[发明专利]大型氨化高压球形搅拌反应釜

说明书

技术领域

本发明涉及一种化工反应容器，特别是涉及一种适用于高温、高压条件下，具有优良的高传质、高传热能力的带搅拌反应的大型氨化高压球形搅拌反应釜。

背景技术

对（邻）硝基苯胺是重要的有机化工中间体，主要用于农药、染料、助剂及感光材料等领域，对（邻）硝基苯胺采用对（邻）硝基氯化苯加氨反应制备，该方法中进行氨化反应的核心设备——氨化高压搅拌反应釜是生产对（邻）硝基苯胺的关键设备，氨化反应为高温、高压反应，釜内温度反应为170℃～210℃，压力在5.0～6.8MPa之间。 

目前对（邻）硝基氯化苯氨化高压反应釜体积为3 m³～10m³、多采用立式釜体外壁上设置整体筒形夹套，夹套与釜体的外壁之间为一腔室（或立式釜体内加蛇形换热管），材质多选用Q345R或不锈钢材料。搅拌设置在釜体的上端且两者密封配合，搅拌轴上部与减速器和电机依次相连、下穿入釜体内，搅拌轴上固定有1～3层搅拌器，搅拌器形式为圆盘式涡轮搅拌器或桨叶式搅拌器。釜体的上封头设有物料进口，出料管设在反应釜下封头处或经釜体上封头穿入釜体内，所述出料管的下端延伸至釜体内的下封头处，出料管斜开口，呈45°或60°。蛇形换热管进出口接管与釜体直接焊接。按照传统的高压氨化釜设计，因为氨化反应是高温、高压反应，计算出的反应釜筒体壁厚较厚。

该氨化高压反应釜存在以下缺陷：随着氨化高压反应釜设备大型化，直径的增加导致筒体及封头壁厚增加较多，增加了制造成本和加工难度，降低了传热效率；夹套与釜体的外壁之间仅为一腔室，使用时，整体筒形夹套内蒸汽流道面积大，流速低，釜体升温、降温较慢，换热效果较差；升温慢，影响反应釜工作台时，降温慢，反应釜压力不易控制，易发生安全事故，同时对氨化反应产生不利影响；内部蛇管出现问题维修不方便；蛇管进出口接管与筒体直接焊接，由于热胀冷缩导致蛇形换热管与筒体焊接的焊缝容易撕裂；物料对Q345R或不锈钢的腐蚀较为严重。

随着对（邻）硝基苯胺生产规模的不断扩大，为了节约生产成本，降低劳动强度，节能降耗，采用大容量氨化高压反应釜生产装置已成为未来的发展趋势。随着反应釜体积的增大，节能降耗、传热能力、均质能力、防腐性能以及产品质量如何保证成为必须解决的问题。

发明内容

本发明的目的就是针对目前随着氨化高压反应釜设备大型化，导致了制造成本提高、维修不方便，换热效果较差、降低了传热效率，反应釜压力不易控制、易发生安全事故，同时对氨化反应产生不利影响等问题，提供了一种大型氨化高压球形搅拌反应釜。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种大型氨化高压球形搅拌反应釜，包括釜体，釜体上部设有加料口、出料口、安全泄放装置及仪表控制装置，釜体下部设置裙座支撑整个釜体；搅拌装置设在釜体的上端且两者密封配合，电机、减速机与搅拌装置依次相连，搅拌轴下穿入釜体内，搅拌轴上固定有2～3层搅拌器；出料管顺着釜体内壁一直延伸到釜体下部中心处；釜体内设置有换热装置。

所述釜体是用两个整体半球形封头焊接而成，球形釜体容积为20～35m³，公称直径为3.4～4.0m。

所述换热装置由上、下环管、中间直排管、进口管和出口管组成，采用法兰将直排管和上、下环管相连接，上环管设有进口管向上伸出于釜体上部，下环管设有出口管向下伸出于釜体底部；进口管、出口管分别穿过填料箱，填料箱与釜体焊接，用填料密封进口管、出口管与填料箱的间隙，再用填料压盖压紧填料，填料箱与填料压盖用螺栓、螺母相连接。

所述出料管在尾端下部开孔，开孔直径小于螺栓、螺母直径，开孔总截面积大于出料管截面积。

所述搅拌轴上安装的搅拌器，其桨叶直径与筒体内径之比为0.38～0.50，桨叶与搅拌轴连接的穿心螺栓采用细牙钛螺栓，并使用双螺母紧固。

所述筒体材质选用爆炸双层复合板材料，内层选用不锈钢，外层选用碳钢，内层材料厚度3～4mm，外层材料厚度48～58mm；釜内搅拌轴及搅拌器材质为不锈钢，换热装置材质为钛材。

为能简洁说明问题起见，以下对本发明所述大型氨化高压球形搅拌反应釜均简称为本反应釜。

采用本反应釜的优点是：