CN109609368A - 生物转化法生产丙烯酰胺的水合釜外循环进料冷却装置 - Google Patents

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庄贤军
孙世良
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Abstract

本发明揭示了一种生物转化法生产丙烯酰胺的水合釜外循环进料冷却装置，包括水合釜、超滤膜组和出料泵，生物转化法生产丙烯酰胺的水合釜外循环进料冷却装置还包括换热器和喷射进料器，换热器的出料端通过回流阀与水合釜连通，换热器的进料端与喷射进料器的出料端连通，换热器的进水端连通有第二进水阀，换热器的出水端连通有第二出水阀，出料泵的出料端通过套管进料阀、内管进料阀和外管进料阀与喷射进料器连通，出料泵的出料端通过膜进料阀与超滤膜组连通，喷射进料器连通有丙烯腈手动进料阀，丙烯腈手动进料阀并联有丙烯腈电磁进料阀；本发明能够提高丙烯酰胺产品质量、降低后续精制工序的生产成本。

Description

生物转化法生产丙烯酰胺的水合釜外循环进料冷却装置
技术领域
本发明涉及丙烯酰胺生产用装置技术领域，具体涉及一种生物转化法生产丙烯酰胺的水合釜外循环进料冷却装置。
背景技术
目前，国内生物转化法生产丙烯酰胺的生产厂家均采用间歇式反应、批式制备，产品质量不易稳定。水合反应釜的反应条件控制好坏直接关系到生物转化法生产丙烯酰胺的产品质量和生产成本，其中水合反应温度控制是重中之重，水合反应温度决定了水合反应速度和反应时间，关系到水合反应副产物丙烯含量、水合液的电导率、水合液Pf等杂质含量、丙烯酰胺AM产品质量，等等。目前25m3水合釜冷却一般都是水合釜内流加丙烯腈反应、采用盘管降温，但是在水合反应最激烈的时间段，依靠反应釜内盘管降温，往往无法控制好反应温度，一旦这段时间反应温度超过最适温度范围，就会引起生物催化剂酶活降低、水合液杂质增加、电导率升高的现象，从而会造成后续精制生产成本增加，产品质量降低，并且生物酶一般使用5～7批次后淘汰更换，在第1～5或7批次中，每一批次反应温度升高后，对后一批次的酶催化性能会造成不可逆转的影响。
如图1所示，其为目前市面上的常用水合釜出料模组，其包括水合釜a、超滤膜组b、冷却水进水阀a1、冷却水出水阀a2、丙烯腈进料阀a3、出料阀a4、底阀a5、丙烯酰胺滤液阀b1、反洗水阀b2、正洗水阀b3、膜进料阀b4和出料泵c。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供一种生物转化法生产丙烯酰胺的水合釜外循环进料冷却装置，其能够提高水合反应速度、缩短反应时间、降低水合反应副产物丙烯酸含量、降低水合液的电导率、降低水合液杂质、提高丙烯酰胺的产品质量、降低后续精制工序的生产成本。
本发明的生物转化法生产丙烯酰胺的水合釜外循环进料冷却装置，包括水合釜、超滤膜组和出料泵，水合釜内部的盘管连通有第一进水阀和第一出水阀，水合釜连通有丙烯腈进料阀，超滤膜组通过出料阀与水合釜连通，超滤膜组连通有丙烯酰胺滤液阀、反洗水阀和正洗水阀，反洗水阀远离超滤膜组的一端和正洗水阀远离超滤膜组的一端连通，出料泵的进料端通过底阀与水合釜连通，生物转化法生产丙烯酰胺的水合釜外循环进料冷却装置还包括换热器和喷射进料器，换热器的出料端通过回流阀与水合釜连通，换热器的进料端与喷射进料器的出料端连通，换热器的进水端连通有第二进水阀，换热器的出水端连通有第二出水阀，出料泵的出料端通过套管进料阀、内管进料阀和外管进料阀与喷射进料器连通，出料泵的出料端通过膜进料阀与超滤膜组连通，喷射进料器连通有丙烯腈手动进料阀，丙烯腈手动进料阀并联有丙烯腈电磁进料阀。
本发明的生物转化法生产丙烯酰胺的水合釜外循环进料冷却装置，其中，生物转化法生产丙烯酰胺的水合釜外循环进料冷却装置还包括温度传感器和电磁阀，温度传感器安装在回流阀和换热器之间的管路上，电磁阀安装在换热器和第二进水阀之间的管路上，电磁阀与温度传感器电连接。
本发明通过使用换热器和喷射进料器构成的外循环进料冷却降温结构，经过喷射进料器，丙烯腈和含生物催化剂反应液在喷射进料器头部达到瞬间进料、混合、反应，可以通过调节丙烯腈电磁进料阀和内管进料阀、外管进料阀的开度大小，有效控制反应速度快慢和反应热大小，混合反应液通过换热器的冷媒及时同步降温冷却，达到边反应边同步冷却的目的；水合釜内部冷却盘管作为降温补充，在温度可控的情况下，水合釜的丙烯腈进料阀也可适度开启进料，既能缩短反应时间、又能控制好水合反应温度的，实现有效控制水合反应温度在最适温度范围的目的，最大限度发挥生物酶的催化性能，能够提高水合反应速度、缩短反应时间、降低水合反应副产物丙烯酸含量、降低水合液的电导率、降低水合液杂质、提高丙烯酰胺产品质量、降低后续精制工序的生产成本。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：
图1为现有技术中常用水合釜出料模组的结构示意图；
图2为本发明的结构示意图。
具体实施方式
以下将以图式揭露本发明的多个实施方式，为明确说明起见，许多实务上的细节将在以下叙述中一并说明。然而，应了解到，这些实务上的细节不应用以限制本发明。也就是说，在本发明的部分实施方式中，这些实务上的细节是非必要的。此外，为简化图式起见，一些习知惯用的结构与组件在图式中将以简单的示意的方式绘示之。
另外，在本发明中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，并非特别指称次序或顺位的意思，亦非用以限定本发明，其仅仅是为了区别以相同技术用语描述的组件或操作而已，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
本发明的生物转化法生产丙烯酰胺的水合釜外循环进料冷却装置，包括水合釜1、超滤膜组2和出料泵3，水合釜1内部的盘管连通有第一进水阀11和第一出水阀12，水合釜1连通有丙烯腈进料阀13，超滤膜组2通过出料阀14与水合釜1连通，超滤膜组2连通有丙烯酰胺滤液阀21、反洗水阀22和正洗水阀23，反洗水阀22远离超滤膜组2的一端和正洗水阀23远离超滤膜组2的一端连通，出料泵3的进料端通过底阀15与水合釜1连通，生物转化法生产丙烯酰胺的水合釜外循环进料冷却装置还包括换热器4和喷射进料器5，换热器4的出料端通过回流阀41与水合釜1连通，换热器4的进料端与喷射进料器5的出料端连通，换热器4的进水端连通有第二进水阀42，换热器4的出水端连通有第二出水阀43，出料泵3的出料端通过套管进料阀31、内管进料阀32和外管进料阀33与喷射进料器5连通，出料泵3的出料端通过膜进料阀34与超滤膜组2连通，喷射进料器5连通有丙烯腈手动进料阀51，丙烯腈手动进料阀51并联有丙烯腈电磁进料阀52。
生物转化法生产丙烯酰胺的水合釜外循环进料冷却装置还包括温度传感器6和电磁阀7，温度传感器6安装在回流阀41和换热器4之间的管路上，电磁阀7安装在换热器4和第二进水阀42之间的管路上，电磁阀7与温度传感器6电连接。
在使用本发明时：水合反应开始后，可以选择关闭膜进料阀34，打开外循环的内管进料阀32、外管进料阀33、底阀15、回流阀41、第二进水阀42、第二出水阀43、开启出料泵(循环泵)3，使水合液在外循环进料冷却管道循环回流，然后适度打开丙烯腈电磁进料阀52，通过温度传感器6反馈温度信号到电磁阀7，电磁阀7自动调节开度，实现温度的有效控制，如果外循环管道和水合反应釜的温度控制良好，可适度打开第一进水阀11、第一出水阀12和丙烯腈进料阀13，向水合釜内部送入进料丙烯腈，实现外循环喷射丙烯腈进料和水合釜顶部丙烯腈进料同时进行。在水合反应后期，可逐步减小外循环喷射丙烯腈进料和水合釜顶部丙烯腈进料，当反应结束时，关闭丙烯腈电磁进料阀52和丙烯腈进料阀13，适度开启套管进料阀31置换喷射进料器5的套管内残留丙烯腈。当水合釜丙烯酰胺浓度和丙烯腈残量符合出料标准，则除保持继续打开底阀15、出料泵(循环泵)3以外，打开膜进料阀34、回流阀41、丙烯酰胺滤液阀21，关闭套管进料阀31、内管进料阀32、外管进料阀33，选择启用出料回路和超滤膜组出料，直至结束，开始下一批投料。
上所述仅为本发明的实施方式而已，并不用于限制本发明。对于本领域技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原理的内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包括在本发明的权利要求范围之内。

Claims (2)

1.一种生物转化法生产丙烯酰胺的水合釜外循环进料冷却装置，包括水合釜(1)、超滤膜组(2)和出料泵(3)，所述水合釜(1)内部的盘管连通有第一进水阀(11)和第一出水阀(12)，所述水合釜(1)连通有丙烯腈进料阀(13)，所述超滤膜组(2)通过出料阀(14)与水合釜(1)连通，所述超滤膜组(2)连通有丙烯酰胺滤液阀(21)、反洗水阀(22)和正洗水阀(23)，所述反洗水阀(22)远离超滤膜组(2)的一端和正洗水阀(23)远离超滤膜组(2)的一端连通，所述出料泵(3)的进料端通过底阀(15)与水合釜(1)连通，其特征在于：所述生物转化法生产丙烯酰胺的水合釜外循环进料冷却装置还包括换热器(4)和喷射进料器(5)，所述换热器(4)的出料端通过回流阀(41)与水合釜(1)连通，所述换热器(4)的进料端与喷射进料器(5)的出料端连通，所述换热器(4)的进水端连通有第二进水阀(42)，所述换热器(4)的出水端连通有第二出水阀(43)，所述出料泵(3)的出料端通过套管进料阀(31)、内管进料阀(32)和外管进料阀(33)与喷射进料器(5)连通，所述出料泵(3)的出料端通过膜进料阀(34)与超滤膜组(2)连通，所述喷射进料器(5)连通有丙烯腈手动进料阀(51)，所述丙烯腈手动进料阀(51)并联有丙烯腈电磁进料阀(52)。
2.根据权利要求1所述的生物转化法生产丙烯酰胺的水合釜外循环进料冷却装置，其特征在于，所述生物转化法生产丙烯酰胺的水合釜外循环进料冷却装置还包括温度传感器(6)和电磁阀(7)，所述温度传感器(6)安装在回流阀(41)和换热器(4)之间的管路上，所述电磁阀(7)安装在换热器(4)和第二进水阀(42)之间的管路上，所述电磁阀(7)与温度传感器(6)电连接。
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