3-羟基丙醛加氢制备1，3丙二醇的反应器及其控制方式

技术领域

本申请涉及化工领域，尤其是一种3-羟基丙醛加氢制备1，3丙二醇的反应器及其控制方式。

背景技术

1，3-丙二醇是重要的有机化工原料，是生产聚对苯二甲酸丙二醇酯(PTT)的主要原料，主要用于生产聚合物，也可用作溶剂、抗冻剂和保护剂，这种聚酯是一种新型高分子材料，其纤维除具有优良的弹性回复性、蓬松性、易染性等特点外，还具有内在抗污性、抗静电性和良好的色牢度等优点，这种多聚纤维在服装、工程塑料、地毯等应用领域潜力巨大，已成为目前国际上合成纤维开发的热点。

该加氢反应国内相关报道及专利涉及也比较多，主要采用两段加氢的方法。但是在生产存在一定缺陷，主要有：一、反应温度难以控制，反应温度越高，生成的缩醛杂质含量越高，导致1，3-丙二醇下游的聚合产品粘度、色度等不合格；二、由于采用两段加氢操作流程较长，导致反应压力波动较大，难以稳定控制。因此，针对上述问题提出一种3-羟基丙醛加氢制备1，3丙二醇的反应器及其控制方式。

发明内容

在本实施例中提供了一种3-羟基丙醛加氢制备1，3丙二醇的反应器及其控制方式用于解决现有技术中的问题。

根据本申请的一个方面，提供了一种3-羟基丙醛加氢制备1，3丙二醇的反应器，包括反应釜、气液混合器组件、上螺旋导流板、上磁球层、网孔隔板、下螺旋导流板、催化剂层、下磁球层和分布器组件，所述反应釜内上下端分别安装在磁球层和下磁球层，且上磁球层与下磁球层之间上下分别分布有上螺旋导流板和下螺旋导流板，所述网孔隔板安装在反应釜内中部，且网孔隔板与上螺旋导流板及下螺旋导流板之间等距设置有多个催化剂层，所述反应釜顶端通过混料管与气液混合器组件一端内部相互连通，且反应釜内底部设置有分布器组件。

进一步地，所述气液混合器组件包括圆箱、锥型罩、圆孔、空腔环板和出气孔，圆箱内两端均安装有锥型罩，且两个锥型罩中部均开设有圆孔，所述空腔环板位于两个锥型罩之间，且空腔环板内环壁环形等距开设有多个出气孔，位于前端的圆孔内安装有雾化喷嘴。

进一步地，所述圆箱一端与混料管另一端相互连通，且圆箱另一端与液相进料管一端相互连通。

进一步地，所述空腔环板内部与气相进料管一端相互连通。

进一步地，所述分布器组件包括圆扁箱、总管体、分管体和流出管，圆扁箱固定安装在反应釜内顶部，且圆扁箱顶部与混料管一端相互连通，总管体中部与圆扁箱内底部相互连通，且总管体上等距安装有多个分管体，分管体上等距连通安装有多个流出管。

进一步地，所述上螺旋导流板的螺旋结构之间和下螺旋导流板的螺旋结构之间均分布有催化剂层部分，催化剂层内设置多个温度检测深入至反应列管内。

进一步地，所述反应釜一侧中部上端和下端分别连通安装在进水管口和下进水管口，且反应釜设有两个，两个反应釜之间通过反应物导出管首尾相互连通，两个反应釜组成1段和2段反应器。

进一步地，所述反应釜一侧顶部连通安装在上出水管，且上出水管上安装在控制阀，上控制阀对应端口设置为上出水口。

进一步地，所述反应釜一侧底部部连通安装有下出水管，且下出水管上安装有下控制阀，下控制阀对应端口设置为下出水口一端。

进一步地，一种3-羟基丙醛加氢制备1，3丙二醇的反应器的控制方式，所述控制方式具体如下：

液相物料和气相物料分别经液相进料管和气相进料管进入气液混合器组件内混合后再经混料管进入反应釜，混料管上设置温度和压力检测，严格监控混合物物料的温度及压力；

进入1段反应釜中的气液混合物料经分布器组件分散后，至催化剂层开始反应，催化剂层内设置多个温度检测深入至反应列管内，根据多个列管内的物料温度调节上段循环水的流量，如无法及时撤去反应生产的热量，则调节阀自动切换冷却介质，采用冷冻水冷却以保证稳定反应釜温度；

物料在反应釜换热列管内催化剂的作用下反应，换热列管分为上下两段，上段冷却介质的流量由反应釜上段列管内的催化剂层内的温度来控制；

下段采用同样的设置，下段冷却介质由反应釜下段列管内的催化剂层内的温度来控制，经过1段反应釜进出口温度以及多个列管内的温度检测可以有效的控制着整个反应釜反应过程温度；

2段反应釜控制原理与段反应釜相同，但冷却介质仅设有循环水，可以满足反应温度的稳定控制，2段反应釜出口设置压力控制调节阀，可根据2段反应釜顶部压力检测调节整个反应釜的操作压力，如反应压力不足则自动打开循环氢气阀门，补充循环氢气以稳定反应生产压力，实现生产稳定化连续运行。

通过本申请上述实施例，解决了反应过程中产生的热量转移问题，同时后段反应器采用循环氢气稳定生产压力控制，避免因温度不均匀以及压力不稳定的原因从而引起的一系列生产问题，解决了产品不合格的问题，也降低生产过程控制的难度，极大的提高了企业稳定化的生产，通过气液混合器和分布器有效的将物料均匀混合、列管内的温度检测措施、反应器分段式冷却以及补充氢气的方式，更加准确的控制两个反应器的温度和压力，从而实现装置稳定连续化的运行。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，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申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本申请一种实施例的整体结构的立体图；

图2为本申请一种实施例的整体结构的剖视图；

图3为本申请一种实施例的反应釜之间连接分布图；

图4为本申请一种实施例的气液混合器组件结构示意图；

图5为本申请一种实施例的反应釜连接结构的横向剖视图；

图6为本申请一种实施例的分布器组件结构示意图。

图中：1、反应釜；2、上进水管口；3、下进水管口；4、反应物导出管；5、下出水管；6、下控制阀；7、下出水口，8、上出水管；9、上控制阀；10、上出水口；11、混料管；12、气液混合器组件；1201、圆箱；1202、锥型罩；1203、圆孔；1204、空腔环板；1205、出气孔；13、液相进料管；14、气相进料管；15、上螺旋导流板；16、上磁球层；17、网孔隔板；18、下螺旋导流板；19、催化剂层；20、下磁球层；21、分布器组件；2101、圆扁箱；2102、总管体；2103、分管体；2104、流出管。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都应当属于本申请保护的范围。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

在本申请中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“中”、“竖直”、“水平”、“横向”、“纵向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系。这些术语主要是为了更好地描述本申请及其实施例，并非用于限定所指示的装置、元件或组成部分必须具有特定方位，或以特定方位进行构造和操作。

并且，上述部分术语除了可以用于表示方位或位置关系以外，还可能用于表示其他含义，例如术语“上”在某些情况下也可能用于表示某种依附关系或连接关系。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解这些术语在本申请中的具体含义。

此外，术语“安装”、“设置”、“设有”、“连接”、“相连”、“套接”应做广义理解。例如，可以是固定连接，可拆卸连接，或整体式构造；可以是机械连接，或电连接；可以是直接相连，或者是通过中间媒介间接相连，又或者是两个装置、元件或组成部分之间内部的连通。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

本实施例中的3-羟基丙醛加氢制备1，3丙二醇的反应器及其控制方式可以适用于化工生产制备，例如，在本实施例提供了如下一种具有混合功能的化工反应器具。

该种具有混合功能的化工反应器具，包括搅拌罐、底板、支撑圆柱、齿圈、齿轮一、电机、搅拌轴、传动圆盘、三根传动立杆以及三根定位轴杆，所述的搅拌罐竖向设置，搅拌罐顶部罐口处通过螺栓固定有罐盖，所述的罐盖中心位置设有搅拌轴穿孔，所述的搅拌轴下端经所述的搅拌轴穿孔转动插装在搅拌罐内，位于罐盖内侧的搅拌轴侧壁固定安装有螺旋形搅拌叶，搅拌罐内侧壁固定有螺旋形搅拌片，所述的螺旋形搅拌片与螺旋形搅拌叶反向设置，搅拌罐下方设有底板，所述的底板与搅拌罐之间竖向设有支撑圆柱，所述的支撑圆柱上端通过轴承与搅拌罐底部中心位置转动连接，支撑圆柱下端与底板对应位置固接，搅拌罐外侧壁沿其圆周方向设有齿牙，所述的三根传动立杆均为圆杆，三根传动立杆外侧壁均沿其圆周方向设有齿牙，三根传动立杆齿牙与搅拌罐齿牙相啮合，三根传动立杆下端与底板之间分别竖向设有一根定位轴杆，每根所述的定位轴杆上端分别与对应的传动立杆下端中心位置通过轴承转动连接，每根定位轴杆下端分别与底板对应位置固接，三根传动立杆上端分别同轴固定有一个齿轮二，罐盖上方水平设有传动圆盘，所述的传动圆盘下表面中心位置与搅拌轴上端固接，传动圆盘外侧壁沿其圆周方向设有齿牙，传动圆盘齿牙与三个所述的齿轮二相啮合，所述的齿圈内外侧壁均设有齿牙，齿圈套装在三根传动立杆外部中间位置，齿圈内侧壁齿牙与三根传动立杆齿牙相啮合，所述的齿轮一与齿圈外侧壁齿牙相啮合，所述的电机输出轴与齿轮一同轴固接，电机壳体底部与底板对应位置固接，电机采用外接电源供电。

在此不再一一赘述，下面对本申请实施例的3-羟基丙醛加氢制备1，3丙二醇的反应器及其控制方式进行介绍。

请参阅图1-6所示，一种3-羟基丙醛加氢制备1，3丙二醇的反应器，包括反应釜1、气液混合器组件12、上螺旋导流板15、上磁球层16、网孔隔板17、下螺旋导流板18、催化剂层19、下磁球层20和分布器组件21，所述反应釜1内上下端分别安装在磁球层16和下磁球层20，且上磁球层16与下磁球层20之间上下分别分布有上螺旋导流板15和下螺旋导流板18，所述网孔隔板17安装在反应釜1内中部，且网孔隔板17与上螺旋导流板15及下螺旋导流板18之间等距设置有多个催化剂层19，所述反应釜1顶端通过混料管11与气液混合器组件12一端内部相互连通，且反应釜1内底部设置有分布器组件21；

所述气液混合器组件12包括圆箱1201、锥型罩1202、圆孔1203、空腔环板1204和出气孔1205，圆箱1201内两端均安装有锥型罩1202，且两个锥型罩1202中部均开设有圆孔1203，所述空腔环板1204位于两个锥型罩1202之间，且空腔环板1204内环壁环形等距开设有多个出气孔1205，位于前端的圆孔1203内安装有雾化喷嘴，所述圆箱1201一端与混料管11另一端相互连通，且圆箱1201另一端与液相进料管13一端相互连通，所述空腔环板1204内部与气相进料管14一端相互连通；

所述分布器组件21包括圆扁箱2101、总管体2102、分管体2103和流出管2104，圆扁箱2101固定安装在反应釜1内顶部，且圆扁箱2101顶部与混料管11一端相互连通，总管体2102中部与圆扁箱2101内底部相互连通，且总管体2102上等距安装有多个分管体2103，分管体2103上等距连通安装有多个流出管2104。

所述上螺旋导流板15的螺旋结构之间和下螺旋导流板18的螺旋结构之间均分布有催化剂层19部分，催化剂层19内设置多个温度检测深入至反应列管内；所述反应釜1一侧中部上端和下端分别连通安装在进水管口2和下进水管口3，且反应釜1设有两个，两个反应釜1之间通过反应物导出管4首尾相互连通，两个反应釜1组成1段和2段反应器；所述反应釜1一侧顶部连通安装在上出水管8，且上出水管8上安装在控制阀9，上控制阀(9)对应端口设置为上出水口10；所述反应釜1一侧底部部连通安装有下出水管(5)，且下出水管5上安装有下控制阀6，下控制阀6对应端口设置为下出水口7一端。

一种3-羟基丙醛加氢制备1，3丙二醇的反应器的控制方式，所述控制方式具体如下：

液相物料和气相物料分别经液相进料管13和气相进料管14进入气液混合器组件12内混合后再经混料管11进入反应釜1，混料管11上设置温度和压力检测，严格监控混合物物料的温度及压力；

进入1段反应釜1中的气液混合物料经分布器组件21分散后，至催化剂层19开始反应，催化剂层19内设置多个温度检测深入至反应列管内，根据多个列管内的物料温度调节上段循环水的流量，如无法及时撤去反应生产的热量，则调节阀自动切换冷却介质，采用冷冻水冷却以保证稳定反应釜1温度；

物料在反应釜1换热列管内催化剂的作用下反应，换热列管分为上下两段，上段冷却介质的流量由反应釜1上段列管内的催化剂层19内的温度来控制；

下段采用同样的设置，下段冷却介质由反应釜1下段列管内的催化剂层19内的温度来控制，经过1段反应釜1进出口温度以及多个列管内的温度检测可以有效的控制着整个反应釜1反应过程温度；

2段反应釜1控制原理与1段反应釜1相同，但冷却介质仅设有循环水，可以满足反应温度的稳定控制，2段反应釜1出口设置压力控制调节阀，可根据2段反应釜1顶部压力检测调节整个反应釜1的操作压力，如反应压力不足则自动打开循环氢气阀门，补充循环氢气以稳定反应生产压力，实现生产稳定化连续运行。

本申请的有益之处在于：

1.本申请结构合理，通过对3-羟基丙醛加氢制备1，3丙二醇反应器的进料混合方式、反应冷却方式及过程控制(温度、压力)的改造，系统的解决了反应过程中产生的热量转移问题，同时后段反应器采用循环氢气稳定生产压力控制，避免因温度不均匀以及压力不稳定的原因从而引起的一系列生产问题，解决了产品不合格的问题，也降低生产过程控制的难度，极大的提高了企业稳定化的生产；

2.本申请结构合理，通过气液混合器和分布器有效的将物料均匀混合、列管内的温度检测措施、反应器分段式冷却以及补充氢气的方式，更加准确的控制两个反应器的温度和压力，从而实现装置稳定连续化的运行。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。