一种用于生产低聚防膨铵盐的管道式反应器的制作方法

1.本实用新型属于低聚防膨铵盐生产技术领域，具体涉及一种用于生产低聚防膨铵盐的管道式反应器。


背景技术：

2.低聚防膨铵盐是三甲胺和氯代有机化合物的一种或多种通过季铵化反应生产的有机小阳离子季铵盐化合物，低聚防膨铵盐因其能够有效阻止粘土矿物的水化膨胀，减少地层伤害，与其它化学药剂配伍性良好，耐高温的优点，目前是国内各大油气田钻井液、压裂液以及回注水系统使用最为广泛的化学助剂。其中，最常用的是苄基氯化铵、烯丙基氯化铵、二甲基二烯丙基氯化铵、3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵等。
3.现有生产低聚防膨铵盐的方法主要是使用搅拌式反应釜，通过泵将物料加入反应釜内，进行季铵化合成反应，但该方法在生产低聚防膨铵盐主要缺点如下：
4.1、三甲胺常温常压条件下为无色气体、有强烈鱼腥味气体，密度比空气大，能溶于水、乙醇和乙醚，目前市售三甲胺为气体钢瓶包装和桶装40％水溶液两种类型。使用搅拌釜式反应器生产低聚防膨铵盐过程中，存在三甲胺加料过程中逸散或泄露问题，强烈的鱼腥气味严重影响了生产环境，缺乏安全环保性；
5.2、季铵化反应为放热反应，反应釜只能通过夹套来换热，换热面积小，换热效率低，只能通过降低物料的投加速度来弥补换热不足的问题，进一步延长了生产时间，并且能耗大；
6.3、无法实现连续生产，只能通过人工进料的方式间歇生产，生产效率低下，产品质量不稳定，无法实现自动化，人工成本高，每次上料均存在三甲胺逸散和泄露问题；
7.4、反应釜体积较大，搅拌速率慢，物料之间传质效率不高，反应时间长，生产效率低。


技术实现要素：

8.本实用新型的目的在于提供一种用于生产低聚防膨铵盐的管道式反应器，以解决上述背景技术中提出的问题。
9.为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种用于生产低聚防膨铵盐的管道式反应器，包括三甲胺气体吸收塔和三甲胺气体储罐，所述三甲胺气体储罐的输出端通过管道与三甲胺气体吸收塔的底部相连接，所述三甲胺气体吸收塔的外部还设置有去离子水储存装置，该去离子储存装置与三甲胺气体吸收塔之间通过管道连接有去离子水传输机构，所述三甲胺气体吸收塔的输出端上通过管道连接气液分离器，所述气液分离器的输出端上安装有静态混合器，且气液分离器的外部设置有氯代有机化合物储存装置，该氯代有机化合物储存装置与气液分离器之间通过管道连接有氯代有机化合物传输机构，所述静态混合器的输出端上连接有两段s型管，其中靠近所述静态混合器输出端的s型管形成加热系统，而远离所述静态混合器输出端的s型管形成冷却系统，所述加热系统与冷却系统之间
还连接有缓冲罐，所述冷却系统的输出端上形成有两条输出支路，其中一个输出支路上连接有产品存储罐，另一个输出支路延伸至气液分离器与静态混合器之间。
10.优选的，所述去离子水传输机构与氯代有机化合物传输机构均由泵体与流量计组成，其中流量计安装在泵体的顶部，所述去离子水传输机构中泵体的输入端与去离子水储存装置上的管道连接，且输出端与三甲胺气体吸收塔上的管道连接，所述氯代有机化合物传输机构中泵体的输出端与氯代有机化合物储存装置上的管道连接，而输出端与气液分离器上的管道连接。
11.优选的，在所述冷却系统两条输出支路的交界点处还设置有在线ph检测机构，该在线ph检测机构包括ph在线检测组件与电导率检测组件。
12.优选的，所述三甲胺气体吸收塔的输出端上同样形成有两条输出支路，其中一个输出支路与气液分离器连接，另一个输出支路延伸至三甲胺气体储罐与三甲胺气体吸收塔之间。
13.优选的，所述三甲胺气体吸收塔与气液分离器、气液分离器与静态混合器、冷却系统的另一个输出支路，以及三甲胺气体吸收塔的另一个输出支路上均设置有传输泵。
14.优选的，所述气液分离器包括器体以及安装在器体顶部两侧的连接管，所述连接管开口端部设置有密封组件，该密封组件由内密封圈、密封垫和限位圈构成，其中内密封圈置于密封垫的内侧，而限位圈置于密封垫的外侧，且内密封圈、密封垫与限位圈为一体式结构，所述限位圈的一端套设在连接管的端部外侧，所述内密封圈的一端置于连接管的开口内壁，所述连接管的开口端面上开设有螺孔，所述密封垫的表面开设有与螺孔位置及数量相对应的通孔。
15.与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：
16.1.通过设计的三甲胺气体吸收塔和气液分离器，有效的避免了三甲胺在加料过程的逸散和泄露问题，并解决了低聚防膨铵盐水溶液生产过程中使用三甲胺的环保性和安全性问题；
17.2.通过设计的静态混合器，使得三甲胺饱和水溶液和氯代有机烷烃流体经过静态混合器后可以在管道中形成螺旋混相流得到充分的混合；
18.3.通过设计的管道式换热系统，通过增大流体与管道的接触面积的方式，实现了流体的快速升温和降温；
19.4.通过缓冲罐的设计，实现流体经过缓冲罐过程能够短暂的保温，使得反应更加充分，反应产率提高；
20.5.本实用新型通过在线ph和电导率的测试，实现了产品质量的在线监控。
21.6.通过本实用新型的设计，可以实现连续自动化生产，缩短季胺化反应时间，极大的提高了生产效率和产品质量的稳定性，降低了人工成本；
22.7.通过设计的密封组件，能够在气液分离器与管道的连接中，有效的提高安装的密封性，避免出现渗水的现象，同时在前期的放置中，也不会出现掉落的现象，相比较现有单一的密封圈的结构，密封组件防护效果更好，安装更加方便。
附图说明
23.图1为本实用新型的结构示意图；
24.图2为本实用新型气液分离器的结构示意图；
25.图3为本实用新型连接管的剖视图；
26.图4为本实用新型密封组件的结构示意图。
27.图中：1、去离子水传输机构；2、三甲胺气体吸收塔；3、氯代有机化合物传输机构；4、静态混合器；5、加热系统；6、冷却系统；7、产品存储罐；8、三甲胺气体储罐；9、气液分离器；91、器体；92、连接管；10、缓冲罐；11、内密封圈；12、密封垫；13、限位圈；14、通孔。
具体实施方式
28.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做出创造性劳动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。
29.请参阅图1至图4，本实用新型提供一种技术方案：一种用于生产低聚防膨铵盐的管道式反应器，包括三甲胺气体吸收塔2和三甲胺气体储罐8，三甲胺气体储罐8的输出端通过管道与三甲胺气体吸收塔2的底部相连接，三甲胺气体吸收塔2的外部还设置有去离子水储存装置，该去离子储存装置与三甲胺气体吸收塔2之间通过管道连接有去离子水传输机构1，三甲胺气体吸收塔2的输出端上通过管道连接气液分离器9，通过设计的三甲胺气体吸收塔2和气液分离器9，有效的避免了三甲胺在加料过程的逸散和泄露问题，并解决了低聚防膨铵盐水溶液生产过程中使用三甲胺的环保性和安全性问题，气液分离器9的输出端上安装有静态混合器4，通过设计的静态混合器4，使得三甲胺饱和水溶液和氯代有机烷烃流体经过静态混合器4后可以在管道中形成螺旋混相流得到充分的混合，且气液分离器9的外部设置有氯代有机化合物储存装置，该氯代有机化合物储存装置与气液分离器9之间通过管道连接有氯代有机化合物传输机构3，静态混合器4的输出端上连接有两段s型管，其中靠近静态混合器4输出端的s型管形成加热系统5，而远离静态混合器4输出端的s型管形成冷却系统6，加热系统5与冷却系统6之间还连接有缓冲罐10，通过缓冲罐10的设计，实现流体经过缓冲罐10过程能够短暂的保温，使得反应更加充分，反应产率提高，冷却系统6的输出端上形成有两条输出支路，其中一个输出支路上连接有产品存储罐7，另一个输出支路延伸至气液分离器9与静态混合器4之间。
30.本实施例中，优选的，去离子水传输机构1与氯代有机化合物传输机构3均由泵体与流量计组成，其中流量计安装在泵体的顶部，去离子水传输机构1中泵体的输入端与去离子水储存装置上的管道连接，且输出端与三甲胺气体吸收塔2上的管道连接，氯代有机化合物传输机构3中泵体的输出端与氯代有机化合物储存装置上的管道连接，而输出端与气液分离器9上的管道连接。
31.本实施例中，优选的，在冷却系统6两条输出支路的交界点处还设置有在线ph检测机构，通过在线ph检测机构，实现了产品质量的在线监控，该在线ph检测机构包括ph在线检测组件与电导率检测组件。
32.本实施例中，优选的，三甲胺气体吸收塔2的输出端上同样形成有两条输出支路，其中一个输出支路与气液分离器9连接，另一个输出支路延伸至三甲胺气体储罐8与三甲胺气体吸收塔2之间。
33.本实施例中，优选的，三甲胺气体吸收塔2与气液分离器9、气液分离器9与静态混合器4、冷却系统6的另一个输出支路，以及三甲胺气体吸收塔2的另一个输出支路上均设置有传输泵，可以实现连续自动化生产，缩短季胺化反应时间，极大的提高了生产效率和产品质量的稳定性，降低了人工成本。
34.本实施例中，优选的，气液分离器9包括器体91以及安装在器体91顶部两侧的连接管92，连接管92开口端部设置有密封组件，通过设计的密封组件，能够在气液分离器9与外部管道的连接中，有效的提高安装的密封性，避免出现渗水的现象，同时在前期的放置中，也不会出现掉落的现象，相比较现有单一的密封圈的结构，密封组件防护效果更好，安装更加方便，该密封组件由内密封圈11、密封垫12和限位圈13构成，其中内密封圈11置于密封垫12的内侧，而限位圈13置于密封垫12的外侧，且内密封圈11、密封垫12与限位圈13为一体式结构，限位圈13的一端套设在连接管92的端部外侧，内密封圈11的一端置于连接管92的开口内壁，用于内侧密封，连接管92的开口端面上开设有螺孔，密封垫12的表面开设有与螺孔位置及数量相对应的通孔14，保证正常连接。
35.本实用新型的工作原理及使用流程：本实用新型在使用时，参照图1，三甲胺气体储罐8通过自身的阀门和流量计将内部的三甲胺气体通过管道从三甲胺气体吸收塔2的底部进行传输，与此同时，去离子水储存装置通过去离子水传输机构1中泵体和流量计的控制，将去离子水储存装置内的去离子水通过管道从三甲胺气体吸收塔2的顶部进入，此时去离子水经过三甲胺气体吸收塔2从上向下流动吸收三甲胺气体，吸收饱和的三甲胺水溶液和未被吸收的三甲胺气体通过传输泵进入气液分离器9，未被吸收的三甲胺气体通过传输泵传输到三甲胺气体储罐8与三甲胺气体吸收塔2底部之间的管道，进行循环加工，吸收饱和的三甲胺水溶液经过传输泵以及氯代有机化合物传输机构3上的泵体与流量计将氯代有机化合物和三甲胺饱和水溶液送入静态混合器4，经过静态混合器4的两相液体，在管道中形成螺旋混相流进行充分混合，流体进入s型管道反应器后，先进入加热系统5，加热系统5为40～50℃的恒温水域，流体被加热到40～50℃后，三甲胺和氯代有机化合物开始发生季胺化反应，季胺化反应为放热反应，流体进入缓冲罐10恒温充分反应后，进入冷水系统6，冷水系统6为5～10℃恒温水域，经过冷水系统6后，流体温度降至25～30℃，在冷水系统3出口处，通过在线ph检测，流体ph在7.5以下，并且电导率在1.5s/cm以上时，达到合格产品指标，进入产品存储罐7并进行灌装，流体ph在7.5以上或电导率在1.5s/cm以下时，产品未反应完全，经过传输泵将流体打入静态混合器4前端管线，再次进行反应；
36.在对气液分离器9与管道的连接中，参照图2、图3、图4，将密封垫12放置在连接管92的端部，并使得限位圈13的一端套设在连接管92端部外表面，此时内密封圈11的一端处于连接管92开口内壁处，接着旋转限位圈13，使得密封垫12上的通孔14与连接管92上的螺孔对齐，接着将连接管92与外部管道连接，此时限位圈13的另一端套设在外部管道上，且内密封圈11的另一端同样置于外部管道的内部，最后通过螺栓贯穿通孔14与连接管92以及外部管道上的螺孔完成密封固定。
37.尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。