甲基异丙基酮生产的进料系统的制作方法

1.本实用新型涉及甲基异丙基酮生产技术领域，尤其涉及一种甲基异丙基酮生产的进料系统。

背景技术：

2.甲基异丙基酮(methyl isopropyl ketone，简称mipk)，化学名为3-甲基-2-丁酮，无透明、具有芳香气味的液体，是一种重要的精细化工原料和高档溶剂，被用做染料中间体、化学制剂、稀贵金属萃取剂，也广泛用于农业、医药、香料、食品等领域。目前我国制备甲基异丙基酮多采用异戊二烯水合法。异戊二烯水合法具有生产工艺的先进性、产品质量稳定、原料来源广、反应条件温和、工艺及其废料对环境影响小以及生产成本低的优点。
3.由于异戊二烯分子中含有共轭双键，因此异戊二烯容易发生自聚反应。虽然现有技术中，原料异戊二烯在运输和储存时，通常会采用向其中添加阻聚剂(如对苯二酚、叔丁基邻苯二酚等)的方式来防止其自聚，但是异戊二烯在高温催化反应床的高温条件下，其自聚反应仍无法完全避免。再加上原料异戊二烯中还存在生产时的杂质(如2-丁炔、环戊二烯、乙腈等)和高沸物，在进入高温催化反应床以后，杂质和高沸物的存在会降低产品的纯度和颜等品质指标，异戊二烯的自聚产物、杂质和高沸物容易在反应床上层的催化剂上发生结块，将会严重影响产品甲基异丙基酮的转化率，还会缩短高温催化反应床中的催化剂的使用寿命，催化剂因无法长周期使用而需频繁地更换，这也使得甲基异丙基酮的生产成本增加。

技术实现要素：

4.本实用新型提供一种甲基异丙基酮生产的进料系统，用以解决现有生产时，原料异戊二烯中的杂质和高沸物会在催化剂上发生结块，会降低产品的纯度和颜，进而严重影响甲基异丙基酮的转化率和催化剂的使用寿命的问题。
5.本实用新型提供一种甲基异丙基酮生产的进料系统，包括：沿异戊二烯输送管道依次连接的异戊二烯计量罐、输送泵、汽化器和高温催化反应床；
6.汽化器和高温催化反应床之间设置有旋风分离器，旋风分离器的侧部的进气口与汽化器的物料出口连接，旋风分离器的顶部的排气口与高温催化反应床的进料口连接，旋风分离器的底部的排污口通过排污管道送往废液收集罐；高温催化反应床的进料口还通过蒸汽输送管道与高压蒸汽发生器连接。
7.进一步优选的，旋风分离器包括：上部壳体，上部壳体为圆柱状的直筒结构，上部壳体的侧壁顶部设置有进气口；
8.中部扩容式壳体，中部扩容式壳体为直径由上向下逐渐扩大的锥形结构；和，
9.下部壳体；下部壳体为直径由上向下逐渐缩小的倒锥形结构，下部壳体的底部开设有排污口；
10.上部壳体的顶部设置有顶板，顶板的中心设置有排气口；上部壳体的内部还设置
有用以供气体上行流出的中心筒，中心筒与排气口连通，且排气口、中心筒和上部壳体同轴设置。
11.进一步优选的，中部扩容式壳体的锥度大于下部壳体的锥度。
12.进一步优选的，中部扩容式壳体的最大直径是上部壳体的直径的1.10-1.35倍。
13.进一步优选的，中心筒的底部设置有过滤网，过滤网为平面型、内凹型或外凸型。
14.进一步优选的，上部壳体的内壁上还设置有一层耐磨板，耐磨板的厚度不超过上部壳体的厚度的1/2。
15.进一步优选的，中心筒的外壁设置有清理机构；清理机构包括固定连接在顶板上的电动升降杆，电动升降杆的伸出端固定连接的毛刷辊，以及，与电动升降杆电性连接的控制器；毛刷辊套设在中心筒的外壁上。
16.本实用新型提供的甲基异丙基酮生产的进料系统，通过在原料异戊二烯进入高温催化反应床前进行旋风分离的手段，实现如下有益效果：
17.1)本实用新型通过旋风分离器将原料异戊二烯中夹杂的部分杂质、高沸物和异戊二烯自聚产物除去，能够避免异戊二烯的自聚产物、杂质和高沸物在反应床上层的催化剂上发生结块，保证了催化剂的完好性，从而避免产品甲基异丙基酮的转化率降低和催化剂的使用寿命缩短；还能够避免杂质和高沸物影响产品甲基异丙基酮的纯度和颜，提升甲基异丙基酮的品质，降低催化剂更换成本和产品精制成本，显著节约了甲基异丙基酮的生产成本。
18.2)本实用新型的旋风分离器中的气流流场较传统的旋风分离器更加稳定，旋风分离器的抗返混能力提升，抗冲击强度和耐磨性更佳，能避免返混现象的发生，提高旋风分离器的分离效率，延长其使用寿命和更换周期。同时，通过设置的清理机构能定时、自动、即时清理中心筒外壁上的粘附物，提高旋风分离器的工作效率。
附图说明
19.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，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的附图。
20.图1为本实用新型一实施例提供的甲基异丙基酮生产的进料系统的示意图；
21.图2为本实用新型一实施例提供的旋风分离器的剖视图；
22.图3为本实用新型另一实施例提供的旋风分离器的剖视图。
23.附图标记说明：
24.1、异戊二烯计量罐，2、输送泵，3、汽化器，4、高温催化反应床，5、旋风分离器，6、高压蒸汽发生器，7、废液收集罐，51、上部壳体，52、中部扩容式壳体，53、下部壳体，54、顶板，55、中心筒，501、进气口，502、排气口，503、排污口，511、耐磨板，551、过滤网，561、电动升降杆，562、毛刷辊，563、控制器。
具体实施方式
25.为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面对本实用新型实
施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，也属于本实用新型保护的范围。
26.参见图1所示，本实用新型提供一种甲基异丙基酮生产的进料系统，包括：沿异戊二烯输送管道依次连接的异戊二烯计量罐1、输送泵2、汽化器3和高温催化反应床4；
27.汽化器3和高温催化反应床4之间设置有旋风分离器5，旋风分离器5的侧部的进气口501与汽化器3的物料出口连接，旋风分离器5的顶部的排气口502与高温催化反应床4的进料口连接，旋风分离器5的底部的排污口503通过排污管道送往废液收集罐7；高温催化反应床4的进料口还通过蒸汽输送管道与高压蒸汽发生器6连接。
28.本实用新型在原料异戊二烯的进料管线上添加了旋风分离器5，通过旋风分离器5将原料异戊二烯中夹杂的部分杂质、高沸物和异戊二烯自聚产物除去，再通过控制催化高温反应床条件，能够避免异戊二烯的自聚反应，也避免异戊二烯的自聚产物、杂质和高沸物在反应床上层的催化剂上发生结块，保证了催化剂的完好性，从而避免产品甲基异丙基酮的转化率降低和催化剂的使用寿命缩短，而且还能够避免杂质和高沸物影响产品甲基异丙基酮的纯度和颜，提升甲基异丙基酮的品质，降低催化剂更换成本和产品精制成本，从而显著节约了甲基异丙基酮的生产成本。
29.参见图2所示，作为对前述实施的改进，旋风分离器5包括：上部壳体51，上部壳体51为圆柱状的直筒结构，上部壳体51的侧壁顶部设置有进气口501；中部扩容式壳体52，中部扩容式壳体52为直径由上向下逐渐扩大的锥形结构；和，下部壳体53；下部壳体53为直径由上向下逐渐缩小的倒锥形结构，下部壳体53的底部开设有排污口503；上部壳体51的顶部设置有顶板54，顶板54的中心设置有排气口502；上部壳体51的内部还设置有用以供气体上行流出的中心筒55，中心筒55与排气口502连通，且排气口502、中心筒55和上部壳体51同轴设置。
30.在旋风分离器5中，气流由进气口501流入旋风分离器5，并沿旋风分离器5的侧壁形成外旋流，外旋流向下流动至下部壳体53底部后，再沿旋风分离器5的中央形成流向竖直向上的中心气流，最后经中心筒55通过排气口502流出；而待分离的液相或固体颗粒由于惯性较大，其随气流流动至旋风分离器5的下部壳体53底部后，在惯性力和重力的双重作用下，会穿过排污口503与气流分离。
31.由于现有的旋风分离器5通常只包括上部壳体51和下部壳体53，而下部壳体53的直径逐渐收缩，外旋流的动能逐渐增大，从而在下部壳体53的下部形成的涡流及湍流强度也加大，导致在排污口503附近的、已分离出的液相或固体颗粒会被重新卷入上升的中心气流中形成返混，最终导致旋风分离器5的分离效率降低。因此，本实用新型中，在上部壳体51和下部壳体53之间添加了中部扩容式壳体52，中部扩容式壳体52能增大外旋流的流动空间，且降低了外旋流运动到下部壳体53底部时的动能，使得此处的涡流及湍流强度减少，从而降低返混的可能性，提高了旋风分离器5的分离效率。
32.本实用新型的旋风分离器5中，中部扩容式壳体52的直径由上向下逐渐扩大，能够增大外旋流流经的面积，减小外旋流的切向速度和轴向速度，在惯性力和重力的双重作用下，使外旋流中的待分离的液相或固体颗粒在中部扩容式壳体52内部能够快速与气流分离，下部壳体53的气流流场也能较传统的旋风分离器5更加稳定，从而使得旋风分离器5的
抗返混能力得到提升，避免返混现象的发生，提高旋风分离器5的分离效率。
33.作为对前述实施的改进，中部扩容式壳体52的锥度大于下部壳体53的锥度。
34.中部扩容式壳体52的锥度大于下部壳体53的锥度，能够使得气流更快地通过下部壳体53，同时也使得被分离出的杂质和高沸物更快地流向排污口503，加快杂质、高沸物和气流的分离速度，同时还能够避免返混现象的发生。
35.作为对前述实施的改进，中部扩容式壳体52的最大直径是上部壳体51的直径的1.10-1.35倍。
36.对中部扩容式壳体52的最大直径的限制，是为了防止中部扩容式壳体52的最大直径过大时，分离出的液相或固体颗粒在向下运动并碰撞下部壳体53后，反而会被反弹进入中心气流形成返混。因此，试验后发现，中部扩容式壳体52的最大直径是上部壳体51的直径的1.10-1.35倍为最佳。
37.参见图3所示，作为对前述实施的改进，中心筒55的底部设置有过滤网551，过滤网551为平面型、内凹型或外凸型。
38.在中心筒55的底部设置过滤网551，能进一步对中心气流进行过滤，能将大颗粒的液相或固体颗粒隔离在中心筒55外部，提高旋风分离器5的分离效率。在具体的实例中，过滤网551可设置为外凸的圆锥型，需要说明的是，根据需要也可以设置为其它外凸的形状；过滤网551也可设置为内凹的圆弧型，需要说明的是，根据需要也可以设置为其它内凹的形状。
39.作为对前述实施的改进，上部壳体51的内壁上还设置有一层耐磨板511，耐磨板511的厚度不超过上部壳体51的厚度的1/2。
40.待分离物质(本实用新型中为原料异戊二烯汽化后形成的汽化物料)形成的气流由进气口501流入上部壳体51后，会对上部壳体51的内壁造成冲击，容易造成上部壳体51穿孔失效。通过设置的耐磨板511能提升上部壳体51的抗冲击强度和耐磨性，从而延长旋风分离器5的使用寿命和更换周期。更优选地，耐磨板5择与上部壳体51材质的膨胀系数基本一致的材质，能保证不因温度变化而导致耐磨板511从上部壳体51的内壁上脱落。
41.作为对前述实施的改进，中心筒55的外壁设置有清理机构；清理机构包括固定连接在顶板54上的电动升降杆561，电动升降杆561的伸出端固定连接的毛刷辊562，以及，与电动升降杆561电性连接的控制器563；毛刷辊562套设在中心筒55的外壁上。
42.汽化物料的气流从进气口501进入上部壳体51后，容易在中心筒55的外壁上粘附少量未汽化的液相及固体颗粒，中心筒55无法单独拆卸，因此长期使用后，中心筒55外壁会形成厚厚的粘附物，这些粘附物沿中心筒55的外侧壁向下移动，容易从中心筒55的底部被卷入中心气流中，从而降低旋风分离器5的分离效率。设置的电动升降杆561配合毛刷辊562能实现中心筒55外壁的定时、自动、即时清理，不用人工拆卸旋风分离器5来清理中心筒55外壁上的粘附物，方便实用，能够提高旋风分离器5的工作效率，降低人工劳动强度。
43.以下结合具体的实施例对本实用新型作进一步详细说明。
44.实施例1：
45.一种甲基异丙基酮生产的进料系统，具体工作时的流程如下：
46.在实际生产中，原料异戊二烯通过输送泵2从异戊二烯计量罐1泵送至汽化器3中，原料异戊二烯在汽化器3中经过80-90℃的蒸汽加热汽化，其中低沸点的异戊二烯(沸点为
34℃)被汽化，部分杂质如环戊二烯(沸点为42℃)、乙腈(沸点为82℃)、高沸物、异戊二烯自聚产物等则未被汽化。
47.从汽化器3的物料出口排出的汽化物料，沿异戊二烯输送管道从旋风分离器5的进气口501进入旋风分离器5中，在旋风分离器5中，将汽化物料中的未被汽化的部分杂质(如高于异戊二烯沸点的杂质环戊二烯、乙腈等)、高沸物和异戊二烯自聚产物分离，被分离的部分杂质、高沸物和异戊二烯自聚产物从旋风分离器5底部的排污口503定期通过排污管道送往废液收集罐7。
48.从旋风分离器5顶部的排气口502排出的净化后的异戊二烯，通过高温催化反应床4的进料口进入高温催化反应床4中，同时高压蒸汽经由高压蒸汽发生器6产出、蒸汽输送管道输送至高温催化反应床4，进料流程连续、流畅地进行，净化后的异戊二烯和高压蒸汽即可在高温催化反应床4中反应产出甲基异丙基酮。
49.实施例2：
50.一种甲基异丙基酮生产的进料系统，具体工作时的流程如下：
51.在实际生产中，原料异戊二烯通过输送泵2从异戊二烯计量罐1泵送至汽化器3中，原料异戊二烯在汽化器3中经过80-90℃的蒸汽加热汽化。从汽化器3的物料出口排出的汽化物料，沿异戊二烯输送管道从旋风分离器5的进气口501进入旋风分离器5的上部壳体51中。
52.汽化物料沿上部壳体51的侧壁形成外旋流，通过耐磨板511避免汽化物料对上部壳体51的内壁造成冲击。外旋流向下流动期间，通过离心力作用将未被汽化的部分杂质(如高于异戊二烯沸点的杂质环戊二烯、乙腈等)、高沸物和异戊二烯自聚产物分离，被分离出的液相及固体颗粒形成的污液下落至下部壳体53，并通过排污口503定期通过排污管道送往废液收集罐7。
53.外旋流沿上部壳体51向下运动至中部扩容式壳体52时，切向速度和轴向速度减小，在惯性力和重力的双重作用下，进一步将外旋流中的待分离的液相或固体颗粒进行分离，同时能避免返混现象的发生。外旋流向下流动至下部壳体53底部后，再沿旋风分离器5的中央形成流向竖直向上的中心气流，再经中心筒55底部的过滤网551过滤后，经中心筒55通过排气口502流出。
54.旋风分离器5运行一段时间后，通过控制器563控制电动升降杆561进行工作，使得连接电动升降杆561的毛刷辊562在中心筒55的外壁上进行上下往复运动，从而将中心筒55外侧壁上的粘附物定时、自动、即时地进行清理，使其落入排污口503中，防止这些粘附物从中心筒55的底部被卷入中心气流中，提高旋风分离器5的分离效率。
55.从旋风分离器5顶部的排气口502排出的净化后的异戊二烯，通过高温催化反应床4的进料口进入高温催化反应床4中，同时高压蒸汽经由高压蒸汽发生器6产出、蒸汽输送管道输送至高温催化反应床4，进料流程连续、流畅地进行，净化后的异戊二烯和高压蒸汽即可在高温催化反应床4中反应产出甲基异丙基酮。
56.需要说明的是，在本实用新型中，部分设备的详细结构并未详述，但属于本领域技术人员已知的现有技术，故在此不再赘述。
57.需要说明的是，本领域技术人员在本实用新型的指导下，还能对上述系统做出部分修改设计。例如，系统内的设备上还设置有液位计、溢流/氮气管道等；系统内部的输送管
道上在不同单元或装置、设备间设置有泵、压力传感器、流量计或温度传感器等，同时也设置有不同阀门，如泄压阀、调压阀、安全阀、气动阀等用于调节和稳定整个系统压力的阀门，也可调节阀门的开度以调节管道内物料流量等。
58.最后应说明的是，以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解；其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。

技术特征：

1.一种甲基异丙基酮生产的进料系统，其特征在于，包括：沿异戊二烯输送管道依次连接的异戊二烯计量罐、输送泵、汽化器和高温催化反应床；所述汽化器和高温催化反应床之间设置有旋风分离器，所述旋风分离器的侧部的进气口与所述汽化器的物料出口连接，所述旋风分离器的顶部的排气口与所述高温催化反应床的进料口连接，所述旋风分离器的底部的排污口通过排污管道送往废液收集罐；所述高温催化反应床的进料口还通过蒸汽输送管道与高压蒸汽发生器连接。2.根据权利要求1所述的甲基异丙基酮生产的进料系统，其特征在于：所述旋风分离器包括：上部壳体，所述上部壳体为圆柱状的直筒结构，所述上部壳体的侧壁顶部设置有进气口；中部扩容式壳体，所述中部扩容式壳体为直径由上向下逐渐扩大的锥形结构；和，下部壳体；所述下部壳体为直径由上向下逐渐缩小的倒锥形结构，所述下部壳体的底部开设有排污口；所述上部壳体的顶部设置有顶板，所述顶板的中心设置有排气口；所述上部壳体的内部还设置有用以供气体上行流出的中心筒，所述中心筒与所述排气口连通，且所述排气口、所述中心筒和所述上部壳体同轴设置。3.根据权利要求2所述的甲基异丙基酮生产的进料系统，其特征在于：所述中部扩容式壳体的锥度大于所述下部壳体的锥度。4.根据权利要求2所述的甲基异丙基酮生产的进料系统，其特征在于：所述中部扩容式壳体的最大直径是所述上部壳体的直径的1.10-1.35倍。5.根据权利要求2所述的甲基异丙基酮生产的进料系统，其特征在于：所述中心筒的底部设置有过滤网，所述过滤网为平面型、内凹型或外凸型。6.根据权利要求2所述的甲基异丙基酮生产的进料系统，其特征在于：所述上部壳体的内壁上还设置有一层耐磨板，所述耐磨板的厚度不超过所述上部壳体的厚度的1/2。7.根据权利要求2-6任一项所述的甲基异丙基酮生产的进料系统，其特征在于：所述中心筒的外壁设置有清理机构；所述清理机构包括固定连接在所述顶板上的电动升降杆，所述电动升降杆的伸出端固定连接的毛刷辊，以及，与所述电动升降杆电性连接的控制器；所述毛刷辊套设在所述中心筒的外壁上。

技术总结

本实用新型提供一种甲基异丙基酮生产的进料系统，包括：沿异戊二烯输送管道依次连接的异戊二烯计量罐、输送泵、汽化器和高温催化反应床；汽化器和高温催化反应床之间设置有旋风分离器，旋风分离器的侧部的进气口与汽化器的物料出口连接，旋风分离器的顶部的排气口与高温催化反应床的进料口连接，旋风分离器的底部的排污口通过排污管道定期送往废液收集罐；高温催化反应床的进料口还通过蒸汽输送管道与高压蒸汽发生器连接。本实用新型提供的甲基异丙基酮生产的进料系统，用以解决现有生产时，原料异戊二烯中的杂质和高沸物会在催化剂上发生结块，同时降低产品的纯度和颜，进而严重影响甲基异丙基酮的转化率和催化剂的使用寿命的问题。用寿命的问题。用寿命的问题。