本實用新型涉及環(huán)己醇水合反應(yīng)的裝置。
背景技術(shù)：
己二酸又名肥酸(簡稱AA)，是最重要的脂肪族二元酸，可同多官能團的化合物進行縮合反應(yīng)，如己二胺。能夠發(fā)生成鹽反應(yīng)、酯化反應(yīng)、酰胺化反應(yīng)等，并能與二元胺或二元醇縮聚成高分子聚合物等。己二酸是工業(yè)上具有重要意義的二元羧酸，在化工生產(chǎn)、有機合成工業(yè)、醫(yī)藥、潤滑劑制造等方面都有重要作用，工業(yè)上，利用己二酸同己二胺的縮合反應(yīng)生產(chǎn)尼龍66鹽(簡稱AH鹽)，尼龍66鹽進一步縮聚即可得到尼龍66樹脂。此外，己二酸還可同醇類反應(yīng)生產(chǎn)己二酸酯，用作聚酯多元醇(聚氨酯系列產(chǎn)品)、增塑劑、合成潤滑劑等產(chǎn)品。
目前，己二酸的制備主要為醇酮氧化法，而氧化法生產(chǎn)醇酮存在著能耗高、收率低，并且環(huán)己烷與空氣接觸需要采取防爆措施，廢棄物里邊含有大量有機酸需要處理，同時轉(zhuǎn)化率低下要解決大量的未反應(yīng)的環(huán)己烷的回收再利用。所以在安全、環(huán)保、成本各方面需要進一步改進。
日本旭化成公司自1990實現(xiàn)環(huán)己烯水合法制備環(huán)己醇，并且實現(xiàn)工業(yè)化。通過環(huán)己烯與水在水合催化劑的作用下生成環(huán)己醇，最后由環(huán)己醇經(jīng)硝酸氧化生成己二酸，能夠有效的降低能耗、提高收率，并且整個反應(yīng)過程中基本沒有廢棄物生成，節(jié)能環(huán)保，屬于綠色工業(yè)。
環(huán)己烯水合法制環(huán)己醇的主要設(shè)備是水合反應(yīng)器，開始在第一個反應(yīng)器內(nèi)需要在115-120℃的溫度下進行反應(yīng)，由于該反應(yīng)是一個放熱反應(yīng)，當進入第二個反應(yīng)器時，隨著反應(yīng)的繼續(xù)發(fā)生，整個反應(yīng)溫度會持續(xù)上升，這就需要對反應(yīng)進行溫度控制，目前常規(guī)的方法是用冷卻水進行降溫，存在著能耗高的缺陷，需要進行改進。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本實用新型的目的是提供一種熱能增效的環(huán)己醇水合反應(yīng)裝置及熱能增效方法，以克服現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷。
所述的熱能增效的環(huán)己醇水合反應(yīng)裝置，包括第一反應(yīng)器和第二反應(yīng)器，所述的第二反應(yīng)器包括殼體、上部換熱管和下部換熱管；
所述的上部換熱管設(shè)置在所述的殼體內(nèi)的上部，所述的下部換熱管設(shè)置在所述的殼體內(nèi)的下部；
所述的上部換熱管的兩端分別與設(shè)置在殼體上的換熱介質(zhì)入口和出口相連接；
所述的下部換熱管的兩端分別與設(shè)置在殼體上的原料環(huán)己烯入口和原料環(huán)己烯出口相連接，所述的原料環(huán)己烯的出口與第一反應(yīng)器的物料入口相連接，所述的第一反應(yīng)器的反應(yīng)物出口與第二反應(yīng)器入口相連接；
采用上述的熱能增效的環(huán)己醇水合反應(yīng)裝置，進行環(huán)己醇水合反應(yīng)過程的熱能增效的方法，包括如下步驟：
將原料環(huán)己烯先通入第二反應(yīng)器的下部換熱管加熱，回收熱能，然后將其送入第一反應(yīng)器進行反應(yīng)，將脫鹽水或水蒸汽通入第二反應(yīng)器的上部換熱管，進行溫度調(diào)節(jié)。
本實用新型與現(xiàn)有設(shè)備的比較，具有如下的有益效果：
本實用新型僅對第二反應(yīng)器進行了改進，利用物料在第二水合反應(yīng)器內(nèi)自身反應(yīng)放熱，通過第二水合反應(yīng)器內(nèi)盤管的熱交換來為原料環(huán)己烯提供熱能，同時降低了水合反應(yīng)器因自身需要降溫而消耗的冷卻水的量，達到了資源利用和節(jié)能降耗的目的。
本實用新型直接為原料環(huán)己烯提供了熱能，大量降低了冷卻水用量，通過下部換熱管內(nèi)流動的環(huán)己烯與水合反應(yīng)器內(nèi)反應(yīng)物料進行換熱，能效利用率顯著提高，最高可達62.3％；以12萬噸第二水合反應(yīng)器為例，采用本實用新型的技術(shù)，可以達到節(jié)能效果45％以上。
附圖說明
圖1為熱能增效的環(huán)己醇水合反應(yīng)裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
參見圖1，所述的熱能增效的環(huán)己醇水合反應(yīng)裝置，包括第一反應(yīng)器100和第二反應(yīng)器200，所述的第二反應(yīng)器包括殼體1、上部換熱管2和下部換熱管3；
所述的上部換熱管2設(shè)置在所述的殼體內(nèi)的上部，所述的下部換熱管3設(shè)置在所述的殼體內(nèi)的下部；
所述的上部換熱管2的兩端分別與設(shè)置在殼體上的換熱介質(zhì)入口和出口相連接；
所述的下部換熱管3的兩端分別與設(shè)置在殼體上的原料環(huán)己烯入口101和原料環(huán)己烯出口102相連接，所述的原料環(huán)己烯的出口102與第一反應(yīng)器的物料入口103相連接，第一反應(yīng)器的反應(yīng)物出口104與第二反應(yīng)器入口105相連接；
采用上述的熱能增效的環(huán)己醇水合反應(yīng)裝置，進行環(huán)己醇水合反應(yīng)過程的熱能增效的方法，包括如下步驟：
將原料環(huán)己烯先通入第二反應(yīng)器的下部換熱管加熱，回收熱能，然后將其送入第一反應(yīng)器進行反應(yīng)，將脫鹽水或水蒸汽通入第二反應(yīng)器的上部換熱管，進行溫度調(diào)節(jié)。
所述的上部換熱管2與下部換熱管3的換熱面積比為：
上部換熱管：下部換熱管＝1:1.3～1.7；
優(yōu)選的，所述的上部換熱管2為獨立設(shè)置的并聯(lián)的兩根換熱管，下部換熱管為獨立設(shè)置的并聯(lián)的三根換熱管；
優(yōu)選的，所述的換熱管為盤管；
優(yōu)選的，所述的殼體1的最上部設(shè)有液流堰4，液流堰4的下部設(shè)有格柵板5，所述格柵板下部設(shè)有折流圈6，所述的折流圈6的中部設(shè)有帶圓盤分布器的進料口7；
第一反應(yīng)器出料口104設(shè)置在液流堰處；
采用上述的熱能增效的環(huán)己醇水合反應(yīng)裝置，進行環(huán)己醇水合反應(yīng)過程的熱能增效的方法，包括如下步驟：
將原料環(huán)己烯先通入下部換熱管3加熱，回收熱能，然后將其送入第一反應(yīng)器進行反應(yīng)，下部換熱管內(nèi)物料的溫度為60-78℃；
將脫鹽水或水蒸汽通入上部換熱管2，進行溫度調(diào)節(jié)，上部換熱管內(nèi)物料的溫度為30-198℃。
具體實施方式
下面的實例計算方式為：
Q＝CmΔT，其中“Q”表示吸收或放出的熱量，單位是KJ；“C”表示比熱容，單位是KJ/Kg·℃；“m”表示物料的質(zhì)量流量，單位是Kg/h；“ΔT”表示物料的溫差，單位是℃。
HE的比熱容為1.82KJ/Kg·℃；冷卻脫鹽水的比熱容為4.2KJ/Kg·℃。
實施例1
采用圖1的裝置。
反應(yīng)器進料負荷：130t/h，溫度：70.9℃；
水合反應(yīng)器溫度為：118℃，水合反應(yīng)器壓力：0.52MPaG；
上部換熱管傳熱面積：63m2；
下部換熱盤管壓力：0.62MPaG，傳熱面積：150m2，傳熱盤管3出口溫度：80.9℃，獲得熱能：236.6×104KJ/h，節(jié)約了8.047t/h的冷卻脫鹽水。
實施例2
采用圖1的裝置。
反應(yīng)器進料負荷：140t/h，溫度：71.3℃；
水合反應(yīng)器溫度為：118℃，水合反應(yīng)器壓力：0.52MPaG；
上部換熱管傳熱面積：63m2；
傳熱盤管3：0.62MPaG，傳熱面積：150m2，傳熱盤管3出口溫度：83.5℃，獲得熱能：310.8×104KJ/h，節(jié)約了9.487t/h的冷卻脫鹽水。
實施例3
采用圖1的裝置。
反應(yīng)器進料負荷：150t/h，溫度：71.1℃，水合反應(yīng)器溫度為：118℃，水合反應(yīng)器壓力：0.52MPaG；
傳熱盤管3壓力：0.62MPaG，傳熱面積：150m2，傳熱盤管3出口溫度：83.3℃，獲得熱能：333.1×104KJ/h，節(jié)約了9.791t/h的冷卻脫鹽水。
實施例4
采用圖1的裝置。
反應(yīng)器進料負荷：160t/h，溫度：70.3℃；
水合反應(yīng)器溫度為：118℃，水合反應(yīng)器壓力：0.52MPaG；
上部換熱管傳熱面積：63m2；
傳熱盤管3壓力：0.62MPaG，傳熱面積：150m2，出口溫度：83.1℃，獲得熱能：372.7×104KJ/h，節(jié)約了11.074t/h的冷卻脫鹽水。
實施例5
采用圖1的裝置。
反應(yīng)器進料負荷：170t/h，溫度：71.3℃，水合反應(yīng)器溫度為：118℃；
水合反應(yīng)器壓力：0.52MPaG；
上部換熱管傳熱面積：63m2；
傳熱盤管3壓力：0.62MPaG，傳熱面積：150m2，傳熱盤管3出口溫度：82.8℃，獲得熱能：355.8×104KJ/h，節(jié)約了10.723t/h的冷卻脫鹽水。