一種管道反應器和利用管道反應器碳化丙二醇粗品的方法與流程
2023-06-01 23:50:32
本發明屬於化工機械或設備製造技術領域，具體涉及一種適用於氣液兩相的管道反應器和利用管道反應器碳化丙二醇粗品的方法。
背景技術：
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氣固兩相反應物進行反應時，常常存在反應接觸面積小，轉化效率底低問題。如在碳酸二甲酯聯產丙二醇裝置生產過程中，第一步採用環氧丙烷和二氧化碳作用先合成碳酸丙烯酯，第二步以碳酸丙烯酯和甲醇為原料在甲醇金屬鹽催化劑的作用下再合成碳酸二甲酯和丙二醇，產物中酸性丙二醇和鹼性甲醇金屬鹽結合力太強，降低丙二醇產品的純度和回收率，一般採用碳化脫鹽工藝來有效地分離丙二醇與催化劑，具體過程是：丙二醇與催化劑與一定比例水混合構成液相混合物，將液相混合物通入碳化罐中與碳化罐底部進入的氣相CO2進行混合發生碳化反應，將甲醇金屬鹽轉化為碳酸鹽。然而上述生產工藝流程較長，反應過程難以控制；且碳化罐罐體較大CO2氣體分布不均勻，CO2氣體利用率不高，一次碳化常常碳化不徹底，CO2損耗多；最為嚴重的是生成的碳酸鹽在溫度的影響下迅速結晶容易堵塞管道，制約著生產的連續性。
技術實現要素：
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本發明的目的在於克服現有技術的缺點，提供一種適用於氣液兩相的管道反應器裝置，特別適用於碳酸二甲酯聯產丙二醇生產過程中丙二醇產品的碳化，解決了現有氣液兩相接觸反應過程中轉化效率低，反應不徹底，無法實時控制、容易堵塞管道等問題。
為了實現上述目的，本發明涉及的管道反應器，包括液相管道、氣相管道、混合管道、氣相分布器、pH計、液相進料閥、氣相進料閥和管道視鏡；氣相分布器固定在自下向上的氣相管道頂部，自上向下的液相管道底部與氣相管道頂部連接同時氣相分布器伸入到液相管道內部，在液相管道和氣相管道上分別固定設置液相進料閥和氣相進料閥，混合管道與液相管道下端部側邊連通，在混合管道上設置鋼化玻璃型管道視鏡和pH計。
本發明涉及的管道反應器，在液相管道的液相進料閥處設置液相壓力表，在氣相管道的氣相進料閥處設置氣相壓力表。
本發明涉及的管道反應器還包括控制器、攝像頭和顯示器，攝像頭固定在鋼化玻璃型管道視鏡外側，液相進料閥、氣相進料閥、攝像頭、pH計和顯示器均與控制器電信息連接，通過控制器控制其運行，顯示器和控制器設置在中控室中，在液相管道的液相進料閥處設置液相壓力表，在氣相管道的氣相進料閥處設置氣相壓力表，攝像頭、液相壓力表、氣相壓力表均和顯示器連接實現數據傳遞。
本發明涉及的氣相分布器為金屬燒結濾芯，金屬燒結濾芯頭部分布大量的濾孔，增加了氣相與液相的接觸面積，使反應更完全。
本發明涉及的液相進料閥和氣相進料閥為電磁閥通過控制器。
本發明涉及的若干個管道反應器並聯用於碳化丙二醇粗品的方法，具體包括以下步驟：
(1)將丙二醇與催化劑液相混合物從上向下進入液相管道，打開液相進料閥，將CO2氣體從下向上進入氣相管道，打開氣相進料閥；
(2)CO2氣體與液相混合物在氣相分布器表面進行反應，催化劑與CO2反應生成碳酸鹽，在鋼化玻璃型管道視鏡處觀察形成塊狀碳酸鹽晶體以及pH計測定混合管道中混合液pH值在9-10範圍內，則反應正常，否者調節液相進料閥或/和氣相進料閥的開度，直到滿足條件。
進一步地，步驟(1)中丙二醇與催化劑液相混合物中催化劑質量分數為0.05-1％，pH≥13，控制液相進料閥處壓力在0.3-0.4Mpa，將CO2氣體從下向上進入氣相管道，控制氣相進料閥處壓力在0.5-0.8Mpa。
進一步地，步驟(1)中通過控制器控制液相進料閥和氣相進料閥的開度，調節壓力在規定範圍內，步驟(2)中通過pH計測定混合管道中混合液pH值並將數值通過控制器輸送到顯示器顯示，通過攝像頭採集鋼化玻璃型管道視鏡處混合液的視頻數據輸送到顯示器顯示，若過程中pH值超出9-10正常範圍，在中控室內通過顯示器和控制器調節液相進料閥和氣相進料閥的開度，同時保證液相壓力表和氣相壓力表在壓力範圍內。
本發明與現有技術相比，具有以下優點：(1)反應效率高，有效提高碳化反應效率，減少CO2跑損；(2)有效地避免碳酸鹽堵塞管道，減少故障發生，實現連續性生產；(3)在中控室中實現對現場的有效遠程監控調節；(4)丙二醇粗品中的催化劑去除率高達99％以上，接近完全去除。
附圖說明：
圖1為本發明涉及的管道反應器結構示意圖。
圖2為本發明涉及的管道反應器控制結構示意圖。
具體實施方式：
下面結合附圖並通過具體實施例對本發明作進一步說明。
實施例1：
本實施例涉及的管道反應器，包括液相管道1、氣相管道2、混合管道3、氣相分布器4、pH計6、液相進料閥7、氣相進料閥8、鋼化玻璃型管道視鏡10、控制器9、攝像頭11和顯示器5；氣相分布器4固定在自下向上的氣相管道2頂部，自上向下的液相管道1底部與氣相管道2頂部連接同時氣相分布器4伸入到液相管道1內部，在液相管道1和氣相管道2上分別固定設置液相進料閥7和氣相進料閥8，混合管道3與液相管道1下端部側邊連通，在混合管道3上設置鋼化玻璃型管道視鏡10和pH計6，攝像頭11固定在鋼化玻璃型管道視鏡10外側，液相進料閥7、氣相進料閥8、攝像頭11、pH計6和顯示器5均與控制器9電信息連接，通過控制器9控制其運行，顯示器5和控制器9設置在中控室中，在液相管道1的液相進料閥7處設置液相壓力表12，在氣相管道2的氣相進料閥8處設置氣相壓力表13，攝像頭11、液相壓力表12、氣相壓力表13均和顯示器5連接實現數據傳遞。
進一步地，所述氣相分布器4為金屬燒結濾芯，金屬燒結濾芯頭部分布大量的濾孔，增加了氣相與液相的接觸面積，使反應更完全。
進一步地，所述液相進料閥7和氣相進料閥8為電磁閥通過控制器9可以自動調節開度。
本涉及的若干個管道反應器並聯用於碳化丙二醇粗品的方法，具體包括以下步驟：
(1)將催化劑質量分數為0.05-1％，pH≥13的丙二醇與催化劑液相混合物從上向下進入液相管道1，控制液相進料閥7處壓力在0.3-0.4Mpa，將CO2氣體從下向上進入氣相管道2，控制氣相進料閥8處壓力在0.5-0.8Mpa；
(2)CO2氣體與液相混合物在氣相分布器4表面進行反應，催化劑與CO2反應生成碳酸鹽，反應過程中由於溶液中碳酸根過飽和，反應過後碳酸鹽迅速結晶析出並和未反應的液相混合物一起進入混合管道3，在鋼化玻璃型管道視鏡10處觀察發現形成塊狀碳酸鹽晶體；
進一步地，步驟(1)中通過控制器9控制液相進料閥7和氣相進料閥8的開度，調節壓力在規定範圍內，步驟(2)中通過pH計6測定混合管道3中混合液pH值並將數值通過控制器9輸送到顯示器5顯示，通過攝像頭11採集鋼化玻璃型管道視鏡10處混合液的視頻數據輸送到顯示器5顯示，若過程中pH值超出9-10正常範圍，在中控室內通過顯示器5和控制器9調節液相進料閥7和氣相進料閥8的開度，同時保證液相壓力表12和氣相壓力表13在壓力範圍內。
通過以上技術方案，本發明解決了反應效率低，反應過程不可控的問題，有效提高碳化反應效率，減少CO2跑損，同時CO2自下而上沿氣相管道上升，在可以有效地將反應生成的碳酸鹽晶體吹入液相，避免碳酸鹽堵塞管道，影響連續生產，更為重要的是若干所述管道反應器並聯設置，若其中一個出現故障或需要維修不影響整個反應的連續性，液相進料閥7、氣相進料閥8、攝像頭11、pH計6和顯示器5均與控制器9電信息連接，顯示器5和控制器9設置在中控室中實現對現場的有效遠程監控調節。
實施例2：
本實施例中丙二醇與催化劑液相混合物中催化劑為甲醇鈉，液相混合物中pH＝13，甲醇鈉質量分數為0.05％，處理過程具體如下：
(1)將丙二醇與催化劑液相混合物從上向下進入液相管道1，控制液相進料閥7處壓力在0.3-0.4Mpa，將CO2氣體從下向上進入氣相管道2，控制氣相進料閥8處壓力在0.5-0.8Mpa；
(2)CO2氣體與液相混合物在氣相分布器4表面進行反應，甲醇鈉與CO2反應生成碳酸鈉，反應過程中由於溶液中碳酸根過飽和，反應過後碳酸鈉迅速結晶析出並和未反應的液相混合物一起進入混合管道3，在鋼化玻璃型管道視鏡10處觀察發現形成塊狀碳酸鈉晶體，測得混合管道3出口甲醇鈉的去除率為99.9％，混合管道3出口pH為9。
實施例3：
本實施例中丙二醇與催化劑液相混合物中催化劑為甲醇鈉，液相混合物中pH＞14，甲醇鈉質量分數為1％，處理過程具體如下：
(1)將丙二醇與催化劑液相混合物從上向下進入液相管道1，通過控制器9控制液相進料閥7處壓力在0.3-0.4Mpa，將CO2氣體從下向上進入氣相管道2，通過控制器9控制氣相進料閥8處壓力在0.5-0.8Mpa；
(2)CO2氣體與液相混合物在氣相分布器4表面進行反應，甲醇鈉與CO2反應生成碳酸鈉，反應過程中由於溶液中碳酸根過飽和，反應過後碳酸鈉迅速結晶析出並和未反應的液相混合物一起進入混合管道3，攝像頭11採集鋼化玻璃型管道視鏡10處混合液的視頻數據輸送到顯示器5顯示，在鋼化玻璃型管道視鏡10處發現形成塊狀碳酸鈉晶體，測得混合管道3出口甲醇鈉的去除率為99.8％，pH計6測定混合管道3中混合液pH值為10並將數值通過控制器9輸送到顯示器5顯示，若過程中pH值超出9-10正常範圍，在中控室內通過顯示器5和控制器9調節液相進料閥7和氣相進料閥8的開度，直到pH值落入正常範圍。