用于丙二酸连续生产的反应装置的制作方法

1.本实用新型属于化工生产设备技术领域，更具体地说，是涉及一种用于丙二酸连续生产的反应装置。


背景技术：

2.丙二酸又称缩苹果酸，是一种有机酸。丙二酸可以用于医药中间体、香料、粘合剂、树脂添加剂、电镀抛光剂、生产巴比妥酸盐和其他药物，用途广泛，市场需求量日益扩大。传统的丙二酸生产工艺中，由于反应会放出大量热量，一般采用以釜式反应器为主的生产设备，通过反应釜夹套带走反应热量，保证反应顺利进行。这种工艺为间歇式生产，存在耗时长、步骤繁琐、工人劳动强度大等亟需解决的问题。


技术实现要素：

3.本实用新型的目的在于提供一种用于丙二酸连续生产的反应装置，旨在解决现有丙二酸生产耗时长、步骤繁琐、工人劳动强度大等技术问题。
4.为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：提供一种用于丙二酸连续生产的反应装置，包括反应管道和外壳；
5.所述反应管道用于通入混合料液并且包括混合段和反应段，所述混合段设有第一混流结构，所述反应段设有第二混流结构，所述第一混流结构和第二混流结构均用于使所述混合料液混合均匀；
6.所述外壳设于所述反应管道外围，并用于围成温控腔，所述温控腔用于通入与所述反应管道接触的换热介质，所述外壳上设有用于通入所述换热介质的介质入口，以及供所述换热介质流出的介质出口。
7.进一步地，所述第一混流结构包括若干个沿所述反应管道的延伸方向间隔分布的混流组件。
8.进一步地，所述混流组件包括沿所述反应管道的延伸方向分布的环形扰流件和中部扰流件；
9.所述环形扰流件设置在所述反应管道的内壁上并且设有中部开孔；
10.所述中部扰流件设置在所述反应管道的内壁上并且与所述中部开孔对正。
11.进一步地，所述环形扰流件为板状并且垂直于所述混合料液的流动路径，所述环形扰流件的外侧边沿连接所述反应管道的内壁。
12.进一步地，所述中部扰流件为板状并且垂直于所述混合料液的流动路径，所述中部扰流件通过固定杆连接所述反应管道的内壁。
13.进一步地，所述混流组件包括轴流叶片，所述轴流叶片固设于所述反应管道内部，并用于使所述混合料液螺旋前进，每个所述混流组件包括两个螺旋方向相反的所述轴流叶片。
14.进一步地，所述第二混流结构与所述第一混流结构的结构相同。
15.进一步地，所述混合段设有进料口和第一连接口，所述进料口设有第一温度传感器和第一压力传感器，所述第一连接口设有第二温度传感器和第二压力传感器；
16.所述反应段设有第二连接口和出料口，所述第二连接口连接所述第一连接口并且设有第三温度传感器和第三压力传感器，所述出料口设有第四温度传感器和第四压力传感器。
17.进一步地，所述反应管道为盘管式，所述反应管道位于所述外壳围成的柱状空间内。
18.进一步地，所述外壳内设有隔板，所述隔板将所述柱状空间分隔为用于容纳所述混合段的混合空间和用于容纳所述反应段的反应空间，所述混合空间设有用于供所述换热介质循环流动的第一介质入口和第一介质出口，所述反应空间设有用于供所述换热介质循环流动的第二介质入口和第二介质出口。
19.本实用新型提供的用于丙二酸连续生产的反应装置，与现有技术相比，设有反应管道，反应管道内设有第一混合结构和第二混合结构，并且设有混合段，多重措施保证料液可以混合均匀；同时，反应管道的外围包裹有换热介质，换热介质可以吸收或放出热量，使反应管道内的混合料液处于合适的反应温度，使反应充分、高效的进行；混合料液从反应管道的入口进入，从反应管道的出口流出时具有预期的组分，并流入下一生产环节，可以实现丙二酸的连续生产，无须人工干预，从而解决了现有间歇式生产耗时长、步骤繁琐、工人劳动强度大等技术问题。
附图说明
20.为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述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。
21.图1为本实用新型实施例提供的用于丙二酸连续生产的反应装置的结构示意图；
22.图2为图1中a
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a剖面处反应管道的结构示意图；
23.图3为图2中b
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b剖面处的结构示意图；
24.图4为图2中c
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c剖面处的结构示意图。
25.图中：1、外壳；11、隔板；21、混合段；22、反应段；3、温控腔；4、混流组件；41、环形扰流件；411、中部开孔；42、中部扰流件；43、固定杆；51、进料口；52、第一连接口；53、第二连接口；54、出料口；61、第一温度传感器；62、第二温度传感器；63、第三温度传感器；64、第四温度传感器；71、第一压力传感器；72、第二压力传感器；73、第三压力传感器；74、第四压力传感器；81、第一介质入口；82、第一介质出口；83、第二介质入口；84、第二介质出口；91、第一视镜；92、第二视镜。
具体实施方式
26.为了使本实用新型所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
27.请参阅图1，现对本实用新型提供的用于丙二酸连续生产的反应装置进行说明。用于丙二酸连续生产的反应装置包括反应管道和外壳1，反应管道用于通入混合料液并且包括混合段21和反应段22，混合段21设有第一混流结构，反应段22设有第二混流结构，第一混流结构和第二混流结构均用于使混合料液混合均匀；外壳1设于反应管道外围，并用于围成温控腔3，温控腔3用于通入与反应管道接触的换热介质，外壳1上设有用于通入换热介质的介质入口，以及供换热介质流出的介质出口。
28.本实用新型提供的用于丙二酸连续生产的反应装置，与现有技术相比，设有反应管道，反应管道内设有第一混合结构和第二混合结构，并且设有混合段21，多重措施保证料液可以混合均匀；同时，反应管道的外围包裹有换热介质，换热介质可以吸收或放出热量，使反应管道内的混合料液处于合适的反应温度，使反应充分、高效的进行；混合料液从反应管道的入口进入，从反应管道的出口流出时具有预期的组分，并流入下一生产环节，可以实现丙二酸的连续生产，无须人工干预，从而解决了现有间歇式生产耗时长、步骤繁琐、工人劳动强度大等技术问题。
29.用于生产丙二酸的反应有多种，其中一种是丙二酸二甲酯在酸液的催化下水解得到丙二酸。下面以丙二酸二甲酯和酸液组成的混合料液为例说明本实用新型提供的反应装置的工作原理，以及其与现有釜式反应器的不同应用方式。
30.如果使用釜式反应器，需要首先向反应釜内投入丙二酸二甲酯，然后缓慢滴加酸液，在此过程中通过反应釜的夹套降温，取走反应热量，酸液的滴加过程需持续很长时间，生产连续性差，导致耗时长、步骤繁琐、工人劳动强度大等问题。
31.使用本实用新型提供的反应装置，只需要在反应管道的入口，通过加料泵和调节阀，使丙二酸二甲酯和酸液按比例进入反应管道即可，混合料液在反应管道内充分混合和反应，反应管道的出口处即可获取具有预期组分的中间产物，中间产物进入后续的提纯烘干设备，最终得到合格的丙二酸产品。反应装置结合自动化系统可以大大减少人员配备，降低人力成本，提高生产效率，具有很好的推广应用前景。
32.换热介质可以是水，一般情况下用于吸收反应热量，同时它也可以提供热量，维持合适的反应温度，确保反应顺利进行。具体的，介质入口包括第一介质入口81和第二介质入口83，介质出口包括第一介质出口82和第二介质出口84。
33.作为本实用新型提供的用于丙二酸连续生产的反应装置的一种具体实施方式，请参阅图2，第一混流结构包括若干个沿反应管道的延伸方向间隔分布的混流组件4。混合料液依次经过多个混流组件4，不断混合，可以确保混合均匀。混流组件4的间隔距离可以相等，也可以不相等。
34.作为本实用新型提供的用于丙二酸连续生产的反应装置的一种具体实施方式，请参阅图3和图4，混流组件4包括沿反应管道的延伸方向分布的环形扰流件41和中部扰流件42，环形扰流件41设置在反应管道的内壁上并且设有中部开孔411；中部扰流件42设置在反应管道的内壁上并且与中部开孔411对正。
35.环形扰流件41和中部扰流件42的前后位置不限，哪个与混合料液先接触都可以。架设环形扰流件41位于前方，混合料液首先与其相遇并被其阻挡，只能从中部开孔411中通过，在此过程中混合料液的正常流动被扰乱，达到混流的目的；混合料液经过中部开孔411后与中部扰流件42相撞，又被迫使向四周流动，从中部扰流件42的外侧通过，流动再次被扰
乱，加强混流效果，确保料液混合均匀。
36.作为本实用新型提供的用于丙二酸连续生产的反应装置的一种具体实施方式，请参阅图3，环形扰流件41为板状并且垂直于混合料液的流动路径，环形扰流件41的外侧边沿连接反应管道的内壁。板状的环形扰流件41结构简单，便于加工，利于降低制造成本。
37.图3中反应管道的截面为圆形，环形扰流件41为圆环形，中部开孔411为圆形，环形扰流件41的外侧边沿与反应管道的内壁密封贴合，完全堵住混合料液的流动路径，迫使靠近反应管道内壁的混合料液改变流向，向中间通过中部开孔411才能继续流动，达到扰流的目的。
38.作为本实用新型提供的用于丙二酸连续生产的反应装置的一种具体实施方式，请参阅图4，中部扰流件42为板状并且垂直于混合料液的流动路径，中部扰流件42通过固定杆43连接反应管道的内壁。板状的中部扰流件42结构简单，便于加工，利于降低制造成本。
39.图4中反应管道的截面为圆形，中部扰流件42也为圆形。固定杆43的数量不必太多，能够将中部扰流件42固定在反应管道的内壁上即可。对于环形扰流件41和中部扰流件42如何内置于反应管道内的问题，可以分段加工反应管道，将环形扰流件41和中部扰流件42固定在分段管道的开口处，然后将分段管道连接为一体；也可以将反应管道分块制造，首先制造半圆截面的一半，将环形扰流件41和中部扰流件42置于管道内部后，将另一半扣合并连为一体。
40.图3和图4中为了更清楚的表示实体形状，对环形扰流件41和中部扰流件42绘制了剖面线，如果严格按照图2的剖面位置绘制，这两处实际没有剖面线。
41.作为本实用新型提供的用于丙二酸连续生产的反应装置的一种具体实施方式，混流组件4包括轴流叶片，轴流叶片固设于反应管道内部，并用于使混合料液螺旋前进，每个混流组件4包括两个螺旋方向相反的轴流叶片。
42.本实施例提供了混流组件4的另一种具体结构。混流组件4的具体结构可以根据反应参数适应性设计，凡是不经过创造性劳动得出的混流组件4的具体结构均在本实用新型的保护范围。
43.轴流叶片与现有技术轴流风机的叶片结构相同。不同的是，轴流风机的叶片用于驱动流体流动，而本实用新型提供的轴流叶片则固定不动，混合料液在泵的驱动下在反应管道内流动，遇到轴流叶片后流动形态被打破，螺旋前进，实现混流；设置两个螺旋方向相反的轴流叶片，第二个轴流叶片能够对螺旋前进的混合料液反向螺旋，确保充分混流，使混合料液混合均匀。
44.作为本实用新型提供的用于丙二酸连续生产的反应装置的一种具体实施方式，第二混流结构与第一混流结构的结构相同。即第二混流结构也包括若干个沿反应管道的延伸方向间隔分布的混流组件4，混流组件4的具体结构可以是以上实施例提供的环形扰流件41、中部扰流件42或轴流叶片。
45.将第二混流结构与第一混流结构设置为相同的结构有利于减少设计和加工成本。但是为了满足反应需求，第二混流结构也可以与第一混流结构不同。例如第一混流结构使用轴流叶片，第二混流结构使用环形扰流件41和中部扰流件42，又例如第一混流结构的混流组件4间隔较小，第二混流结构的混流组件4间隔较大。
46.作为本实用新型提供的用于丙二酸连续生产的反应装置的一种具体实施方式，请
参阅图1，混合段21设有进料口51和第一连接口52，进料口51设有第一温度传感器61和第一压力传感器71，第一连接口52设有第二温度传感器62和第二压力传感器72；
47.反应段22设有第二连接口53和出料口54，第二连接口53连接第一连接口52并且设有第三温度传感器63和第三压力传感器73，出料口54设有第四温度传感器64和第四压力传感器74。
48.进料口51和第一连接口52分别是混合段21的进口和出口，第二连接口53和出料口54分别是反应段22的进口和出口，进料口51和出料口54是整个反应管道的进口和出口。
49.虽然混合段21和反应段22中的混合料液状态相同，既进行化学上的反应，又进行物理上的混合，但是两者侧重点不同。混合段21的目的是使混合料液充分混合，确保混合均匀，不必在意化学反应是否完全；反应段22中混合料液的混合过程可以减弱，但是必须确保化学反应必须充分、完全。为了确保混合段21和反应段22达到各自的目的，在它们的出入口分别设置了温度传感器和压力传感器，以便监控反应参数，确保混合段21中的混合料液混合均匀，反应段22中的混合料液反应完全。
50.第一连接口52和第二连接口53之间既可以通过管道直接相连，也可以设置阀门、中继泵等。因为反应管道内设有混流结构，进料口51处的泵提供的动力会被逐渐消耗，导致混合料液流速降低。中继泵可以为混合料液的流动接续动力，使反应段22中的混合料液能够以一定速度冲击混流组件4，达到更好的混流效果。
51.可以通过混合料液进出口压力差控制流速。具体的，温度传感器和压力传感器均为成熟应用的现有技术，可以通过市场采购获取。
52.作为本实用新型提供的用于丙二酸连续生产的反应装置的一种具体实施方式，请参阅图1和图2，反应管道为盘管式，反应管道位于外壳1围成的柱状空间内。图1和图2中有三个并行设置的螺旋盘管。利用盘管结构使得设备紧凑，利于节省空间。
53.作为本实用新型提供的用于丙二酸连续生产的反应装置的一种具体实施方式，请参阅图1，外壳1内设有隔板11，隔板11将柱状空间分隔为用于容纳混合段21的混合空间和用于容纳反应段22的反应空间，混合空间设有用于供换热介质循环流动的第一介质入口81和第一介质出口82，反应空间设有用于供换热介质循环流动的第二介质入口83和第二介质出口84。
54.隔板11将外壳1围成的柱状空间分隔成了相对独立的两个空间，从而能够独立控制混合段21和反应段22的温度。
55.具体的，外壳1上设有与混合空间和反应空间位置对应的第一视镜91和第二视镜92，可以将混合段21和反应段22中的混合料液分别引至第一视镜91和第二视镜92处，便于观察混合料液的混合程度，并根据观察结果调整进料速度。
56.以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。