(guó)專利CN 103848729 A所采用的固體酸催化劑工藝合成聚甲氧基甲縮醛提供一種新型的反應(yīng)器。
[0008]為了達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案為:
[0009]—種一步法直接合成聚甲氧基甲縮醛的反應(yīng)器結(jié)構(gòu)，其特征在于:包括豎向設(shè)置的筒體，筒體底部連通安裝有反應(yīng)原料進(jìn)料口，筒體頂部封頭上連通安裝有合成粗產(chǎn)物出料口，筒體內(nèi)從上至下設(shè)置有多段換熱管束，各個(gè)換熱管內(nèi)分別裝填有固體酸性樹脂催化劑。每段反應(yīng)催化劑床層對(duì)應(yīng)的筒體側(cè)壁分別設(shè)置有多個(gè)均勻分布的冷卻介質(zhì)入口、冷卻介質(zhì)出口。筒體內(nèi)頂部和底部、相鄰反應(yīng)催化劑床層之間分別設(shè)置有水帽塔盤，水帽塔盤上均勻分布有水帽，每段反應(yīng)催化劑床層下部對(duì)應(yīng)的筒體側(cè)壁上連通設(shè)置有催化劑卸料口。
[0010]所述的一種一步法直接合成聚甲氧基甲縮醛的反應(yīng)器結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述筒體內(nèi)頂部設(shè)置有絲網(wǎng)。
[0011]所述的一種一步法直接合成聚甲氧基甲縮醛的反應(yīng)器結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述反應(yīng)原料進(jìn)料口設(shè)置有預(yù)分布器。
[0012]所述的一種一步法直接合成聚甲氧基甲縮醛的反應(yīng)器結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述筒體內(nèi)每段換熱管束由多個(gè)換熱管組成，各個(gè)換熱管內(nèi)分別裝填有固體酸性樹脂催化劑，以構(gòu)成反應(yīng)催化劑床層。
[0013]所述的一種一步法直接合成聚甲氧基甲縮醛的反應(yīng)器結(jié)構(gòu)，其特征在于:每段反應(yīng)催化劑床層中，換熱管通過(guò)換熱管管板固定在設(shè)備筒體內(nèi)部。換熱管束中各個(gè)換熱管形成的空隙之間設(shè)置有擋板，擋板為圓盤-圓環(huán)形或者弓形折流板。
[0014]所述的一種一步法直接合成聚甲氧基甲縮醛的反應(yīng)器結(jié)構(gòu)，其特征在于:筒體內(nèi)頂部和底部、相鄰反應(yīng)催化劑床層之間分別設(shè)置有水帽塔盤，水帽以正三角形或正四邊形均勻分布在水帽塔盤上，并通過(guò)水帽自身帶的螺紋固定在塔盤上，水帽塔盤通過(guò)其支撐件固定在反應(yīng)器筒體內(nèi)。
[0015]所述的一種一步法直接合成聚甲氧基甲縮醛的反應(yīng)器結(jié)構(gòu)，其特征在于:每段反應(yīng)催化劑床層對(duì)應(yīng)的筒體側(cè)壁上分別設(shè)置有溫度計(jì)口，并插入床層不同深度處。
[0016]所述的一種一步法直接合成聚甲氧基甲縮醛的反應(yīng)器結(jié)構(gòu)，其特征在于:筒體上部、下部分別設(shè)置有壓差計(jì)口。
[0017]所述的一種一步法直接合成聚甲氧基甲縮醛的反應(yīng)器結(jié)構(gòu)，其特征在于:每段反應(yīng)催化劑床層所對(duì)應(yīng)的筒體側(cè)壁分別設(shè)置有甲醇沖洗口。
[0018]所述的一種一步法直接合成聚甲氧基甲縮醛的反應(yīng)器結(jié)構(gòu)，其特征在于:筒體底部設(shè)置有物料卸料口。
[0019]本實(shí)用新型優(yōu)點(diǎn)為。(I)設(shè)置了反應(yīng)換熱管，通過(guò)冷卻介質(zhì)及時(shí)移走反應(yīng)熱，有效地控制了反應(yīng)溫度；(2)由于采用了水帽結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了反應(yīng)物料的收集與有效分布，解決了大型化生產(chǎn)中反應(yīng)器中物流的偏流問(wèn)題，返混小，便于達(dá)到較高的轉(zhuǎn)化率；同時(shí)解決了催化劑固定及細(xì)粉的回收問(wèn)題；(3)設(shè)置了甲醇沖洗口，防止甲醛在反應(yīng)器中聚合造成設(shè)備堵塞。
【附圖說(shuō)明】
[0020]圖1為本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)不意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0021]參見圖1所示，一種一步法直接合成聚甲氧基甲縮醛的反應(yīng)器結(jié)構(gòu)，包括豎向設(shè)置的筒體8，筒體8底部連通安裝有反應(yīng)原料進(jìn)料口，筒體頂部封頭上連通安裝有合成粗產(chǎn)物出料口。筒體8內(nèi)從上至下設(shè)置有多段換熱管9，各個(gè)換熱管9內(nèi)分別裝填有固體酸性樹脂催化劑5。每段反應(yīng)催化劑床層對(duì)應(yīng)的筒體8側(cè)壁分別設(shè)置有多個(gè)均勻分布的冷卻介質(zhì)入口、冷卻介質(zhì)出口。筒體8內(nèi)頂部和底部、相鄰反應(yīng)催化劑床層之間分別設(shè)置有水帽塔盤3，水帽塔盤3上均勻分布有水帽4，每段反應(yīng)催化劑床層下部對(duì)應(yīng)的筒體8側(cè)壁上連通設(shè)置有催化劑卸料口。
[0022]筒體8內(nèi)頂部設(shè)置有絲網(wǎng)10。
[0023]反應(yīng)原料進(jìn)料口設(shè)置有預(yù)分布器I。
[0024]筒體8內(nèi)每段換熱管束由多個(gè)換熱管9組成，各個(gè)換熱管9內(nèi)分別裝填有固體酸性樹脂催化劑5，以構(gòu)成反應(yīng)催化劑床層。
[0025]每段反應(yīng)催化劑床層中，換熱管9通過(guò)換熱管管板7固定在設(shè)備筒體8內(nèi)部。換熱管束中各個(gè)換熱管9形成的空隙之間設(shè)置有擋板6，擋板6為圓盤-圓環(huán)形或者弓形折流板。
[0026]筒體8內(nèi)頂部和底部、相鄰反應(yīng)催化劑床層之間分別設(shè)置有水帽塔盤3，水帽4以正三角形或正四邊形均勻分布在水帽塔盤3上，并通過(guò)水帽4自身帶的螺紋固定在塔盤3上，水帽塔盤3通過(guò)其支撐件2固定在反應(yīng)器筒體內(nèi)。
[0027]每段反應(yīng)催化劑床層對(duì)應(yīng)的筒體8側(cè)壁上分別設(shè)置有溫度計(jì)口，并插入床層不同深度處。
[0028]筒體8上部、下部分別設(shè)置有壓差計(jì)口。
[0029]每段反應(yīng)催化劑床層所對(duì)應(yīng)的筒體8側(cè)壁分別設(shè)置有甲醇沖洗口。
[0030]筒體8底部設(shè)置有物料卸料口。
[0031]本實(shí)用新型中，筒體的頂部可設(shè)絲網(wǎng)以進(jìn)一步濾除催化劑細(xì)粉，防止帶入下游設(shè)備中；反應(yīng)原料進(jìn)料口設(shè)置有預(yù)分布器。
[0032]本實(shí)用新型中，由于甲醇和甲醛溶液直接合成DMMn的反應(yīng)屬放熱反應(yīng)，為了控制反應(yīng)溫度，采用冷卻介質(zhì)通過(guò)換熱管來(lái)及時(shí)移走反應(yīng)熱。每段反應(yīng)床層對(duì)應(yīng)的筒體側(cè)壁設(shè)置了多個(gè)均勻分布的冷卻介質(zhì)入口和冷卻介質(zhì)出口，換熱管間并設(shè)置了圓環(huán)-圓盤或者折流板等形式的擋板，以強(qiáng)化傳熱效果。
[0033]本實(shí)用新型中，固體酸性樹脂催化劑填充在換熱管中，并通過(guò)水帽攔截固定在其中。水帽具有流程面積大，耐腐蝕、容易拆卸等優(yōu)點(diǎn)。水帽以正三角形或者正四邊形均勻分布在水帽塔盤上，并通過(guò)水帽自身帶的螺紋固定在塔盤上，水帽塔盤通過(guò)其支撐件固定在反應(yīng)器筒體內(nèi)。
[0034]本實(shí)用新型中，每段反應(yīng)床層設(shè)置多組溫度計(jì)口，并根據(jù)需要于不同深度插入催化劑床層，以監(jiān)測(cè)反應(yīng)床層溫度，防止因局部換熱不均勻造成床層超溫。
[0035]本實(shí)用新型中，在筒體的上部及下部設(shè)有測(cè)量床層壓差的壓差計(jì)口，以監(jiān)測(cè)反應(yīng)床層壓降，防止甲醛聚合堵塞設(shè)備。另外在每段反應(yīng)催化劑床層所對(duì)應(yīng)的筒體側(cè)壁設(shè)置甲醇沖洗口，甲醇作為一種阻聚劑，在設(shè)備堵塞時(shí)解聚，有效地消除設(shè)備的堵塞現(xiàn)象。
[0036]本實(shí)用新型中，在筒體底部設(shè)物料卸料口，在裝置停車時(shí)將反應(yīng)器內(nèi)物料排放至安全處。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種一步法直接合成聚甲氧基甲縮醛的反應(yīng)器結(jié)構(gòu)，其特征在于:包括豎向設(shè)置的筒體，筒體底部連通安裝有反應(yīng)原料進(jìn)料口，筒體頂部封頭上連通安裝有合成粗產(chǎn)物出料口，筒體內(nèi)從上至下設(shè)置有多段換熱管，各個(gè)換熱管內(nèi)分別裝填有固體酸性樹脂催化劑，每段反應(yīng)催化劑床層對(duì)應(yīng)的筒體側(cè)壁分別連通設(shè)置有多個(gè)均勻分布的冷卻介質(zhì)入口、冷卻介質(zhì)出口，筒體內(nèi)頂部和底部、相鄰反應(yīng)催化劑床層之間分別設(shè)置有水帽塔盤，水帽塔盤上均勻分布有水帽，每段反應(yīng)催化劑床層下部對(duì)應(yīng)的筒體側(cè)壁上連通設(shè)置有催化劑卸料口。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種一步法直接合成聚甲氧基甲縮醛的反應(yīng)器結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述筒體內(nèi)頂部設(shè)置有絲網(wǎng)。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種一步法直接合成聚甲氧基甲縮醛的反應(yīng)器結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述反應(yīng)原料進(jìn)料口設(shè)置有預(yù)分布器。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種一步法直接合成聚甲氧基甲縮醛的反應(yīng)器結(jié)構(gòu)，其特征在于:每段反應(yīng)催化劑床層中，換熱管組中各個(gè)換熱管之間設(shè)置有擋板，擋板為圓盤-圓環(huán)或者弓形折流板。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種一步法直接合成聚甲氧基甲縮醛的反應(yīng)器結(jié)構(gòu)，其特征在于:水帽以正三角形或正四邊形均勻分布在水帽塔盤上，并通過(guò)水帽自身帶的螺紋固定在塔盤上，水帽塔盤通過(guò)其支撐件固定在反應(yīng)器筒體內(nèi)。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種一步法直接合成聚甲氧基甲縮醛的反應(yīng)器結(jié)構(gòu)，其特征在于:每段反應(yīng)催化劑床層對(duì)應(yīng)的筒體側(cè)壁上分別設(shè)置有溫度計(jì)口。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種一步法直接合成聚甲氧基甲縮醛的反應(yīng)器結(jié)構(gòu)，其特征在于:筒體上部、下部分別設(shè)置有壓差計(jì)口。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種一步法直接合成聚甲氧基甲縮醛的反應(yīng)器結(jié)構(gòu)，其特征在于:每段反應(yīng)催化劑床層對(duì)應(yīng)的筒體側(cè)壁分別設(shè)置有甲醇沖洗口。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種一步法直接合成聚甲氧基甲縮醛的反應(yīng)器結(jié)構(gòu)，其特征在于:筒體底部設(shè)置有物料卸料口。
【文檔編號(hào)】B01J8/06GK205462142SQ201620026466
【公開日】2016年8月17日
【申請(qǐng)日】2016年1月8日
【發(fā)明人】余葆如, 馮玉峰, 韓諦, 石懷兵
【申請(qǐng)人】東華工程科技股份有限公司