一种管道反应装置的制作方法

本实用新型涉及一种管道反应装置。

背景技术：

在化工行业中，间歇式反应器，操作灵活，易于适应不同操作条件的产品品种，适用于小批量、多品种、反应时间较长的产品生产；其缺点是，其需有装料和卸料等辅助操作，产品质量也不易稳定。

例如，在芳基甲醛合成的生产中，该反应的机理为：

反应底物与正丁基锂在低温条件下生成锂盐，该锂盐与n,n-二甲基甲酰胺反应生成羟基锂盐，羟基锂盐遇水水解为目标芳基甲醛。芳基甲醛合成反应传统上采用间歇式反应釜；但由于反应放热量大，且放热速度快，间歇式反应釜需要大量的能量和时间来进行上产。其中大部分锂化试剂无法长期稳定存在，在方法过程中，易产生过多杂质。

连续釜式反应器，虽可避免间歇反应釜的缺点，但搅拌作用会造成釜内流体的返混，在要求转化率较高的场合，釜式反应器中的返混现象是不利因素。而与釜式反应器相比，管式反应器具有容积小、比表面大、单位容积的传热面积大、返混较小，适用于大型化和连续化的化工生产。

上述反应器内常设有搅拌(机械搅拌、气流搅拌等)装置，可用多层搅拌桨叶；但是均无法实现反应物料的快速搅拌混合。而管式反应器长径比很大，无法采用搅拌桨叶；且现有的能用于管式反应器的转子扰流效果较差，磁子只能带轴向做小范围的摆动以加强混合速率，更加满足不了快速换热反应要求。

因此，亟需一种能够实现反应物料快速混合的装置，尤其是在管式反应器的领域。

技术实现要素：

本实用新型要解决的技术问题是克服现有技术中管式反应器的混合效率较差，满足不了反应器的换热要求和高效率反应的要求，而提供一种管道反应装置，解决了试剂混合效率以及存在安全隐患等问题。

本实用新型是通过以下技术方案来解决上述技术问题的：

一种管道反应装置，其包括：

一管式反应器，以及一磁性转子；

所述磁性转子置于所述管式反应器的管道中；

一磁性搅拌驱动装置；

所述磁性搅拌驱动装置设于所述管式反应器的管道外部；

所述磁性搅拌驱动装置包括旋转轴和驱动环，所述驱动环的中心处通过连接件与旋转轴连接，用于以旋转轴为中心旋转；

所述驱动环上设置至少两组永磁组件；每一组永磁组件包括以所述驱动环的圆心对称设置的两个磁铁，每一所述永磁组件中的磁铁的中心磁场方向与所述旋转轴垂直；相邻的两个所述永磁组件中：一个所述永磁组件中的磁铁的中心磁场方向指向所述驱动环的圆心，另一个所述永磁组件中的磁铁的中心磁场方向自所述驱动环的圆心指出；

所述永磁组件与所述磁性转子位置对应，且所述磁性转子的中心磁场方向与所述旋转轴垂直。

本实用新型中，所述管式反应器可为本领域技术人员常规理解的管式反应器。

本实用新型中，所述磁性转子可为本领域常规的磁性转子。

本实用新型中，所述磁性转子的形状可为本领域常规的形状，例如圆柱状、菱形状、十字状或者螺旋状。

本实用新型中，所述磁性转子的尺寸可为本领域常规的尺寸，例如当所述磁性转子的形状为圆柱状、菱形状或者螺旋状时，所述磁性转子的径长比为1:0.5～3。

其中，较佳地，所述磁性转子的中心磁场方向与所述磁性转子的径向方向一致。

本实用新型中，所述磁性转子的外部包覆材料可为本领域常规的材料，例如磁性转子的外部包覆材料为特氟龙。

本实用新型中，所述磁性搅拌驱动装置中一般还包括用于驱动所述旋转轴旋转的驱动电机，所述驱动电机与所述管式反应器的外部固接。所述驱动电机可为本领域常规的电机，例如步进电机。

其中，较佳地，所述磁性搅拌驱动装置封装于盒体中，所述盒体与所述管式反应器的外部固接。

其中，固接的方式可为本领域常规，例如通过扎带固接。

本实用新型中，所述连接件与所述旋转轴的连接方式可为本领域常规，例如焊接。

本实用新型中，所述永磁铁组件中的磁铁可为本领域常规的永磁铁，例如形状为长方体的永磁铁。

本领域技术人员一般知晓，所述永磁组件的数量可根据生产需求进行调整，较佳地，所述驱动环上设有两组永磁组件。

本实用新型中，所述管道反应装置还可包括一速度控制装置，所述速度控制装置与所述磁性搅拌驱动装置电连接，其通过频率调节实现对所述磁性转子的速度控制。

本实用新型中，一般地，本领域技术人员可以按需求在所述管道反应装置的管道中放置若干个所述磁性转子，每一所述磁性搅拌驱动装置上的所述永磁组件与每一磁性转子位置对应。

本实用新型中的管道反应装置可适用于芳基甲醛的制备。

在芳基甲醛的制备过程中，其采用的管式反应装置为上述管道反应装置。

其中，一般地，所述管式反应装置包括依次连接的第一管道反应装置、第二管道反应装置和第三管道反应装置。

一般地，所述第一管道反应装置、所述第二管道反应装置与所述第三管道反应装置分别用于锂化反应、加成反应与淬灭。

一般地，所述芳基甲醛的制备方法包括以下步骤：将原料加至所述第一管道反应装置中，依次进行反应即可。

一般地，所述第三管道反应装置用于产出所述芳基甲醛。

在所述芳基甲醛的制备过程中，通过采用本实用新型的上述管道反应装置，使反应得以连续进行，同时进行在线淬灭，从而减少副产物的生成，提高产品的稳定性。

在符合本领域常识的基础上，上述各优选条件，可任意组合，即得本实用新型各较佳实例。

本实用新型所用试剂和原料均市售可得。

本实用新型的积极进步效果在于：

(1)本实用新型提供的管道反应装置增大了反应物的混合效率。

(2)采用本实用新型的管道反应装置，能够高收率连续制备芳基甲醛。

(3)本实用新型的管道反应装置可以将芳基甲醛反应放大生产，消除安全风险和放大效应。

附图说明

图1为磁性搅拌驱动装置的正视图。

图2为磁性搅拌驱动装置的截面图。

图3为具有磁性搅拌装置的管道反应装置。

图4为采用本实用新型管道反应装置制备芳基甲醛的示意流程图。

1磁性搅拌驱动装置，2旋转轴，3永磁组件，4连接件，5磁性转子，6管式反应器，7管道反应装置，8盒体。

具体实施方式

下面通过实施例的方式进一步说明本实用新型，但并不因此将本实用新型限制在所述的实施例范围之中。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，按照常规方法和条件，或按照商品说明书选择。

实施例1

如图1、图2和图3所示，管道反应装置7包括管式反应器6，以及磁性转子5，磁性转子5置于管式反应器6的管道中；管道反应装置7还包括磁性搅拌驱动装置1，磁性搅拌驱动装置1置于盒体8中，盒体8设于管式反应器6的管道外部，盒体8与管式反应器6通过扎带固接；磁性搅拌驱动装置1包括步进电机、步进电机上的旋转轴2和驱动环(图中未示出)，驱动环的中心通过连接件4与旋转轴2连接，用于以旋转轴为中心旋转，连接件4与旋转轴2焊接。

驱动环上设置两组永磁组件3；每一组永磁组件3包括以驱动环的圆心对称设置的两个磁铁，每一永磁组件3中的磁铁的中心磁场方向与旋转轴2垂直；相邻的两个永磁组件中的设置方式为：如图2所示，其中一组永磁组件的磁铁中心磁场方向为指向驱动环的圆心，相邻的磁铁中心磁场方向为由驱动环的圆心指出；其中所采用的磁铁为长方体的磁铁。

永磁组件3与磁性转子5位置对应，用于驱动磁性转子旋转；且磁性转子5的中心磁场方向与旋转轴2垂直：如图3所示，所采用的磁性转子5为菱形的转子，其磁极端位于菱形转子的径向方向上。其中，菱形转子的径长比为1:2，其采用的包覆材质为特氟龙。

如图4所示，在制备芳基甲醛的过程中，管式反应器6的反应管道为pfa(四氟乙烯-全氟烷氧基乙烯基醚共聚物，又称作过氟烷基化物，可溶性聚四氟乙烯)管道，管道反应装置7为本实施例中的管道反应装置。

本实施例中，图4中的管道反应装置7分别用于锂化反应、加成反应与淬灭，其中各管道反应装置7中放置多个磁性转子，每一磁性搅拌驱动装置上的永磁组件与每一磁性转子位置对应(图3中仅示出一组磁性搅拌驱动装置与一组磁性转子)。

将反应原料和正丁基锂试剂分别通过蠕动泵连续加入到预冷管道反应器中；反应原料和正丁基锂试剂经过预冷管道反应器预热之后进入锂化管道反应器中，进行锂化反应；将dmf(n、n-二乙基甲酰胺)通过蠕动泵连续加入到预冷管道反应器中，预冷之后与锂化管道反应器生成的反应料流一起进入加成管道反应器中，进行加成物的反应；之后进入淬灭管道反应器中，其生成的产物料流进入产品储罐。预冷管道以及管道反应装置7均处于-78～-70℃水浴中。

通过实验发现：采用本实施例的管道反应装置，能够高收率连续制备芳基甲醛；并且可以将芳基甲醛反应放大生产，消除安全风险和放大效应。