[发明专利]一种环型多层套管膜反应器及使用其生产(甲基)丙烯酸酯的方法

权利要求书

1.一种环型多层套管膜反应器，其特征在于，主体是环型三层套管结构，包括由内而外同轴设置的内膜套管、中膜套管、外套管，内膜套管和中膜套管外部通过支撑网固定支撑，内膜套管上开设有一个水蒸汽出口，中膜套管上开设有一个进料口和一个出料口，外套管上开设有一个空气入口，中膜套管内腔设置有混合构件，在中膜套管出料口处安装有分离网、在进料口和出料口之间安装有单向阀。

2.根据权利要求1所述的反应器，其特征在于，所述的中膜套管内腔的混合构件包含推进式翅片和螺旋轨道，螺旋轨道围绕在内膜套管外侧，螺旋轨道在内膜套管轴截面上的投影与内膜套管轴线的夹角为α，α＝15-30°，推进式翅片绕螺旋轨道运动。

3.根据权利要求2所述的反应器，其特征在于，所述的混合构件的推进式翅片由中心圈和位于中心圈圆周上的6～12片翅片构成，翅片在中心圈圆周上均匀或不均匀分布，所述的螺旋轨道穿过翅片中心圈，螺旋轨道的外边缘与翅片中心圈内周贴合。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的反应器，其特征在于，所述的内膜套管和中膜套管主体为陶瓷膜组件，该陶瓷膜组件的立体形状是锥体、棱台、圆台、圆柱体、正方体或者长方体；外套管主体为不锈钢材质，立体形状是锥体、棱台、圆台、圆柱体、正方体或者长方体。

5.根据权利要求4所述的反应器，其特征在于，陶瓷膜组件的立体形状圆柱体，外套管主体立体形状为圆柱体。

6.根据权利要求1-3中任一项所述的反应器，其特征在于，反应器主体水平放置，内膜套管、中膜套管、外套管径向截面的直径比为1:(2～6):(3～10)。

7.根据权利要求6所述的反应器，其特征在于，内膜套管、中膜套管、外套管径向截面的直径比为1:(3～5):(6～7)。

8.根据权利要求4所述的反应器，其特征在于，内膜套管和中膜套管的陶瓷膜组件中的陶瓷膜均为孔径为0.3-1nm的纳滤膜，材质为Al₂O₃、SiO₂、ZrO₂或TiO₂中的一种，推进式翅片和螺旋轨道材质为碳钢、304、316或316L中的一种。

9.根据权利要求1所述的反应器，其特征在于，所述的支撑网包裹在内膜套管和中膜套管外部，支撑网网孔大小为0.1～1cm，支撑网材质为碳钢、304、316或316L中的一种。

10.根据权利要求9所述的反应器，其特征在于，支撑网网孔大小为0.3～0.6cm。

11.采用权利要求1-10中任一项所述的反应器制备(甲基)丙烯酸酯的方法，其特征在于，包括以下步骤：(甲基)丙烯酸与C1～C4的醇的混合进料液预热后，经过进料口进入环型多层套管膜反应器的中膜套管内腔，在混合构件的混合作用下，和装于中膜套管内的固体催化剂一起循环流动，原料经固体催化剂催化进行酯化反应，生成的水渗透汽化进入内膜套管内腔而实现连续脱除，经水蒸汽出口流出；空气预热后，通过空气入口进入外套管内腔并均匀渗透到中膜套管内腔的反应物料内，反应后的料液一部分在中膜套管内腔循环流动，另一部分通过出料口经分离网分离固体催化剂后，流出反应器。

12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述的固体催化剂为阳离子交换树脂或固体酸催化剂，催化剂空速为3～5h^-1，进料(甲基)丙烯酸与C1～C4的醇的摩尔比为1:(0.5～2.0)。

13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，进料(甲基)丙烯酸与C1～C4的醇的摩尔比为1：(0.7～1.5)。

14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，进料(甲基)丙烯酸与C1～C4的醇的摩尔比为1:(0.8～1.3)。

15.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，物料在反应器中的停留时间为1～8h。

16.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，物料在反应器中的停留时间为2～5h。