一種一步法直接合成聚甲氧基甲縮醛的反應器結構的制作方法
【專利摘要】本實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器結構。該反應器主要由設備筒體、裝填有固體催化劑的換熱管及由水帽為其核心部件的內件組成。它不僅能及時的移走反應熱，控制床層反應溫度；還能有效地實現(xiàn)床層內反應物料的均勻分布，解決大型反應器中物流的偏流問題，同時催化劑與反應原料、反應產物能得到有效分離，解決了催化劑固定及細粉的回收問題；另外可以防止甲醛在反應器中聚合造成設備堵塞，適合于大型工業(yè)化生產。
【專利說明】
一種一步法直接合成聚甲氧基甲縮醛的反應器結構
技術領域
[0001]本實用新型涉及聚甲氧基甲縮醛反應器領域，具體是一種一步法直接合成聚甲氧基甲縮醛的反應器結構。
【背景技術】
[0002]我國車用柴油質量較低，主要表現(xiàn)在硫含量、十六烷值和芳烴的含量上。由于油品質量差，因燃燒不完全造成機動車尾氣污染嚴重，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，我國于2013年出臺了新的車用柴油標準(GB19147-2013)，但是現(xiàn)有的煉油工藝很難生產出符合要求的車用柴油。中國柴油全面實施國四排放標準，對油品質量的升級勢在必行。
[0003]聚甲氧基甲縮醛(DMMn，n=3?8)是國際上公認的降低油耗和減少煙氣排放的新型環(huán)保型燃油調和組分。DMMn作為柴油添加劑，具有以下的優(yōu)點:(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)動機低溫啟動性能，有較好的潤滑性能，可降低噴油栗、發(fā)動機缸體和連桿的磨損率，延長其使用壽命;(3)具有較好的安全性能。由于閃點高，在運輸、儲存、使用方面的安全性又是顯而易見的；(4)易生物降解，對環(huán)境危害小;無須改動柴油機，可直接添加使用，同時無需另添設加油設備、儲存設備及人員的特殊技術訓練;(5)與柴油有良好的混溶性，以一定比例與柴油調和使用，可以降低油耗，因而是一種真正的綠色柴油。
[0004]DMMn合成的關鍵在于其反應催化劑及其反應器。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]中國專利CN 104016838A和CN 104016839A報道的離子液體催化劑法工藝，其反應器為一帶攪拌系統(tǒng)的釜式反應器，盡管其結構比較簡單，但是由于催化劑為液相，需要額外增加設備來實現(xiàn)催化劑與反應產物的分離。另外由于催化劑腐蝕性強，這會造成下游設備得采用昂貴的耐腐蝕鋼材料，且催化劑循環(huán)需要更多的動力消耗。類似的，美國專利US2007/0260094 Al報道的液體酸催化法制DMMn工藝，其反應也存在著與離子液體催化工藝同樣的的問題。
[0006]中國專利CN104722249A報道了一種裝填固體催化劑的多段式反應塔。由于反應的同時實現(xiàn)產物初步分離，提高了反應器的轉化率，但是該反應塔及其內件結構很復雜，加工制造有困難，另外在反應塔中容易形成偏流，反應物不能均勻的分布，造成反應不均勻，在大型工業(yè)化生產中需要增加內件來解決偏流問題。
[0007]【實用新型內容】針對目前聚甲氧基甲縮醛(DMMn，n=3?8)合成反應器中存在的問題缺陷，本實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器結構，為中國專利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器。
[0008]為了達到上述目的，本實用新型所采用的技術方案為:
[0009]—種一步法直接合成聚甲氧基甲縮醛的反應器結構，其特征在于:包括豎向設置的筒體，筒體底部連通安裝有反應原料進料口，筒體頂部封頭上連通安裝有合成粗產物出料口，筒體內從上至下設置有多段換熱管束，各個換熱管內分別裝填有固體酸性樹脂催化劑。每段反應催化劑床層對應的筒體側壁分別設置有多個均勻分布的冷卻介質入口、冷卻介質出口。筒體內頂部和底部、相鄰反應催化劑床層之間分別設置有水帽塔盤，水帽塔盤上均勻分布有水帽，每段反應催化劑床層下部對應的筒體側壁上連通設置有催化劑卸料口。
[0010]所述的一種一步法直接合成聚甲氧基甲縮醛的反應器結構，其特征在于:所述筒體內頂部設置有絲網。
[0011]所述的一種一步法直接合成聚甲氧基甲縮醛的反應器結構，其特征在于:所述反應原料進料口設置有預分布器。
[0012]所述的一種一步法直接合成聚甲氧基甲縮醛的反應器結構，其特征在于:所述筒體內每段換熱管束由多個換熱管組成，各個換熱管內分別裝填有固體酸性樹脂催化劑，以構成反應催化劑床層。
[0013]所述的一種一步法直接合成聚甲氧基甲縮醛的反應器結構，其特征在于:每段反應催化劑床層中，換熱管通過換熱管管板固定在設備筒體內部。換熱管束中各個換熱管形成的空隙之間設置有擋板，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器結構，其特征在于:筒體內頂部和底部、相鄰反應催化劑床層之間分別設置有水帽塔盤，水帽以正三角形或正四邊形均勻分布在水帽塔盤上，并通過水帽自身帶的螺紋固定在塔盤上，水帽塔盤通過其支撐件固定在反應器筒體內。
[0015]所述的一種一步法直接合成聚甲氧基甲縮醛的反應器結構，其特征在于:每段反應催化劑床層對應的筒體側壁上分別設置有溫度計口，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器結構，其特征在于:筒體上部、下部分別設置有壓差計口。
[0017]所述的一種一步法直接合成聚甲氧基甲縮醛的反應器結構，其特征在于:每段反應催化劑床層所對應的筒體側壁分別設置有甲醇沖洗口。
[0018]所述的一種一步法直接合成聚甲氧基甲縮醛的反應器結構，其特征在于:筒體底部設置有物料卸料口。
[0019]本實用新型優(yōu)點為。(I)設置了反應換熱管，通過冷卻介質及時移走反應熱，有效地控制了反應溫度；(2)由于采用了水帽結構，實現(xiàn)了反應物料的收集與有效分布，解決了大型化生產中反應器中物流的偏流問題，返混小，便于達到較高的轉化率；同時解決了催化劑固定及細粉的回收問題；(3)設置了甲醇沖洗口，防止甲醛在反應器中聚合造成設備堵塞。
【附圖說明】
[0020]圖1為本實用新型結構不意圖。
【具體實施方式】
[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器結構，包括豎向設置的筒體8，筒體8底部連通安裝有反應原料進料口，筒體頂部封頭上連通安裝有合成粗產物出料口。筒體8內從上至下設置有多段換熱管9，各個換熱管9內分別裝填有固體酸性樹脂催化劑5。每段反應催化劑床層對應的筒體8側壁分別設置有多個均勻分布的冷卻介質入口、冷卻介質出口。筒體8內頂部和底部、相鄰反應催化劑床層之間分別設置有水帽塔盤3，水帽塔盤3上均勻分布有水帽4，每段反應催化劑床層下部對應的筒體8側壁上連通設置有催化劑卸料口。
[0022]筒體8內頂部設置有絲網10。
[0023]反應原料進料口設置有預分布器I。
[0024]筒體8內每段換熱管束由多個換熱管9組成，各個換熱管9內分別裝填有固體酸性樹脂催化劑5，以構成反應催化劑床層。
[0025]每段反應催化劑床層中，換熱管9通過換熱管管板7固定在設備筒體8內部。換熱管束中各個換熱管9形成的空隙之間設置有擋板6，擋板6為圓盤-圓環(huán)形或者弓形折流板。
[0026]筒體8內頂部和底部、相鄰反應催化劑床層之間分別設置有水帽塔盤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，并通過水帽4自身帶的螺紋固定在塔盤3上，水帽塔盤3通過其支撐件2固定在反應器筒體內。
[0027]每段反應催化劑床層對應的筒體8側壁上分別設置有溫度計口，并插入床層不同深度處。
[0028]筒體8上部、下部分別設置有壓差計口。
[0029]每段反應催化劑床層所對應的筒體8側壁分別設置有甲醇沖洗口。
[0030]筒體8底部設置有物料卸料口。
[0031]本實用新型中，筒體的頂部可設絲網以進一步濾除催化劑細粉，防止帶入下游設備中；反應原料進料口設置有預分布器。
[0032]本實用新型中，由于甲醇和甲醛溶液直接合成DMMn的反應屬放熱反應，為了控制反應溫度，采用冷卻介質通過換熱管來及時移走反應熱。每段反應床層對應的筒體側壁設置了多個均勻分布的冷卻介質入口和冷卻介質出口，換熱管間并設置了圓環(huán)-圓盤或者折流板等形式的擋板，以強化傳熱效果。
[0033]本實用新型中，固體酸性樹脂催化劑填充在換熱管中，并通過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。水帽以正三角形或者正四邊形均勻分布在水帽塔盤上，并通過水帽自身帶的螺紋固定在塔盤上，水帽塔盤通過其支撐件固定在反應器筒體內。
[0034]本實用新型中，每段反應床層設置多組溫度計口，并根據需要于不同深度插入催化劑床層，以監(jiān)測反應床層溫度，防止因局部換熱不均勻造成床層超溫。
[0035]本實用新型中，在筒體的上部及下部設有測量床層壓差的壓差計口，以監(jiān)測反應床層壓降，防止甲醛聚合堵塞設備。另外在每段反應催化劑床層所對應的筒體側壁設置甲醇沖洗口，甲醇作為一種阻聚劑，在設備堵塞時解聚，有效地消除設備的堵塞現(xiàn)象。
[0036]本實用新型中，在筒體底部設物料卸料口，在裝置停車時將反應器內物料排放至安全處。
【主權項】
1.一種一步法直接合成聚甲氧基甲縮醛的反應器結構，其特征在于:包括豎向設置的筒體，筒體底部連通安裝有反應原料進料口，筒體頂部封頭上連通安裝有合成粗產物出料口，筒體內從上至下設置有多段換熱管，各個換熱管內分別裝填有固體酸性樹脂催化劑，每段反應催化劑床層對應的筒體側壁分別連通設置有多個均勻分布的冷卻介質入口、冷卻介質出口，筒體內頂部和底部、相鄰反應催化劑床層之間分別設置有水帽塔盤，水帽塔盤上均勻分布有水帽，每段反應催化劑床層下部對應的筒體側壁上連通設置有催化劑卸料口。2.根據權利要求1所述的一種一步法直接合成聚甲氧基甲縮醛的反應器結構，其特征在于:所述筒體內頂部設置有絲網。3.根據權利要求1所述的一種一步法直接合成聚甲氧基甲縮醛的反應器結構，其特征在于:所述反應原料進料口設置有預分布器。4.根據權利要求1所述的一種一步法直接合成聚甲氧基甲縮醛的反應器結構，其特征在于:每段反應催化劑床層中，換熱管組中各個換熱管之間設置有擋板，擋板為圓盤-圓環(huán)或者弓形折流板。5.根據權利要求1所述的一種一步法直接合成聚甲氧基甲縮醛的反應器結構，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，并通過水帽自身帶的螺紋固定在塔盤上，水帽塔盤通過其支撐件固定在反應器筒體內。6.根據權利要求1所述的一種一步法直接合成聚甲氧基甲縮醛的反應器結構，其特征在于:每段反應催化劑床層對應的筒體側壁上分別設置有溫度計口。7.根據權利要求1所述的一種一步法直接合成聚甲氧基甲縮醛的反應器結構，其特征在于:筒體上部、下部分別設置有壓差計口。8.根據權利要求1所述的一種一步法直接合成聚甲氧基甲縮醛的反應器結構，其特征在于:每段反應催化劑床層對應的筒體側壁分別設置有甲醇沖洗口。9.根據權利要求1所述的一種一步法直接合成聚甲氧基甲縮醛的反應器結構，其特征在于:筒體底部設置有物料卸料口。
【文檔編號】B01J8/06GK205462142SQ201620026466
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年1月8日
【發(fā)明人】余葆如, 馮玉峰, 韓諦, 石懷兵
【申請人】東華工程科技股份有限公司