一种酯化反应装置及其工作方法与流程

本发明涉及化工，具体涉及一种酯化反应装置及其工作方法。

背景技术：

1、酯化反应是一种常见的有机合成反应，其涉及到有机化学中的酸碱理论和功能团转化。在酯化反应中，通常是一种醇与一种羧酸(或其衍生物)在酸性或碱性条件下反应，生成酯以及水作为副产物。这种反应在制备酯类化合物方面具有广泛的应用，例如合成香料、润滑剂、某些药物等。本发明所涉及的酯化反应生产原料是1,4丁二醇(英文名称bdo，一种液体)和对苯二甲酸(英文名称pta，一种粉末)，将两种原料分别加入到酯化反应器中，加热升温到260℃左右进行酯化反应，生成对苯二甲酸丁二醇酯。酯化反应分成两个部分：第一是酯化反应的前期阶段，加热醇和酸的混合物，通常在适当的温度下进行，以促进反应发生，在反应达到理想程度后停止加热，并让反应混合物冷却；第二是酯化反应的后期阶段，通过蒸馏、萃取或结晶等方法，将反应混合物中的过量酯化合物从水中及时分离出来，对分离出的酯进行进一步的纯化和处理，以得到符合要求的最终产品。

2、现有技术中，传统工业酯化反应釜中的搅拌方式可能不够有效，导致反应物质的传质效率低，延长反应时间并降低产率，另外，传统的酯化反应釜在反应时容易出现受热不均的情况，反应的热量被白白浪费，没有将产生的余热充分回收利用，热量损失大，不利于节能环保。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种酯化反应装置及其工作方法。

2、本发明的技术方案是：一种酯化反应装置及其工作方法，包括反应器筒体组件、加热组件、搅拌器组件、余热回收组件和壁面刮刀组件，

3、反应器筒体组件包括反应器筒体、设置在反应器上部的两个微波发生器、设置在反应器底部的两个氮气入口、设置在反应器上部的两个氮气出口、设置在反应器上部的两个物料进口、反应后的物料出口、设置在反应器两端的电动搅拌器以及安装在反应器外壁面上的温度监测装置。

4、加热组件包括反应器内部的电加热组件、外盘管换热组件、外半管换热组件，其中，电加热组件设置在反应器筒体的搅拌器内部，外盘管换热组件套设在反应器筒体的顶端，外半管换热组件套设在反应器筒体的中下段。

5、搅拌器组件包括电机轴头轴套、搅拌空心管轴、电机、八面体的搅拌装置；电机位于电机轴头轴套正上方，为驱动装置；电机轴头轴套上端部与电机底部通过键连接、正下方通过焊接连接至搅拌空心管轴，八面体的搅拌器下端和空心管轴的下端焊接，上端和空心管轴的中上端焊接；

6、余热回收组件包括包括一个换热器，其一端与反应器筒体的蒸气出口连接，其二端与反应器筒体的物料入口端连接；

7、壁面刮刀组件包括六个刮刀，其中四个弧形刮刀紧贴着反应器的壁面，上面两个刮刀弧度为30°，与壁面接触的刀片长度为30cm，下面两个刮刀弧度为35°，与壁面接触的刀片长度为35cm，搅拌杆下端的两个等腰梯形的刮刀中间开有圆形的孔，与壁面接触的刀片长度为60cm；

8、进一步的技术方案，四个弧形刮刀紧贴着反应器的壁面，上面两个刮刀弧度为30°，与壁面接触的刀片长度为30cm，下面两个刮刀弧度为35°，与壁面接触的刀片长度为35cm，搅拌杆下端的两个等腰梯形的刮刀中间开有圆形的孔，与壁面接触的刀片长度为60cm；

9、进一步的技术方案，内部的电加热组件设置成渐扩的形状，外盘管换热组件包括直管和盘管，直管和盘管的内部设置有螺纹翅片、外部包裹有保温棉；外半管换热组件为双层结构，包括内外两个壁面，内壁面与反应器筒体之间设置有流动介质，流动介质为导热油，内壁面和外壁面之间固定安装有若干个翅片并填充有相变材料。

10、一种酯化反应装置的工作方法：

11、在搅拌器启动前，将苯二甲酸与1,4丁二醇通过物料1进口和物料2进口通入反应器内，此时启动安装在反应器上部的两个微波反应器和两个电动搅拌器，使得先进入的苯二甲酸与1,4丁二醇两种物料充分搅拌和振动融合，也增大了苯二甲酸和1,4丁二醇之间的反应面积，有利于物料充分反应，接着启动八面体的主搅拌装置和搅拌器内部的电加热装置，给已经初步混合的两种物料进行预热和进一步搅拌，伴随着八面体搅拌器的旋转，其上部的两种不同弧度的刮刀对反应器中上部粘连在壁面的反应物料进行刮除清洁，同时也起到一定的搅拌作用，其下部的两个大型的带圆孔的等腰梯形刮刀对正在剧烈反应的物料进行搅拌，与此同时，由于搅拌器内部的电加热丝呈渐扩形并且接触面积逐渐增大，给物料的热量增加，酯化反应的温度升高；在酯化反应进行的过程中为了防止物料出现固化的现象，在反应器的筒底进一步通入氮气来对苯二甲酸和1,4丁二醇反应生成的浆料进行搅拌，另外在反应器筒体的上方设置一个氮气的出口来排出不参与反应的氮气，维持反应器内的压力稳定。在反应过程中，反应釜旁的温度计连接着温度监测装置，对反应器内的温度进行监测，以确保酯化反应的温度在合理的区间。随着反应的进行，生成的大量的水在反应釜内以高温水蒸气的形式从筒体侧面的蒸气出口排出，接着通过管道流进安装在反应器旁边的余热回收装置中，余热回收装置将水蒸气液化放出的余热通入物料的进口来对物料进行预热，充分回收利用了反应的能量。

12、跟现有技术相比，本发明的有益效果是：

13、(1)反应器筒体的顶部、中部和底部分别设置有电加热组件、外盘管换热组件、外半管换热组件，可以保证腔内整体的温度均匀；外半管换热组件内部填充的相变材料可以起到保温和储能的作用，当温度达到反应温度时，相变材料融化吸热，则不需要再通过导热油加热，可以节约成本；外盘管换热组件内部的螺旋翅片强化了热媒与反应器内部的传热效果，有利于热量的充分利用；

14、(2)搅拌器组件采用八面体的搅拌装置来搅拌物料以及安装在搅拌装置上的刮刀来刮去釜壁的物料，刮刀在清洁筒壁的同时，还能起到搅拌的作用，另外，中间放置加热器加热物料，最大程度上节约了反应器的空间；

15、(3)在反应器的左右设置了两个小型的电动搅拌装置先打散物料，有利于物料的充分反应，另外，安装在筒壁内侧的两个微波发生器也可以使物料均匀融合反应，这节省了反应时间，提高了酯化反应的效率；

16、(4)余热回收组件可以将回收的酯化蒸汽余热用于酯化反应浆料的加热，从而降低酯化反应器中浆料升温所需热负荷，节能环保，提高经济效益；

17、(5)反应器的筒壁还安装了温度监测装置，用来调节内部电加热组件的加热功率，让酯化反应在最合适的温度区间进行。

技术特征：

1.一种酯化反应装置及其工作方法，其特征在于，包括反应器筒体组件、加热组件、搅拌器组件、余热回收组件和壁面刮刀组件；

2.根据权利要求1所述的一种酯化反应装置及其工作方法，其特征在于，外盘管换热组件的外周侧面上还包括有保温棉。搅拌器内部的电加热组件内壁上均设置有圆凸台微翅片，翅片厚度为1.5mm，球凸半径为2.0mm。外半管换热组件为双层结构，包括内壁面和外壁面，内壁面与反应器筒体之间设置有流动介质，流动介质为合成导热油，内壁面和外壁面之间固定安装有若干个翅片并填充有相变材料蓄热。

3.根据权利要求1所述的一种酯化反应装置及其工作方法，其特征在于，搅拌器组件中的八面体的搅拌装置厚度为2cm，上下边长为40cm，左右边长为60cm，其余边的边长为50cm，纵向厚度为2mm，搅拌器组件能在反应器筒体内产生较大的轴向和径向流动，加大了反应器筒体内的循环流量，提高了反应器筒体内反应物的混合效果，改善1,4丁二醇(英文名称bdo，一种液体)和对苯二甲酸(英文名称pta，一种粉末)在反应器内的传热和传质效果。

4.根据权利要求1所述的一种酯化反应装置及其工作方法，其特征在于，壁面刮刀组件包括六个刮刀，其中四个弧形刮刀紧贴着反应器的壁面，上面两个刮刀弧度为30°，与壁面接触的刀片长度为30cm，下面两个刮刀弧度为35°，与壁面接触的刀片长度为35cm，搅拌杆下端的两个等腰梯形的刮刀中间开有圆形的孔，与壁面接触的刀片长度为60cm；壁面的刮刀安装在八面体搅拌装置上，不仅可以起到刮去壁面残余物料的作用，还可以增强对反应物的搅拌效果，大大提高了物料反应的效率。

5.根据权利要求1所述的一种酯化反应装置及其工作方法，其特征在于，余热回收系统的工作过程是将反应器筒体产生的高温蒸气的热量经过一个换热器换热后，将回收的热量经过管道通到筒体上端的物料进口处，用来给物料进行预热，减少内部电加热组件的加热功耗，节约电能，也能提高能量的利用效率。

6.根据权利要求1所述的一种酯化反应器，其特征在于，换热器为管壳式的结构，管程介质为参加反应的混合浆料，壳程介质为高温1,4丁二醇蒸汽。

技术总结本发明公开了一种酯化反应装置及其工作方法，属于化工技术领域。该装置包括反应器筒体组件、加热组件、搅拌器组件、余热回收组件和壁面刮刀组件。加热组件涵盖反应器内的电加热组件、外盘管换热组件和外半管换热组件。搅拌器组件包含电机轴头轴套、搅拌空心管轴、电机和八面体的搅拌装置。八面体的搅拌装置以及搅拌器上的刮刀有效地实现物料搅拌和壁面清洁。电加热装置最大程度地利用了反应器内部空间，反应器内的两个电动搅拌杆和两个微波发生器有助于物料充分反应。外半管换热组件中的相变材料和翅片起到储能和增强传热的作用，有利于充分利用热量。技术研发人员：王倩,王国林,彭浩,阮春晨,彭孝天受保护的技术使用者：江苏福斯特石化装备有限公司技术研发日：技术公布日：2024/7/18