一种辛基吡咯烷酮的制备系统的制作方法

本实用新型涉及一种辛基吡咯烷酮制备技术领域，尤其涉及一种辛基吡咯烷酮的制备系统。

背景技术：

n-辛基吡咯烷酮是一种化学物质，分子式是c12h23no，为无色至黄色有胺味的液体化合物，cas号为2687-94-7，分子量197.32，广泛用作杀虫剂、棉花落叶剂，浓缩清洗剂，化学反应溶剂，药物合成介质，电子工业中的涂层剥离剂。用作表面活性剂，能与阴离子或非离子表面活性剂复配使用，降低表面张力，提供产品性能。

目前，辛基吡咯烷酮生产工艺多为加压间歇生产工艺，这种生产方法的相对产能较小，设备占地大，且难以实现自动化控制，资金投入大，生产成本高，并且在高温下机械搅拌机封容易磨损损坏，导致装置维修成本高。

专利号为cn2006100520938n的专利文献公开了n-十二烷基吡咯烷酮的一种生产方法，该方法包括以下步骤：(1)将十二胺、r-丁内酯投入配料釜，高速搅拌后将混和物送入一个前段40％-60％长度部分是静态混合器的管道式反应器中发生反应；(2)将在管道式反应器中反应后的混合物送入连续蒸馏塔进行减压分离，塔底馏出产物为n-十二烷基吡咯烷酮。

但是，在实际使用过程中，发明人发现在再沸器这个步骤中，会产生水垢，水垢与清水分离工作繁琐的同时也会影响产品纯度的问题。

技术实现要素：

本实用新型的目的是针对现有技术的不足之处，通过设置水压冲刷清洁组件，引导其在换热管中平稳移动，移动过程中实现对水垢的快速高效清除，从而解决了在再沸器这个步骤中，会产生水垢，水垢与清水分离工作繁琐的同时也会影响产品纯度的技术问题。

针对以上技术问题，采用技术方案如下：一种辛基吡咯烷酮的制备系统，其特征在于：包括第一计量泵、第二计量泵、静态混合器、高温管道反应器、粗品暂存罐、循环泵a、轻组分精馏塔、再沸器a、循环泵b、产品精馏塔、再沸器b、冷却器a、产品槽、冷却器b，所述第一计量泵、第二计量泵通过三通与静态混合器连通设置，所述静态混合器与高温管道反应器通过管道连接设置，静态混合器与粗品暂存罐的进料口相连接，轻组分精馏塔与粗品暂存罐之间通过循环泵a连接，轻组分精馏塔与冷却器b的进料口连接设置，循环泵a通过产品精馏塔与循环泵b连接设置，冷却器a与产品精馏塔连接设置，再沸器a出料口与轻组分精馏塔的出料口连接且其进料口与循环泵a的出料口连接设置，再沸器b的出料口与、产品精馏塔的出料口连接且其进料口与循环泵b的出料口连接设置；

所述再沸器a、再沸器b均包括主体组件、设置在所述主体组件上的进水组件、设置在所述主体组件内的清洁组件和与所述进水组件连通设置且与其同步转动的排出组件；

所述排出组件包括排污单元和排水单元，所述排污单元和排水单元分别与所述进水组件交替式连通设置，完成净水与污料的分离工作。

作为优选，所述主体组件包括：

机架；以及

器体，所述器体包括壳体、法兰、出料口、进料口、管板和换热管。

作为优选，所述进水组件包括：

供水单元，所述供水单元包括安装在所述机架上的水泵水箱一体机和与所述水泵水箱一体机连通设置的水管a；以及

控制单元，所述控制单元包括设置在所述法兰一侧且与所述法兰贴合设置的转盘和设置在所述转盘一侧且与所述转盘贴合设置的固定座，所述转盘转动设置在所述机架上，所述固定座固定安装在所述机架上；

所述法兰、转盘和固定座同轴设置且转盘居中设置。

作为优选，所述法兰和固定座上均开设有通孔a且相对与所述转盘对称设置，所述固定座的通孔a与所述水管a连通设置；

所述法兰和固定座上均还开设有通孔b且相对与所述转盘对称设置，所述通孔a和通孔b沿直径方向线性设置，所述固定座的通孔b与所述排出组件连通设置；

所述转盘开设有通孔c与通孔d，所述通孔c与通孔d分别与所述通孔a和通孔b间断式连通设置；

所述通孔a、通孔b、通孔c和通孔d口径大小相同，均为a1。

作为优选，所述清洁组件包括：

清洁球，所述清洁球为圆柱体且为柔性材料结构设置，所述清洁球两端为中空设置且中间部位为实心设置，该清洁球在水的冲力下依次流径通孔c、通孔a、换热管、通孔b和通孔d；

凸点，所述凸点均匀分布在清洁球侧面上且贯穿设置，沿所述清洁球高度方向上上下相邻的两个所述凸点错位相间设置，且沿所述清洁球高度垂直方向上相邻的两个所述凸点之间的距离为l1，凸点的宽度为l2，l1＝l2，所述凸点位于所述清洁球内部部分底部开设有倒角；以及

顶撑单元，所述顶撑单元沿着所述清洁球长度上的中线对称设置在所述清洁球的上下底面，其包括移动设置在所述清洁球内部且与所述凸点底面匹配设置的锥形柱、对称设置锥形柱底面的连接板和一端与所述连接板连接设置且另一端与所述清洁球底部连接设置的弹簧。

作为优选，所述排出组件还包括驱动单元，所述驱动单元包括：

电机，所述电机安装在所述机架上；

驱动轴，所述驱动轴一端与所述电机的输出端连接且另一端与所述转盘固定连接，所述驱动轴贯穿所述固定座上的穿槽，所述穿槽的口径为d1，所述驱动轴的口径为d2，d1＞d2；

齿轮a，所述齿轮a与所述驱动轴同轴且固定连接；

齿轮b，所述齿轮b与所述齿轮a啮合设置；

转动轴，所述转动轴固定设置在所述固定座上且与所述齿轮b转动设置。

作为优选，所述排污单元和排水单元均为水管b，其设置在所述转动轴上且对称设置在所述转动轴的两侧，所述排水单元朝向电机一端内嵌于所述排污单元朝向电机一端，水管b的外环直径为a2，其内环直径为a3，a2＞a1＞a3。

作为优选，所述高温管道反应器为反应温度230-300℃。

作为优选，所述高温管道反应器的外部尺寸为dn800*4000。

作为又优选，所述静态混合器采用夹套式结构。

本实用新型的有益效果：

(1)本实用新型中通过设置水压冲刷清洁组件，引导其在换热管中平稳移动，移动过程中实现对水垢的快速高效清除，且无须对再沸器进行停机、拆卸等工作，大大减少了人力物力的投入，提高了生产效率；另外通过设置排出组件中排污单元和排水单元交替式与水组件的连接，实现水垢和清水的自动分离，提高整个装置的自动化，降低劳动生产力；

(2)本实用新型中通过设置清洁组件，当水压作用在锥形柱上，利用锥形柱与凸点斜口配合，使其在水压下，凸点向外撑开，与换热管的内壁充分接触，进而保证即便在长期使用后，依然能保证清洁球与换热管的充分接触同时利用两者贴合的紧张力，提高清洁球对换热管内壁上的水垢充分清洗，同时有利于更好地输送水垢，提高工作效率；

(3)本实用新型中通过设置驱动单元配合排污单元和排水单元，实现驱动单元一方面驱动转盘转动，实现清洁球复位至初始工作位置；另外驱动排污单元和排水单元的转动，实现排污、排水两工作的交替切换；将两个工作通过一个动力驱动，前后工作联系紧密，不易出错，有利于实现水垢与清水的彻底分离；同时节省额外动力，降低生产成本；

(4)本实用新型中通过管道反应器，能够实现连续进料和产出，较现有技术中采用的釜式反应器,装置生产能力有了显著提高，有动设备转变为静设备，设备使用寿命长，生产效率高，同时采用双塔连续精馏，提高单位产能，并且产品品质更加稳定。

综上所述，该设备具有装置寿命长、生产成本低的优点，尤其适用于辛基吡咯烷酮制备技术领域。

附图说明

为了更清楚的说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。

图1为辛基吡咯烷酮的制备系统的流程示意图。

图2为再沸器a的结构示意图。

图3为控制单元的结构示意图。

图4为清洁组件的结构示意图。

图5为凸点分布的结构示意图。

图6为排污单元和排水单元的交替工作示意图。

图7为驱动单元的剖视示意图。

图8为图7在a处的局部放大示意图。

图9为图7在b处的局部放大示意图。

图10为图7在c处的局部放大示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地说明。

实施例一

如图1、图2所示，一种辛基吡咯烷酮的制备系统，包括第一计量泵101、第二计量泵102、静态混合器103、高温管道反应器104、粗品暂存罐105、循环泵a106、轻组分精馏塔107、再沸器a108、循环泵b109、产品精馏塔110、再沸器b111、冷却器a112、产品槽113、冷却器b114，所述第一计量泵101、第二计量泵102通过三通与静态混合器103连通设置，所述静态混合器103与高温管道反应器104通过管道连接设置，静态混合器103与粗品暂存罐105的进料口相连接，轻组分精馏塔107与粗品暂存罐105之间通过循环泵a106连接，轻组分精馏塔107与冷却器b114的进料口连接设置，循环泵a106通过产品精馏塔110与循环泵b109连接设置，冷却器a112与产品精馏塔110连接设置，再沸器a108出料口与轻组分精馏塔107的出料口连接且其进料口与循环泵a106的出料口连接设置，再沸器b111的出料口与、产品精馏塔110的出料口连接且其进料口与循环泵b109的出料口连接设置；

所述再沸器a108、再沸器b111均包括主体组件1、设置在所述主体组件1上的进水组件2、设置在所述主体组件1内的清洁组件3和与所述进水组件2连通设置且与其同步转动的排出组件4；

所述排出组件4包括排污单元47和排水单元48，所述排污单元47和排水单元48分别与所述进水组件2交替式连通设置，完成净水与污料的分离工作。

较传统制备系统，本实用新型创造性在再沸器a108、再沸器b111，通过设置水压冲刷清洁组件3，引导其在换热管中平稳移动，移动过程中实现对水垢的快速高效清除，且无须对再沸器进行停机、拆卸等工作，大大减少了人力物力的投入，提高了生产效率；另外通过设置排出组件4中排污单元47和排水单元48交替式与水组件2的连接，实现水垢和清水的自动分离，提高整个装置的自动化，降低劳动生产力。

在本实施例中，制备流程依次经过第一计量泵101、第二计量泵102、静态混合器103、高温管道反应器104、粗品暂存罐105、循环泵a106、轻组分精馏塔107、再沸器a108、循环泵b109、产品精馏塔110、再沸器b111、冷却器a112、产品槽113，第一计量泵的进料口连接丁内酯原料罐，第二计量泵的进料口连接正辛胺原料罐，俩个计量泵出口通过三通经过静态混合器充分混合后，去高温管道反应器，经过高温管道反应器的物料流进静态混合器的夹套去预热原料混合物，然后到粗品暂存槽，经过泵去轻组分精馏塔，在轻组分精馏塔去掉轻组分水后，连续泵入产品精馏塔，连续产出产品；整个流程资金投入和设备占地较小，操作简单，实现连续化生产，并可dcs自动化控制，节约能耗和人工成本，降低生产成本；反应时间短，收率稳定，可达到93％以上；加压密闭反应，安全系数高。生产过程中无腐蚀性或刺激性物质产生，因而不会腐蚀生产设备和产生环境污染。

详细的说，第一计量泵的出料口及第二计量泵的出料口通过三通连接到一根管道，所述三通管的另一个管端连接单向阀，所述单向阀通过管道连接所述静态混合器的进料口，所述静态混合器的出料口通过管道连接所述高温管道反应器的进料口，所述高温管道反应器的出料口通过管道连接所述静态混合器的夹套进料口，所述静态混合器的夹套出料口连接粗品暂存槽，所述粗品暂存槽的出料口通过泵连续泵入轻组分精馏塔，轻组分经过冷凝移出体系，半成品连续泵入产品精馏塔，产品经过分离冷凝连续产出。系统中设有球阀，取样阀，放空阀及管程温度计，设有背压阀及管程压力表等。

另外，所述粗品经过双塔连续分离，连续产出，便于操作，并节约能源，提高了塔的利用率；同时，通过管道反应器，能够实现连续进料和产出，较现有技术中采用的釜式反应器,装置生产能力有了显著提高，有动设备转变为静设备，设备使用寿命长，生产效率高，同时采用双塔连续精馏，提高单位产能，并且产品品质更加稳定。

进一步，如图2所示，所述主体组件1包括：

机架11；以及

器体12，所述器体12包括壳体15、法兰16、出料口17、进料口18、管板19和换热管20。

在本实施例中，器体12可实现物料的加热、汽化过程，其中物料来自壳体15底部的进料口18，同时气相物料从出料口17回到精馏塔中

进一步，如图2、图3所示，所述进水组件2包括：

供水单元21，所述供水单元21包括安装在所述机架11上的水泵水箱一体机22和与所述水泵水箱一体机22连通设置的水管a23；以及

控制单元24，所述控制单元24包括设置在所述法兰16一侧且与所述法兰16贴合设置的转盘25和设置在所述转盘25一侧且与所述转盘25贴合设置的固定座26，所述转盘25转动设置在所述机架11上，所述固定座26固定安装在所述机架11上；

所述法兰16、转盘25和固定座26同轴设置且转盘25居中设置。

在本实施例中，通过设置转盘25，实现转盘25内嵌的清洁球31自动复位的工作；同时，转盘25转动的过程中，对器体12起到密封的效果。

进一步，如图3所示，所述法兰16和固定座26上均开设有通孔a27且相对与所述转盘25对称设置，所述固定座26的通孔a27与所述水管a23连通设置；

所述法兰16和固定座26上均还开设有通孔b28且相对与所述转盘25对称设置，所述通孔a27和通孔b28沿直径方向线性设置，所述固定座26的通孔b28与所述排出组件4连通设置；

所述转盘25开设有通孔c29与通孔d30，所述通孔c29与通孔d30分别与所述通孔a27和通孔b28间断式连通设置；

所述通孔a27、通孔b28、通孔c29和通孔d30口径大小相同，均为a1。

在本实施例中，清洁球在水压的冲刷下依次流径通孔a27、通孔c29、通孔a27、换热管20、通孔b28、通孔d30、通孔b28，利用其口口相连，实现水的正常流送。

进一步，如图4、图5所示，所述清洁组件3包括：

清洁球31，所述清洁球31为圆柱体且为柔性材料结构设置，所述清洁球31两端为中空设置且中间部位为实心设置；

凸点32，所述凸点32均匀分布在清洁球31侧面上且贯穿设置，沿所述清洁球31高度方向上上下相邻的两个所述凸点32错位相间设置，且沿所述清洁球31高度垂直方向上相邻的两个所述凸点32之间的距离为l1，凸点32的宽度为l2，l1＝l2，所述凸点32位于所述清洁球31内部的部分底部开设有倒角；以及

顶撑单元33，所述顶撑单元33沿着所述清洁球31长度上的中线对称设置在所述清洁球31的上下底面，其包括移动设置在所述清洁球31内部且与所述凸点32底面匹配设置的锥形柱34、对称设置锥形柱34底面的连接板35和一端与所述连接板35连接设置且另一端与所述清洁球31底部连接设置的弹簧36。

在本实施例中，通过设置清洁组件3，当水压作用在锥形柱34上，利用锥形柱34与凸点32斜口配合，使其在水压下，凸点向外撑开，与换热管20的内壁充分接触，进而保证即便在长期使用后，依然能保证清洁球31与换热管20的充分接触同时利用两者贴合的紧张力，提高清洁球31对换热管20内壁上的水垢充分清洗，提高工作效率；

值得说明的是，通过设置弹簧36，实现锥形柱34在不受水压的冲刷下的自动复位，由于清洁球31为柔性材料结构设置，进而清洁球31在换热管20内移动时，不会发生干涉工作；

另外需要强调的是，凸点的设置是做到利用最少的材料实现清洁球31与换热管20内壁的充分性接触，提高对换热管20内壁水垢的全面冲刷。

进一步，如图6、图7所示，所述排出组件4还包括驱动单元40，所述驱动单元40包括：

电机41，所述电机41安装在所述机架11上；

驱动轴42，所述驱动轴42一端与所述电机41的输出端连接且另一端与所述转盘25固定连接，所述驱动轴42贯穿所述固定座26上的穿槽43，所述穿槽43的口径为d1，所述驱动轴42的口径为d2，d1＞d2；

齿轮a44，所述齿轮a44与所述驱动轴42同轴且固定连接；

齿轮b45，所述齿轮b45与所述齿轮a44啮合设置；以及

转动轴46，所述转动轴46固定设置在所述固定座26上且与所述齿轮b45转动设置。

在本实施例中，通过设置驱动单元40配合排污单元47和排水单元48，实现驱动单元40一方面驱动转盘25转动，实现清洁球复位至初始工作位置；另外驱动排污单元47和排水单元48的转动，实现排污、排水两工作的交替切换；将两个工作通过一个动力驱动，实现清洁球31前面的污垢先通过排污单元47输出，清洁球31后面的清水在清洁球31复位的动作中，同步带动排污单元47和排水单元48的切换，清水从排水单元48中流出，前后工作联系紧密，不易出错，有利于实现水垢与清水的彻底分离；同时节省额外动力，降低生产成本。

详细的说，同时齿轮牙齿的配比，使得电机41驱动转盘转180°的同时，齿轮b45转180°。

进一步，所述高温管道反应器104反应温度为230-300℃。

进一步，所述高温管道反应器104的外部尺寸为dn800*4000。

值得一提的是，高温管道反应器的夹套走导热油。

进一步，所述静态混合器103采用夹套式结构。

在本实施例中，通过设置静态混合器103采用带夹套式，利用反应物料的热量对原料进行预热。

实施例二

如图9、图10所示，其中与实施例一中相同或相应的部件采用与实施例一相应的附图标记，为简便起见，下文仅描述与实施例一的区别点。该实施例二与实施例一的不同之处在于：

进一步，如图9、图10所示，所述排污单元47和排水单元48均为水管b，其设置在所述转动轴46上且对称设置在所述转动轴46的两侧，所述排水单元48朝向所述电机41一端内嵌于所述排污单元47朝向所述电机41一端，水管b的外环直径为a2，其内环直径为a3，a2＞a1＞a3。

在本实施例中，通过设置排污单元47和排水单元48的输出部分内嵌设置，其目的在于，避免排污单元47和排水单元48在转动的过程中，出现打结缠绕的现象，干涉工作的正常运行，值得说明的是，排水单元48内嵌排污单元47是本领域常规技术手段，只需将排污单元47打孔让排水单元48穿进，排污单元47口径大，打孔连接处可通过胶水等密封方式连接。

值得说明的是，a2＞a1＞a3的目的在于，一方面使得清水或是水垢能完全流入水管b内；另一方面，利用水管b的壁厚对清洁球起到限位作用。

工作过程：

原料丁内酯通过计量泵a以300kg/h的速度泵入到三通管道和原料正辛胺通过计量泵b以450kg/h泵入混合后，到带夹套的静态混合器，经过充分混合和预热后经过高温管道反应器反应，高温反应器通过导热油加热到温度在280度反应，物料经过高温管道反应器后产出粗品，到预热器夹套预热原料混合物，同时粗品被冷却下来到粗品暂存罐，取样分析含量94.3％。粗品暂存罐物料经过泵连续泵入轻组分精馏塔，轻组分塔通过再沸器a加热，连续分离掉轻组分水，其重组分即半产品去产品精馏塔，产品精馏塔经再沸器b加热和高真空，在产品精馏塔连续分离产品，产品含量99.2％，少量高沸排除系统。

再沸器a的具体工作物料从进料口18进入壳体15内部，物料与换热管20接触并进行热传递，同时水泵水箱一体机22启动，热水通过水管a23流入换热管20，同时将清洁球31推动，清洁球31在换热管20移动的过程中，在水压的作用下撑开，同时将换热管20内壁上的水垢冲刷，水垢位于清洁球31前方，清水位于清洁球31后方，水垢从排污单元47中排出，启动电机，电机41旋转180°，清洁球3复位至初始位置，同时齿轮b45旋转180°，排水单元48与通孔b28连通设置，清水排出；清水在换热管20中流动的过程中，高温的水将低温的物料加热、汽化，气相的物料通过出料口17进入后续处理：

再沸器b的具体工作与再沸器a的工作相同，在此不加以赘述。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“前后”、“左右”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，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或部件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对实用新型的限制。

当然在本技术方案中，本领域的技术人员应当理解的是，术语“一”应理解为“至少一个”或“一个或多个”，即在一个实施例中，一个元件的数量可以为一个，而在另外的实施例中，该元件的数量可以为多个，术语“一”不能理解为对数量的限制。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型的技术提示下可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。