一种反应器的制作方法

1.本实用新型涉及化学反应设备技术领域，特别是涉及一种反应器。


背景技术：

2.在催化剂的作用下，环氧乙烷与含活泼氢的有机化合物发生开环加成反应，这一类反应称为乙氧基化反应，其中含有活泼氢的物质称为引发剂或起始剂。常见的环氧乙烷衍生物主要有乙二醇醚、聚氧乙烯醚、聚乙二醇、乙醇胺等，它们分别是低碳醇(甲醇、乙醇、丁醇等)、长链脂肪醇或烷基酚、乙二醇和氨等物质与环氧乙烷在催化剂的作用下发生乙氧基化反应而得到的产物。
3.传统的外循环喷雾式反应器，其示意图见图1。这种反应器的主要特征是：(1)采用一种半间歇操作模式，即原料起始剂和催化剂一次性加入到反应器中，规定量的反应物环氧乙烷则连续加入；(2)反应热的移出通过外部换热器完成，反应温度控制准确；(3)反应器的顶部为气相，底部为液相；(4)反应器底部的液体混合物通过外循环进入反应器顶部，经过喷嘴后雾化成细小液滴(分散相)向环氧乙烷气相(连续相)扩散，确保很高的气液接触面积；(5)反应器中充入一定的惰性保护气氮气，以防止环氧乙烷爆炸和抑制其分解。
4.传统外循环工艺的缺点：反应速率低，生产周期长，一般聚醚和环氧乙烷需要循环8次以上才能充分反应。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的是提供一种反应器，以解决上述现有技术存在的问题，提高反应速率，缩短生产周期。
6.为实现上述目的，本实用新型提供了如下方案：
7.本实用新型提供了一种反应器，包括反应釜和喷射器，所述反应釜包括依次连通的第一反应腔和第二反应腔，所述第二反应腔位于所述第一反应腔的下方，所述第二反应腔下端设置有出料口，所述出料口通过第一管路与所述第一反应腔连通，所述出料口通过第二管路与所述喷射器的入口连通，所述喷射器的下端穿过所述第一反应腔并伸入所述第二反应腔中，所述第一反应腔设置有入料口。
8.优选地，所述第一反应腔呈球状。
9.优选地，所述第一反应腔内设置有经向管和至少一个纬向管，所述经向管与各所述纬向管连通，且所述经向管与所述纬向管垂直，所述经向管与所述第一管路连通，所述纬向管设置有若干反应喷射结构，所述反应喷射结构朝向所述第一反应腔的球心设置。
10.优选地，所述第一管路的截面积、所述经向管的截面积、所述经向管与各所述纬向管连接处的总截面积、各所述反应喷射结构的总喷射截面积相同。
11.优选地，所述第一反应腔的外侧设置有进料腔，所述进料腔上设置有若干进料喷射结构，所述进料喷射结构穿过所述第一反应腔，且所述进料喷射结构的喷射方向朝向所述第一反应腔的球心设置。
12.优选地，所述第二反应腔包括依次连接的上部腔体和下部腔体，所述上部腔体与所述第一反应腔连通，所述下部腔体的尺寸小于所述上部腔体的尺寸，所述出料口设置在所述下部腔体。
13.优选地，所述第一反应腔的上端与所述喷射器的入口通过第三管路连通。
14.优选地，所述反应器还包括第四管路，所述第四管路的一端与所述出料口连通，所述第四管路的另一端与所述第一管路和所述第二管路连通；所述第四管路上设置有循环泵和换热器。
15.优选地，所述第一反应腔的内壁和所述第二反应腔的内壁均是光滑的。
16.优选地，所述第一管路与所述喷射器的流量比为2:1。
17.本实用新型相对于现有技术取得了以下技术效果：
18.本实用新型的反应物料循环分为两路进行，一路通过第二反应腔回到第一反应腔中与通过入料口进入第一反应腔的环氧乙烷反应，另一路通过喷射器回到第二反应腔，与第一反应腔内未完全反应的环氧乙烷和反应物料的混合物再次反应，使反应更加充分。本实用新型大大提高了反应效率，缩短了生产周期。
附图说明
19.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
20.图1为传统的外循环喷雾式反应器示意图；
21.图2为本实用新型的反应器示意图；
22.图3为本实用新型的纬向管示意图；
23.其中：100-反应器，1-反应釜，2-喷射器，3-第一反应腔，4-第二反应腔，5-出料口，6-第一管路，7-第二管路，8-入料口，9-经向管，10-纬向管，11-反应喷射结构，12-进料腔，13-进料喷射结构，14-上部腔体，15-下部腔体，16-第三管路，17-第四管路，18-循环泵，19-换热器，20-环氧乙烷储罐。
具体实施方式
24.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
25.本实用新型的目的是提供一种反应器，以解决上述现有技术存在的问题，提高反应速率，缩短生产周期。
26.为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。
27.如图2-图3所示：本实施例提供了一种反应器100，用于进行乙氧基化反应，包括反应釜1和喷射器2，反应釜1包括依次连通的第一反应腔3和第二反应腔4，第二反应腔4位于
第一反应腔3的下方，第二反应腔4下端设置有出料口5，出料口5通过第一管路6与第一反应腔3连通，出料口5通过第二管路7与喷射器2的入口连通，喷射器2的下端穿过第一反应腔3并伸入第二反应腔4中，第一反应腔3设置有入料口8。
28.具体地，本实施例中，第一反应腔3呈球状。
29.本实施例中，第一反应腔3内设置有经向管9和至少一个纬向管10，经向管9和纬向管10均与第一反应腔3的内壁焊接，本实施例包括四个纬向管10，四个纬向管10自上而下平行设置，经向管9与各纬向管10通过两个连接口连通，且经向管9与纬向管10垂直，经向管9与第一管路6连通，纬向管10设置有若干反应喷射结构11，反应喷射结构11为喷头，反应喷射结构11朝向第一反应腔3的球心设置。
30.本实施例将传统的喷雾分布成为同向球心喷雾，使得物料不会喷雾到反应釜1的内壁上，提升了反应效率，并且使得洗釜污水减少了50％以上。
31.本实施例中，第一管路6的截面积、经向管9的截面积、经向管9与各纬向管10连接处的总截面积、各反应喷射结构11的总喷射截面积相同。
32.本实施例中，第一反应腔3的外侧设置有进料腔12，进料腔12与入料口8连通，进料腔12上设置有若干进料喷射结构13，进料喷射结构13为喷头，进料喷射结构13穿过第一反应腔3，且进料喷射结构13的喷射方向朝向第一反应腔3的球心设置。
33.本实施例中，第二反应腔4包括依次连接的上部腔体14和下部腔体15，上部腔体14与第一反应腔3连通，下部腔体15的尺寸小于上部腔体14的尺寸，出料口5设置在下部腔体15。本实施例中，第二反应腔4呈倒置的酒瓶状，采用相同体积的反应物料，由于本实施例的下部腔体15的尺寸小于上部腔体14的尺寸，将反应物料(引发剂/起始剂)放置在下部腔体15中，反应物料的高度较高，能够满足循环泵18的吸入扬程，即使用本实施例的反应器100，少量的反应物料就可使循环泵18正常运转，使反应正常进行，减少了引发剂/起始剂的投料量。第二反应腔4的形状的设置能够便于物料收集，减少洗釜的物料浪费，减少污水量。
34.本实施例的反应釜1的形状设置，使得反应时间大大缩短、熟化时间缩短，同样的反应釜1容积反应时间比传统的减少一半以上。
35.本实施例中，第一反应腔3的上端与喷射器2的入口通过第三管路16连通，第一反应腔3内形成真空，通过第三管路16将反应产生的气相吸入至喷射器2中，并进一步反应。本实施例中，喷射器2为文丘里喷射器，喷射器2的下端伸入上部腔体14中。
36.本实施例中，反应器100还包括第四管路17，第四管路17的一端与出料口5连通，第四管路17的另一端与第一管路6和第二管路7连通；第四管路17上设置有循环泵18和换热器19，加成反应的温度通过换热器19实现加热或冷却控制。
37.本实施例中，第一反应腔3的内壁和第二反应腔4的内壁均是光滑的，第一反应腔3的内壁和第二反应腔4的内壁均进行抛光处理，粘性物料不会粘贴在反应釜1的内壁上，便于清洗，使得反应收率高，排污少。
38.本实施例中，第一管路6与喷射器2的流量比为2:1，即各反应喷射结构11的总的喷雾量与喷射器2的喷射的流量比为2:1。本实施例中，可通过在第一管路6和第二管路7上设置流量计，控制其流量。
39.本实施例采用同向球心喷雾和二次喷射结合，既保留了传统外循环乙氧基化的安全、废气少的优点，又大大提升了反应的效率。
40.采用本实施例进行乙氧基化反应时，引发剂/起始剂通过加料口加入下部腔体15中，引发剂/起始剂的循环分为两路，第一路：在循环泵18的作用下，引发剂/起始剂依次通过第一管路6、经向管9和纬向管10，通过各反应喷射结构11形成喷雾并喷射至第一反应腔3的球心，同时，环氧乙烷气相通过入料口8进入进料腔12，并通过各进料喷射结构13喷射至第一反应腔3的球心，引发剂/起始剂与环氧乙烷在第一反应腔3的球心处反应，加强了气液反应的传质和传热，并在同样的有效容积下增加了反应时间，从而使得反应更充分，有效容积下雾化的路径增大，避免粘壁导致的反应不充分；
41.第二路：在循环泵18的作用下，引发剂/起始剂通过第二管路7进入喷射器2，同时，喷射器2通过第三管路16吸入未反应的环氧乙烷和引发剂/起始剂，未反应的环氧乙烷和引发剂/起始剂以及通过第二管路7进入的引发剂/起始剂形成气液相混合后，在喷射器2的作用下，高速喷射至下部腔体15中，本实施例增大了气液接触的比表面，强化了传质，传质系数大大提高。
42.本说明书中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。