本實(shí)用新型涉及一種連續(xù)異構(gòu)反應(yīng)裝置，特別應(yīng)用在松節(jié)油異構(gòu)反應(yīng)制備莰烯連續(xù)生產(chǎn)上。

背景技術(shù)：

莰烯是一種雙環(huán)單萜烯類有機(jī)化合物，其天然存在于佛手油、香茅油、柏木油等許多香精油內(nèi)，主要用作有機(jī)合成原料，可用于合成樟腦、香料、農(nóng)藥等。由于天然莰烯存在較少，因此，目前均是采用合成的莰烯。

目前工業(yè)上普遍制備莰烯主要是用松節(jié)油(主要成分是蒎烯)在酸性催化劑的作用下于125-140℃進(jìn)行異構(gòu)化，再經(jīng)減壓分餾得到莰烯成品。工業(yè)品莰烯含量≥95％，熔點(diǎn)≥45℃。但現(xiàn)有制備方法是采用間歇式生產(chǎn)，即將原料松節(jié)油、催化劑一次投入反應(yīng)釜中并進(jìn)行機(jī)械攪拌反應(yīng)，反應(yīng)合格后物料經(jīng)過(guò)板框壓濾機(jī)把催化劑過(guò)濾出，循環(huán)使用，并得到產(chǎn)物。

以上現(xiàn)有間歇式生產(chǎn)工藝存在的問(wèn)題如下：1、從開始投料到反應(yīng)結(jié)束過(guò)程中，流程不緊湊，耗時(shí)長(zhǎng)，生產(chǎn)效率低；2、反應(yīng)速度慢，采用機(jī)械攪拌，物料和催化劑混在一起，反應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)，且催化劑需經(jīng)過(guò)濾后重新投入反應(yīng)釜中使用(如201210556202.5一種利用太陽(yáng)能光催化制氫的反應(yīng)裝置中所示)；3、不方便自動(dòng)化控制，主要靠人工操作，除工序繁瑣、勞動(dòng)強(qiáng)度大之外，控制精度也較差；4、安全性差：異構(gòu)反應(yīng)屬于劇烈放熱反應(yīng)，一釜物料大約在8-10噸，物料反應(yīng)時(shí)溫度很難控制，控制不好極易發(fā)生噴料事故；5、能耗大，成本高。

因此提供一種催化劑設(shè)置合理、流程緊湊、耗時(shí)短、生產(chǎn)效率高、能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)控制且反應(yīng)控制精準(zhǔn)、安全的連續(xù)異構(gòu)反應(yīng)裝置己成為當(dāng)務(wù)之亟。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了克服了現(xiàn)有連續(xù)異構(gòu)反應(yīng)中物料和催化劑采用混合反應(yīng)，不僅反應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)，且反應(yīng)結(jié)束后還需增加濾除催化劑的工序，導(dǎo)致流程不緊湊，生產(chǎn)效率低的缺點(diǎn)，本實(shí)用新型提供一種連續(xù)異構(gòu)反應(yīng)裝置，具有流程緊湊、無(wú)需另外濾除催化劑、物料反應(yīng)充分的優(yōu)點(diǎn)。

本實(shí)用新型的技術(shù)方案如下：

一種連續(xù)異構(gòu)反應(yīng)裝置，包括依次連接的進(jìn)料泵、預(yù)熱器、反應(yīng)器、冷卻器、產(chǎn)品收集罐，所述反應(yīng)器為由多個(gè)首尾相接的反應(yīng)柱構(gòu)成的蛇形管，每個(gè)反應(yīng)柱中上段內(nèi)腔的上下兩端分別設(shè)有一過(guò)濾網(wǎng)，兩過(guò)濾網(wǎng)間的腔體內(nèi)設(shè)有平行排列且沿平行腔體中軸線方向延伸的多根反應(yīng)管，各反應(yīng)管內(nèi)填裝有顆粒狀催化劑，所述過(guò)濾網(wǎng)的網(wǎng)眼大小小于催化劑顆粒大小；所述反應(yīng)柱的下段內(nèi)腔的內(nèi)壁設(shè)有多個(gè)位于下端過(guò)濾網(wǎng)之下且從上至下依次間隔交錯(cuò)由反應(yīng)柱內(nèi)腔內(nèi)壁的左側(cè)或右側(cè)向相對(duì)側(cè)方向延伸出的擋板，各擋板的寬度大于反應(yīng)柱半徑。

區(qū)別于傳統(tǒng)的異構(gòu)反應(yīng)的間歇式生產(chǎn)方法，本連續(xù)異構(gòu)反應(yīng)裝置，在每個(gè)反應(yīng)柱內(nèi)設(shè)置擋板，并在擋板間填充顆粒狀催化劑，并通過(guò)多個(gè)反應(yīng)柱首尾相連構(gòu)成蛇形反應(yīng)管，避免了現(xiàn)有將物料和催化劑流動(dòng)混合反應(yīng)的做法導(dǎo)致的反應(yīng)速度慢、工序繁復(fù)、需要濾除催化劑、生產(chǎn)效率低的問(wèn)題，也方便維修清潔。同時(shí)在反應(yīng)柱的過(guò)濾網(wǎng)下方設(shè)置多個(gè)間隔交替的擋板，物料進(jìn)料后先要經(jīng)過(guò)擋板后才能與催化劑接觸，減少了物料進(jìn)料壓力過(guò)大損壞過(guò)濾網(wǎng)的可能，并提高物料在反應(yīng)器中的反應(yīng)時(shí)間，讓物料可以得到充分反應(yīng)。

所述每個(gè)反應(yīng)柱內(nèi)設(shè)有的擋板數(shù)量為3個(gè)，相鄰兩擋板間距離為450-550mm。該擋板數(shù)量和間距使得物料反應(yīng)效果最佳。

所述反應(yīng)器總長(zhǎng)度為35-45m，每個(gè)反應(yīng)柱的長(zhǎng)度為4.5-5.5m，每個(gè)反應(yīng)柱中分布有反應(yīng)管的分布段的內(nèi)腔直徑為270-330mm，擋板最大寬度為120-170mm；每個(gè)反應(yīng)柱內(nèi)設(shè)有的反應(yīng)管數(shù)量為37個(gè)，長(zhǎng)度為2-3m，且各反應(yīng)管由直徑22-27mm的不銹鋼管構(gòu)成；所述過(guò)濾網(wǎng)為120-170目的不銹鋼過(guò)濾網(wǎng)。

所述反應(yīng)器、反應(yīng)柱大小適宜，120-170目不銹鋼過(guò)濾網(wǎng)主要防止催化劑進(jìn)入反應(yīng)液中，同時(shí)催化劑的顆粒大小適宜，反應(yīng)效果佳，物料反應(yīng)充分。

所述每個(gè)反應(yīng)柱分布有反應(yīng)管的分布段的外側(cè)壁上均設(shè)有測(cè)溫裝置、第一加熱夾套和第二加熱夾套；各個(gè)反應(yīng)柱的第一加熱夾套通過(guò)管道相互連通形成水加熱系統(tǒng)，該水加熱系統(tǒng)上設(shè)有進(jìn)水口和出水口；各個(gè)反應(yīng)柱的第二加熱夾套通過(guò)相互連通形成蒸汽加熱系統(tǒng)，該蒸汽加熱系統(tǒng)上設(shè)有蒸汽進(jìn)口和蒸汽出口。

測(cè)溫裝置感應(yīng)反應(yīng)柱中的反應(yīng)溫度變化情況，當(dāng)反應(yīng)溫度超過(guò)設(shè)定溫度，蒸汽閥門關(guān)閉，冷卻水閥門打開，冷水從進(jìn)水口流入第一加熱夾套；當(dāng)反應(yīng)溫度低于設(shè)定溫度，反應(yīng)冷卻水閥門關(guān)閉，蒸汽閥門打開，蒸汽從蒸汽進(jìn)口流入第二加熱夾套；實(shí)現(xiàn)對(duì)反應(yīng)柱溫度的自動(dòng)調(diào)控。

蒸汽加熱系統(tǒng)的蒸汽出口與預(yù)熱器相連接從而對(duì)流經(jīng)預(yù)熱器的反應(yīng)物料進(jìn)行預(yù)熱，減少能耗。

所述連續(xù)異構(gòu)反應(yīng)裝置還包括防爆罐以及多組防爆支路，各組防爆支路分別由位于兩相鄰反應(yīng)柱之間的各連接管道連通到防爆罐，各組防爆支路上依次串接有氣動(dòng)閥和壓力變送器。

由于催化反應(yīng)特別是異構(gòu)反應(yīng)時(shí)，物料的反應(yīng)溫度很難控制，控制不好極易發(fā)生噴料事故。因此，在反應(yīng)器頂部設(shè)置壓力變送器、氣動(dòng)閥并與防爆罐相連，便于隨時(shí)觀察反應(yīng)壓力變化情況，如果反應(yīng)器內(nèi)反應(yīng)放熱嚴(yán)重，沒(méi)有得到控制，超過(guò)設(shè)定壓力，氣動(dòng)閥將自動(dòng)打開進(jìn)行泄壓到防爆罐內(nèi)，保證了反應(yīng)的安全進(jìn)行。

所述反應(yīng)器設(shè)有尾氣出口，該尾氣出口與預(yù)熱器相連接從而對(duì)流經(jīng)預(yù)熱器的反應(yīng)物料進(jìn)行預(yù)熱，有效利用反應(yīng)預(yù)熱，節(jié)約能耗。

所述產(chǎn)品收集罐包括不合格產(chǎn)品罐和合格產(chǎn)品罐，不合格產(chǎn)品罐與進(jìn)料泵進(jìn)口相連接實(shí)現(xiàn)回收，提高物料利用率。

所述進(jìn)料泵出口與預(yù)熱器之間的連接管道上還設(shè)有流量計(jì)。通過(guò)對(duì)流量計(jì)的控制，可以精確控制物料如松節(jié)油的加入量，使得進(jìn)料均勻穩(wěn)定，提高生產(chǎn)效率。

所述冷卻器為螺旋板冷凝器，換熱面積為28-32㎡，冷凝效果好。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型申請(qǐng)具有以下優(yōu)點(diǎn)：

1)本連續(xù)異構(gòu)反應(yīng)裝置的管式反應(yīng)器中一次性填裝催化劑，省去催化劑過(guò)濾設(shè)備和工序，簡(jiǎn)化了生產(chǎn)流程，保證了連續(xù)穩(wěn)定的工況，并在填充催化劑內(nèi)腔下方設(shè)有多個(gè)擋板的反應(yīng)柱組成，無(wú)需濾除催化劑，使得反應(yīng)流程緊湊、生產(chǎn)效率高、反應(yīng)完全、方便維護(hù)和清潔、節(jié)約了成本，淘汰了舊工藝中的機(jī)械攪拌；

2)其反應(yīng)器填充催化劑段的外側(cè)壁設(shè)有測(cè)溫裝置和加熱夾套、進(jìn)料泵出口與預(yù)熱器之間設(shè)有流量計(jì)，自動(dòng)調(diào)節(jié)反應(yīng)溫度以及進(jìn)料量，控制精度高，減少了大量的人工操作以及提高了安全系數(shù)；

3)該連續(xù)異構(gòu)反應(yīng)裝置的反應(yīng)器通過(guò)壓力變送器、氣動(dòng)閥與防爆罐連接，提高了反應(yīng)的安全性，方便對(duì)事故物料的回收；

4)通過(guò)將反應(yīng)器加熱夾套蒸汽出口和反應(yīng)尾氣的余熱利用，減少了蒸汽的用量，降低了能耗。

附圖說(shuō)明

圖1是本實(shí)用新型所述連續(xù)異構(gòu)反應(yīng)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本實(shí)用新型所述連續(xù)異構(gòu)反應(yīng)裝置反應(yīng)柱的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本實(shí)用新型所述連續(xù)異構(gòu)反應(yīng)裝置反應(yīng)柱的A-A剖視圖。

標(biāo)號(hào)說(shuō)明：

進(jìn)料泵1、預(yù)熱器2、反應(yīng)器3、冷卻器4、產(chǎn)品收集罐5、防爆罐6、流量計(jì)7、反應(yīng)柱31、過(guò)濾網(wǎng)32、反應(yīng)管33、擋板34、尾氣出口35、不合格產(chǎn)品罐51、合格產(chǎn)品罐52、測(cè)溫裝置311、第一加熱夾套312、氣動(dòng)閥313、壓力變送器314、第二加熱夾套315、進(jìn)水口3121、出水口3122、蒸汽進(jìn)口3151、蒸汽出口3152。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合說(shuō)明書附圖1-3對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。

如圖1-3所示，本實(shí)用新型所述的一種連續(xù)異構(gòu)反應(yīng)裝置，包括依次連接的進(jìn)料泵1、預(yù)熱器2、反應(yīng)器3、冷卻器4、產(chǎn)品收集罐5。所述反應(yīng)器3為由多個(gè)首尾相接的反應(yīng)柱31構(gòu)成的蛇形管，每個(gè)反應(yīng)柱31中上段內(nèi)腔的上下兩端分別設(shè)有一過(guò)濾網(wǎng)32，兩過(guò)濾網(wǎng)32間的腔體內(nèi)設(shè)有平行排列且沿平行腔體中軸線方向延伸的多根反應(yīng)管33，各反應(yīng)管33內(nèi)填裝有顆粒狀催化劑，所述過(guò)濾網(wǎng)32的網(wǎng)眼大小小于催化劑顆粒大小；所述反應(yīng)柱31的下段內(nèi)腔的內(nèi)壁設(shè)有多個(gè)位于下端過(guò)濾網(wǎng)32之下且從上至下依次間隔交錯(cuò)由反應(yīng)柱31內(nèi)腔內(nèi)壁的左側(cè)或右側(cè)向相對(duì)側(cè)方向延伸出的擋板34，各擋板34的寬度大于反應(yīng)柱半徑。所述每個(gè)反應(yīng)柱31內(nèi)設(shè)有的擋板34數(shù)量為3個(gè)，相鄰兩擋板34間距離為450-550mm。所述反應(yīng)器3總長(zhǎng)度為35-45m，每個(gè)反應(yīng)柱31的長(zhǎng)度為4.5-5.5m，每個(gè)反應(yīng)柱31中分布有反應(yīng)管33的分布段的內(nèi)腔直徑為270-330mm，擋板34最大寬度為120-170mm；每個(gè)反應(yīng)柱31內(nèi)設(shè)有的反應(yīng)管33數(shù)量為37個(gè)，長(zhǎng)度為2-3m，且各反應(yīng)管33由直徑22-27mm的不銹鋼管構(gòu)成；所述過(guò)濾網(wǎng)32為120-170目的不銹鋼過(guò)濾網(wǎng)。所述每個(gè)反應(yīng)柱31分布有反應(yīng)管33的分布段的外側(cè)壁上均設(shè)有測(cè)溫裝置311、第一加熱夾套312和第二加熱夾套315；各個(gè)反應(yīng)柱31的第一加熱夾套312通過(guò)管道相互連通形成水加熱系統(tǒng)，該水加熱系統(tǒng)上設(shè)有進(jìn)水口3121和出水口3122；各個(gè)反應(yīng)柱31的第二加熱夾套315通過(guò)相互連通形成蒸汽加熱系統(tǒng)，該蒸汽加熱系統(tǒng)上設(shè)有蒸汽進(jìn)口3151和蒸汽出口3152。蒸汽加熱系統(tǒng)的蒸汽出口3152與預(yù)熱器2相連接從而對(duì)流經(jīng)預(yù)熱器2的反應(yīng)物料進(jìn)行預(yù)熱。所述連續(xù)異構(gòu)反應(yīng)裝置還包括防爆罐6以及多組防爆支路，各組防爆支路分別由位于兩相鄰反應(yīng)柱31之間的各連接管道連通到防爆罐6，各組防爆支路上依次串接有氣動(dòng)閥313和壓力變送器314。所述反應(yīng)器3設(shè)有尾氣出口35，該尾氣出口35與預(yù)熱器2相連接從而對(duì)流經(jīng)預(yù)熱器2的反應(yīng)物料進(jìn)行預(yù)熱。所述產(chǎn)品收集罐5包括不合格產(chǎn)品罐51和合格產(chǎn)品罐52，不合格產(chǎn)品罐51與進(jìn)料泵1進(jìn)口相連接實(shí)現(xiàn)回收。所述進(jìn)料泵1出口與預(yù)熱器2之間的連接管道上還設(shè)有流量計(jì)7。所述冷卻器4為螺旋板冷凝器，換熱面積為28-32㎡。

本實(shí)用新型所述的連續(xù)異構(gòu)反應(yīng)裝置并不只僅僅局限于上述實(shí)施例，凡是依據(jù)本實(shí)用新 型原理的任何改進(jìn)或替換，均應(yīng)在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。