一种具有顺酐尾气循环利用功能的顺酐生产装置的制作方法

1.本发明涉及有机化学技术领域，尤其涉及一种具有顺酐尾气循环利用功能的顺酐生产装置。


背景技术：

2.顺酐学名为顺丁烯二酸酐，又叫马来酸酐，是一种重要的有机化工原料，是仅次于苯酐和醋酐的世界第三大有机酸酐，其涉及石油化工、食品加工、医药、建材等多个行业，目前顺酐的生产制备以苯氧化法和正丁烷氧化法为主，其中正丁烷氧化制备顺酐，由于固定床工艺的丁烷原料利用率高，产品质量稳定，操作简便，因此已经成为顺酐生产的主要方法。
3.正丁烷氧化制备顺酐时，需要将正丁烷与空气混合进入固定床反应器中，然后在催化剂作用下，主反应生成顺酐，同时伴有副反应发生，副产物为丙烯酸、乙酸、二氧化碳、一氧化碳和水等，在反应过程中，正丁烷在固定床反应器中由于反应不均匀和技术条件落后等问题，导致正丁烷不能完全转化，仍有一部分原料没有参加反应，直接以顺酐尾气形式排放，造成原料的浪费。


技术实现要素：

4.为了保证顺酐尾气中正丁烷能够充分反应，生成顺酐，提高整套正丁烷转化率，保证顺酐高收率，本发明提供了一种具有顺酐尾气循环利用功能的顺酐生产装置来解决上述问题。
5.本发明的技术实施方案是：一种具有顺酐尾气循环利用功能的顺酐生产装置，包括有底座，底座固定连接有固定床反应器，固定床反应器的上端设置且连通有进料管，固定床反应器的下端设置且连通有出料管，固定床反应器内设置有与进料管连通的导流壳，导流壳内设置有用于反应原料均匀进料的均匀分料组件，固定床反应器内设置有周向分布的第一反应壳，第一反应壳内填充有催化剂，导流壳与周向分布的第一反应壳通过连通管相互连通，第一反应壳的内侧面设置有均匀分布的第一流通孔，导流壳固定连接且连通有第二反应壳，第二反应壳内填充有催化剂，第二反应壳设置有周向分布的第二流通孔，周向分布的第一反应壳与第二反应壳之间填充有催化剂。
6.进一步的是，第一流通孔由第一反应壳的内部至外部为向上倾斜设置，第二流通孔由第二反应壳的内部至外部为向上倾斜设置。
7.进一步的是，导流壳的中心轴线、第二反应壳的中线轴线与轴向分布的第一反应壳的中心轴线共线，用于使原料与催化剂之间均匀接触。
8.进一步的是，相邻的第一反应壳之间设置有引流壳，相邻的第一反应壳之间于引流壳内固定连接且连通有均匀分布的对冲球壳，对冲球壳设置有第三流通孔，第三流通孔朝向第二反应壳。
9.进一步的是，均匀分料组件包括有压板，压板滑动连接于导流壳内，压板与导流壳
之间设置有复位弹簧，导流壳的内部转动连接有异形转轴，异形转轴与压板之间滑动连接。
10.进一步的是，异形转轴上部的直径大于的下部直径，用于流通导流壳内气体原料。
11.进一步的是，压板沿异形转轴滑动，当导流壳内的气体原料进入第二反应壳时，导流壳内的气体原料沿周向分布的连通管同步进入相邻的第一反应壳。
12.进一步的是，异形转轴的下部固定连接有周向分布的驱动扇叶，异形转轴的上部固定连接有周向分布的搅动扇叶，周向分布的搅动扇叶均设置有均匀分布的流动孔。
13.进一步的是，还包括有吸热组件，吸热组件位于固定床反应器内，吸热组件包括有吸热管，吸热管固定连接于固定床反应器的内部，且吸热管与外部水路连通，吸热管上均匀分布有增大接触面积的吸热盘，吸热管内设置有均匀分布的折流板，折流板用于改变吸热管内水的运动状态。
14.进一步的是，出料管固定连接且连通有回流管，回流管固定连接有分离装置，分离装置固定连接且连通有排出管，回流管与进料管连通。
15.本发明具有如下优点：1、通过周向分布的第一反应壳与第二反应壳限位导流气体原料，两股气体原料于固定床反应器内的催化剂中对冲，使内部反应原料混合均匀，充分与催化剂接触生成顺酐。
16.2、通过周向分布的第一反应壳和对冲球壳配合，使气体原料于对冲球壳内发生对冲，然后气体原料沿对冲球壳上第三流通孔进入固定床反应器内再次对冲，气体原料进一步均匀混合，使正丁烷充分转化。
17.3、通过压板与复位弹簧封堵气体反应原料，进而增加导流壳内压强，通过导流壳稳定压强推动气体原料均匀进入周向分布的第一反应壳和第二反应壳内，使后续气体原料与催化剂充分反应，增加正丁烷的转化率。
18.4、通过异形转轴与驱动扇叶配合带动搅动扇叶搅动气体原料使气体原料之间混合均匀，确保原料与催化剂均匀接触，使原料充分反应，增加正丁烷的转化率。
19.5、通过吸热管以及其内部折流板配合折流内部流通水，使吸热管内水翻腾，增加吸热管内水吸收热量的效率，吸热盘增加与气体的接触面积，进一步增加吸热管内流通水的吸热效率。
20.6、通过回流管与分离装置配合分离出未完全反应的气体原料沿回流管继续上升进入进料管，再次进入循环制备，充分利用反应原料，避免资源的浪费。
附图说明
21.图1为本发明的立体结构示意图。
22.图2为本发明固定床反应器剖视及其内部零件的立体结构示意图。
23.图3为本发明第一反应壳和对冲球壳的立体结构示意图。
24.图4为本发明导流壳剖视及其内部零件的立体结构示意图。
25.图5为本发明异形转轴等零件的立体结构示意图。
26.图6为本发明吸热管和吸热盘的立体结构示意图。
27.图7为本发明折流板的立体结构示意图。
28.图中附图标记的含义：101：底座，102：固定床反应器，103：进料管，104：出料管，105：导流壳，106：连通管，107：第一反应壳，108：第一流通孔，109：第二反应壳，110：第二流
通孔，111：对冲球壳，112：第三流通孔，2：均匀分料组件，201：压板，202：复位弹簧，203：异形转轴，204：驱动扇叶，205：搅动扇叶，206：流动孔，3：吸热组件，301：吸热管，302：吸热盘，303：折流板，401：回流管，402：分离装置，403：排出管。
具体实施方式
29.在本文中提及实施例意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本发明的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。
30.实施例1：一种具有顺酐尾气循环利用功能的顺酐生产装置，如图1-图3所示，包括有底座101，底座101固定连接有固定床反应器102，固定床反应器102的上端设置且连通有进料管103，固定床反应器102的下端设置且连通有出料管104，固定床反应器102内设置有与进料管103连通的导流壳105，导流壳105由圆台壳体和圆柱形壳体构成，且导流壳105圆柱形壳体内设置有用于反应原料均匀进料的均匀分料组件2，固定床反应器102内设置有周向分布的四个第一反应壳107，第一反应壳107为弧形壳体结构，周向分布的四个第一反应壳107内均填充有催化剂，导流壳105与周向分布的四个第一反应壳107分别通过连通管106相互连通，第一反应壳107弧形外壳的内侧面设置有均匀分布的第一流通孔108，第一流通孔108由第一反应壳107的内部至外部为向上倾斜设置，用于增加气体反应物料于催化剂内的流通距离，增加反应时长，导流壳105固定连接且连通有第二反应壳109，第二反应壳109为柱形中空结构，第二反应壳109内填充有催化剂，第二反应壳109设置有周向分布的第二流通孔110，第二流通孔110由第二反应壳109的内部至外部为向上倾斜设置，同样用于增加气体反应物料于催化剂内的流通距离，增加反应时长，周向分布的四个第一反应壳107、第二反应壳109和固定床反应器102内壁之间填充有催化剂，通过周向分布的四个第一反应壳107与第二反应壳109限位导流气体原料，使第一反应壳107与第二反应壳109内两股气体原料于固定床反应器内的催化剂中对冲，使内部反应原料进一步混合，且与催化剂充分接触，提高正丁烷的转化率，导流壳105的中心轴线、第二反应壳109的中线轴线与轴向分布的第一反应壳107的中心轴线共线，用于使原料与催化剂之间均匀接触，相邻的第一反应壳107之间设置有引流壳，引流壳为弧形外壳，相邻的两个第一反应壳107之间于引流壳内固定连接且连通有均匀分布的对冲球壳111，对冲球壳111设置有第三流通孔112，且第三流通孔112的出口方向朝向第二反应壳109，通过周向分布的四个第一反应壳107和其之间的对冲球壳111配合，使气体原料于对冲球壳111内发生对冲，然后气体原料沿对冲球壳111上第三流通孔112进入固定床反应器102内再次对冲，气体原料之间进一步均匀混合，出料管104固定连接且连通有回流管401，回流管401固定连接有分离装置402，分离装置402可为尾气碱洗塔和脱水塔，通过碱洗、脱水和冷凝，将尾气中的顺酐和正丁烷与水分离，再将正丁烷循环用于固定床反应器102的进料，有效提高正丁烷的利用率，分离装置402固定连接且连通有排出管403，回流管401与进料管103连通，通过回流管401与分离装置402配合分离出未完全反应的气体原料沿回流管401继续上升进入进料管103，再次进入循环制备，充分利用反应原料。
31.如图4和图5所示，均匀分料组件2包括有压板201，压板201为圆形板，压板201的厚
度大于连通管106的内径，压板201与导流壳105之间设置有复位弹簧202，导流壳105内部转动连接有异形转轴203，异形转轴203上部的直径大于下部的直径，且两部之间设置有过渡斜面，使压板201滑动至异形转轴203的过渡斜面处时，压板201与异形转轴203之间产生流通环孔，用于流通导流壳105内气体原料，异形转轴203与压板201之间滑动连接，通过压板201与复位弹簧202配合封堵气体反应原料，进而增加导流壳105内气体原料的压强直至稳定状态，然后导流壳105内气体通过稳定压强推动气体原料均匀进入周向分布的第一反应壳107和第二反应壳109内，使后续气体原料与催化剂均匀接触并充分反应，增加顺酐的制备效率，压板201沿异形转轴203滑动至导流壳105内气体原料进入第二反应壳109时，导流壳105内气体原料沿周向分布的四个连通管106进入相邻的第一反应壳107，确保气体物料同时进入周向分布的四个第一反应壳107和下方的第二反应壳109内，异形转轴203的下部固定连接有周向分布的四个驱动扇叶204，驱动扇叶204为涡扇结构，异形转轴203的上部固定连接有周向分布的四个搅动扇叶205，搅动扇叶205为倾斜设置的矩形板，周向分布的四个搅动扇叶205均设置有均匀分布的流动孔206，通过异形转轴203与驱动扇叶204配合带动搅动扇叶205搅动导流壳105内气体原料，使气体原料之间进一步混合均匀，提高正丁烷的转化率。
32.当需要制备生产顺酐时，此时工作人员将反应原料正丁烷和空气混合后沿进料管103导入导流壳105，此时导流壳105内压板201封堵反应原料，随着反应原料沿进料管103进入导流壳105，导流壳105内压板201上方的气体压强增大，导流壳105内反应原料推动压板201沿异形转轴203的上部滑动，复位弹簧202压缩，此时导流壳105内气体压强逐渐增大，当压板201沿异形转轴203滑动至过渡斜面处时，异形转轴203的直径开始减小，压板201与异形转轴203之间产生流通环孔，此时受导流壳105内气体压强推动导流壳105内气体原料通过流通环孔进入第二反应壳109，同时导流壳105内气体原料沿周向分布的四个连通管106进入相邻的第一反应壳107，此时导流壳105内气体原料进入第二反应壳109和周向分布的四个第一反应壳107内气体物料仍小于沿进料管103进入导流壳105的物料，此时导流壳105内气体压强继续增大，压板201继续沿异形转轴203滑动，压板201与异形转轴203之间的流通环径逐渐增大，周向分布的四个连通管106的流通孔径同步增大，直至导流壳105内气体的进入量等于排出量时，导流壳105内气体压强处于稳定状态，此时导流壳105内部的气体原料均匀进入周向分布的四个第一反应壳107和下方的第二反应壳109内，避免气体原料进入周向分布的四个第一反应壳107的料量不同，导致反应不均匀。
33.在导流壳105内气体原料进入第二反应壳109内时，气体原料由压板201和异形转轴203之间的流通环向下流动，在气体原料向下流动时，气体原料接触并推动周向分布的四个驱动扇叶204，然后周向分布的四个驱动扇叶204受气体原料的推动带动异形转轴203转动，异形转轴203转动带动其上端的周向分布的四个搅动扇叶205同步转动，周向分布的四个搅动扇叶205转动搅动导流壳105内反应原料，使反应原料内正丁烷与空气混合均匀，使正丁烷充分转化，同时搅动扇叶205上均匀分布的流动孔206减少与气体原料的接触面积，减少周向分布的四个搅动扇叶205的转动阻力，同时导流壳105内气体原料沿搅动扇叶205上均匀分布的流动孔206流通，使气体原料之间进一步混合均匀，避免后续反应时，由于反应原料分布不均匀，导致正丁烷转化率低。
34.周向分布的四个第一反应壳107内未反应的气体原料携带顺酐沿其内侧面均匀分
别的第一流通孔108进入固定床反应器102内的催化剂中，第二反应壳109未反应的气体原料携带顺酐沿其上周向分布的第二流通孔110进入固定床反应器102内的催化剂中，两股气体于固定床反应器102内的催化剂中再次对冲，使内部反应原料进一步混合均匀与催化剂反应生成顺酐，且第一流通孔108由第一反应壳107的内部至外部为向上倾斜设置，第二流通孔110由第二反应壳109的内部至外部为向上倾斜设置，增加气体原料与固定床反应器102内的催化剂的反应距离，确保反应原料与催化剂充分反应，然后催化生成气体沿固定床反应器102内的催化剂向下流动进入出料管104。
35.气体原料进入周向分布的四个第一反应壳107和第二反应壳109内后，气体原料分别与第一反应壳107和第二反应壳109内部的催化剂发生反应，部分气体原料生成顺酐，周向分布的四个第一反应壳107内气体原料携带顺酐，分别进入两侧均匀分布的对冲球壳111内，气体原料于对冲球壳111内发生对冲，气体原料进一步均匀混合，然后气体原料沿对冲球壳111上第三流通孔112再次进入固定床反应器102内的催化剂中，气体反应原料与固定床反应器102内的催化剂中的气体原料再次发生对冲，改变气体的运动状态，增加气体原料的混合程度，使气体原料均匀且充分再次与催化剂接触反应生成顺酐，避免气体原料与催化剂接触不均匀，导致正丁烷转化率低。
36.进入出料管104催化生成的气体由回流管401进入分离装置402，将其中未完全反应的气体原料与催化生成的顺酐气体和二氧化碳等气体分离，分离出未完全反应的气体原料沿回流管401继续上升进入进料管103，再次进入循环制备，充分利用反应原料，避免资源的浪费，其余的顺酐气体和二氧化碳等气体沿排出管403进入下一步骤进行进一步分离制备。
37.实施例2：在实施例1的基础之上，如图6和图7所示，还包括有吸热组件3，吸热组件3位于固定床反应器102位于周向分布的第一反应壳107与第二反应壳109之间，吸热组件3包括有吸热管301，吸热管301为蛇形循环管道，且内部流通有吸热用的水，吸热管301固定连接于固定床反应器102的内部，且吸热管301与外部水路连通，吸热管301上均匀分布有增大接触面积的吸热盘302，吸热盘302为圆盘结构，吸热管301内设置有均匀分布的折流板303，折流板303为圆台形壳体，且圆台形壳体的直径较小的一侧朝向吸热管301内水流通的方向，折流板303用于改变吸热管301内水流的运动状态，通过吸热管301以及其内部折流板303配合使吸热管301内水循环翻腾，使吸热管301内部的水翻腾至外部，进一步增加吸热管内流通水的吸热效率。
38.由于反应原料催化生成顺酐的主反应与生成二氧化碳和一氧化碳的副反应均为放热反应，在生成顺酐时，固定床反应器102内的温度急剧升高，此时需要将固定床反应器102内的温度传导出去，避免固定床反应器102内温度过高对催化剂造成损伤，同时将产生的热能吸收利用，增加能量的利用率，此时位于固定床反应器102内的吸热管301内流通有水，吸热管301内流通水吸收反应放出的热量，同时吸热管301外部均匀分布的吸热盘302增加与气体的接触面积，进一步增加吸热管301内流通水的吸热效率，吸热管301内水在流动吸收固定床反应器102内热量时，吸热管301内水与其内部均匀分布的折流板303碰撞，使吸热管301内水翻腾，使吸热管301内水均匀吸收固定床反应器102内热量，进一步增加吸热管301内水吸收热量的效率，如此直至顺酐气体制备结束。
39.最后所应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明保
护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。

技术特征：
1.一种具有顺酐尾气循环利用功能的顺酐生产装置，包括有底座（101），底座（101）固定连接有固定床反应器（102），固定床反应器（102）的上端设置且连通有进料管（103），固定床反应器（102）的下端设置且连通有出料管（104），固定床反应器（102）内设置有与进料管（103）连通的导流壳（105），其特征是：导流壳（105）内设置有用于反应原料均匀进料的均匀分料组件（2），固定床反应器（102）内设置有周向分布的第一反应壳（107），第一反应壳（107）内填充有催化剂，导流壳（105）与周向分布的第一反应壳（107）通过连通管（106）相互连通，第一反应壳（107）的内侧面设置有均匀分布的第一流通孔（108），导流壳（105）固定连接且连通有第二反应壳（109），第二反应壳（109）内填充有催化剂，第二反应壳（109）设置有周向分布的第二流通孔（110），周向分布的第一反应壳（107）与第二反应壳（109）之间填充有催化剂。2.按照权利要求1所述的一种具有顺酐尾气循环利用功能的顺酐生产装置，其特征是：第一流通孔（108）由第一反应壳（107）的内部至外部为向上倾斜设置，第二流通孔（110）由第二反应壳（109）的内部至外部为向上倾斜设置。3.按照权利要求1所述的一种具有顺酐尾气循环利用功能的顺酐生产装置，其特征是：导流壳（105）的中心轴线、第二反应壳（109）的中线轴线与轴向分布的第一反应壳（107）的中心轴线共线，用于使原料与催化剂之间均匀接触。4.按照权利要求1所述的一种具有顺酐尾气循环利用功能的顺酐生产装置，其特征是：相邻的第一反应壳（107）之间设置有引流壳，相邻的第一反应壳（107）之间于引流壳内固定连接且连通有均匀分布的对冲球壳（111），对冲球壳（111）设置有第三流通孔（112），第三流通孔（112）朝向第二反应壳（109）。5.按照权利要求1所述的一种具有顺酐尾气循环利用功能的顺酐生产装置，其特征是：均匀分料组件（2）包括有压板（201），压板（201）滑动连接于导流壳（105）内，压板（201）与导流壳（105）之间设置有复位弹簧（202），导流壳（105）的内部转动连接有异形转轴（203），异形转轴（203）与压板（201）之间滑动连接。6.按照权利要求5所述的一种具有顺酐尾气循环利用功能的顺酐生产装置，其特征是：异形转轴（203）上部的直径大于下部的直径，用于流通导流壳（105）内气体原料。7.按照权利要求6所述的一种具有顺酐尾气循环利用功能的顺酐生产装置，其特征是：压板（201）沿异形转轴（203）滑动，当导流壳（105）内的气体原料进入第二反应壳（109）时，导流壳（105）内的气体原料沿周向分布的连通管（106）同步进入相邻的第一反应壳（107）。8.按照权利要求7所述的一种具有顺酐尾气循环利用功能的顺酐生产装置，其特征是：异形转轴（203）的下部固定连接有周向分布的驱动扇叶（204），异形转轴（203）的上部固定连接有周向分布的搅动扇叶（205），周向分布的搅动扇叶（205）均设置有均匀分布的流动孔（206）。9.按照权利要求1所述的一种具有顺酐尾气循环利用功能的顺酐生产装置，其特征是：还包括有吸热组件（3），吸热组件（3）位于固定床反应器（102）内，吸热组件（3）包括有吸热管（301），吸热管（301）固定连接于固定床反应器（102）的内部，且吸热管（301）与外部水路连通，吸热管（301）上均匀分布有增大接触面积的吸热盘（302），吸热管（301）内设置有均匀分布的折流板（303），折流板（303）用于改变吸热管（301）内水的运动状态。10.按照权利要求1所述的一种具有顺酐尾气循环利用功能的顺酐生产装置，其特征
是：出料管（104）固定连接且连通有回流管（401），回流管（401）固定连接有分离装置（402），分离装置（402）固定连接且连通有排出管（403），回流管（401）与进料管（103）连通。

技术总结
本发明涉及有机化学技术领域，尤其涉及一种具有顺酐尾气循环利用功能的顺酐生产装置。包括有底座，底座固接有固定床反应器，固定床反应器的上端设置且连通有进料管，固定床反应器的下端设置且连通有出料管，固定床反应器内设置有与进料管连通的导流壳，导流壳内设置有均匀分料组件，固定床反应器内设置有周向分布的第一反应壳，导流壳与周向分布的第一反应壳通过连通管相互连通，第一反应壳设置有第一流通孔，导流壳固接且连通有第二反应壳，第二反应壳设置第二流通孔。本发明通过周向分布的第一反应壳与第二反应壳限位导流气体原料，两股气体原料于固定床反应器内对冲，使内部反应原料混合均匀，充分与催化剂接触生成顺酐。充分与催化剂接触生成顺酐。充分与催化剂接触生成顺酐。


技术研发人员：张春林 赵士欣 王永康 李东维 齐福强 宁巍
受保护的技术使用者：石家庄白龙化工股份有限公司
技术研发日：2023.06.09
技术公布日：2023/7/12