CN215783355U - 一种液相氢氰酸连续生产羟基乙腈的装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种液相氢氰酸连续生产羟基乙腈的装置，包括依次串联的多级反应器，一级反应器上连接有用于连续进料的甲醛进料管、氢氰酸进料管、催化剂进料管；相邻两级反应器之间通过出料管依次串联联通；任一级反应器内均设有混合机构；还包括与末级反应器顺次连通的中和罐和储存罐；所述中和罐用于接受末级反应器一流出的反应液；所述储存罐用于接受中和罐排出的羟基乙腈成品；其中，任一级反应器以及储存罐上均连接有换热机构。该装置结构简单、运行平稳、适合工业化生产且能够保证产品质量和收率的稳定性。

Description

一种液相氢氰酸连续生产羟基乙腈的装置

技术领域

本实用新型属于化工生产技术领域，涉及一种液相氢氰酸连续生产羟基乙腈的装置。

背景技术

羟基乙腈(2-Hydroxyacetonitrile)，溶于水，对热及碱不稳定，容易聚合，很容易分解成甲醛和氢氰酸，引发氢氰酸的聚合，聚合后颜色变深，放出热量，进一步促进聚合。羟基乙腈在酸性条件下可水解为乙醇酸；与氨混合自发生成氨基乙腈，氨基乙腈可以缩合制备丝氨酸，碱解或水解得到甘氨酸；羟基乙腈与氨在高温下反应生成亚氨基二乙腈；与苯胺反应得到苯胺基乙腈，用于生产靛蓝；通过酯化反应合成各种化合物，如氯甲基之类除草剂；羟基乙腈还是多种螯合剂的主要原料，又是良好的浮选剂。

羟基乙腈的制备方法主要有乙腈氧化法和氢氰酸羟甲基化法，工业生产中以氢氰酸羟甲基化法为主。氢氰酸羟甲基化法原理为：甲醛和氢氰酸在适当的酸碱条件下，常压加成反应生成羟基乙腈，反应放出大量热量，反应方程式如下：

HCN+HCHO→HOCH₂CN-Q

虽然该反应原理简单，但由于氢氰酸与羟基乙腈的化学性质非常活泼，在碱性条件、常温、或较长的停留时间均容易聚合。此外，由于氢氰酸剧毒，一般采用过量的工业甲醛溶液与之反应，羟基乙腈产品中残留甲醛较多，而残留的甲醛没有有效的去除方法，进而影响羟基乙腈的下游生产(如氨基乙腈、甘氨酸)，造成副反应及杂质的生成，甲醛还能生成一些有色杂质，致使下游产品颜色变深，影响产品质量。

氢氰酸羟甲基化法根据原料氢氰酸的相态可分为气相法与液相法，气相法的氢氰酸为气态，液相法的氢氰酸为液态。国内多以低浓度气相氢氰酸为原料与甲醛反应生产羟基乙腈，气相法氢氰酸多使用天然气为原料氨氧化或轻油裂解氨氧化制得，氢氰酸浓度较低，采用甲醛溶液吸收得到羟基乙腈产品，如中国专利文献CN201410460442.4公开了一种气相法氢氰酸工业化连续生产羟基乙腈的方法，中国专利文献CN201610000966.4公开一种含氰尾气气相法氢氰酸制取羟基乙腈的方法。由于气相氢氰酸浓度低，虽然反应易于控制，但能耗高，产品中杂质含量高。

而液相氢氰酸合成羟基乙腈的方法以间歇法为主，尚未见有液相氢氰酸工业化连续生产羟基乙腈的报道。

中国专利文献CN201710313478.3公开了一种羟基乙腈的工业制备方法，其采用液体氢氰酸与甲醛生产羟基乙腈，将甲醛温度降温至20℃后，再开始滴加氢氰酸，滴加器控制PH在6.5～7.5，滴加完毕后控温搅拌约30min，取样分析合格后加酸终止反应转入储存罐，羟基乙腈成品溶液中甲醛不超过0.2％，游离氢氰酸不超过0.25％。该方法为间歇生产，不适合大规模工业化连续生产，且成品中甲醛含量较高，羟基乙腈产品应用受限。

中国专利文献CN200610048135.0公布了一种利用丙烯腈副产液体氢氰酸制取羟基乙腈的方法，该技术方案先把甲醛溶液加入反应器中，再加入催化剂，冷却至0～20℃，开始滴加氢氰酸，氢氰酸：甲醛＝1:1～1.5，再于0～40℃加成反应生成羟基乙腈，反应结束后用无机酸调节至PH为2～5得到成品。该方法仍然属于间歇法，与大规模工业化连续生产存在一定的差距，且该方法未明确加成反应的PH值，在工业生产中存在聚合风险。

如上述，液相氢氰酸间歇法生产羟基乙腈，氢氰酸进料主要采用滴加方式，氢氰酸与物料混合效果好，放热少，均匀可控，反应PH值比较高，一般达到6.5～9。而目前，液相氢氰酸工业生产羟基乙腈一般采用间歇法，间歇法主要有以下特征上述间歇法存在诸多缺陷：1)滴加进料量小，工业生产规模小、劳动强度大；2)批次生产，质量不稳定；3)投料一般采用甲醛过量的配比，羟基乙腈产品残留甲醛含量较高，而残留的甲醛没有有效的去除方法，进而影响羟基乙腈的下游生产(如氨基乙腈、甘氨酸)，造成副反应及杂质的生成，甲醛会生成一些有色杂质，致使下游产品颜色变深，影响产品质量，从而限制了羟基乙腈的应用范围。

而在液相氢氰酸连续生产羟基乙晴中，连续进料使反应更加迅速，更容易产生副产物，且危险性增强等原因，导致羟基乙腈液相法连续生产存在诸多困难，这也是目前未有适合工业化的羟基乙腈液相法连续法生产工艺的原因。

基于此，本领域技术人员极有必要提供一种结构简单、适合工业化生产且保证产品质量和收率的液相氢氰酸连续生产羟基乙腈的装置。

发明内容

本实用新型旨在针对上述现有技术中的不足，提供一种结构简单、运行平稳、适合工业化生产且保证产品质量和收率稳定性的液相氢氰酸连续生产羟基乙腈的装置。

本实用新型提供的技术方案如下：

一种液相氢氰酸连续生产羟基乙腈的装置，包括依次串联的多级反应器，一级反应器上连接有用于连续进料的甲醛进料管、氢氰酸进料管、催化剂进料管；相邻两级反应器之间通过出料管依次串联联通；任一级反应器内均设有混合机构；

还包括与末级反应器顺次连通的中和罐和储存罐；所述中和罐用于接受末级反应器一流出的反应液；所述储存罐用于接受中和罐排出的羟基乙腈成品；

其中，任一级反应器以及储存罐上均连接有换热机构。

优选的，所述换热机构包括连接于一级反应器上的带循环泵、循环冷却器的外循环冷却回路，所述循环冷却器出口的物料通过外循环冷却回路返回到一级反应器内；

所述换热机构包括设置在与一级反应器串联的其余各级反应器、以及中和罐内的换热盘管，所述换热盘管内用于流通冷却介质。

进一步的，所述换热机构还包括连接于任一级反应器上的换热夹套，所述换热夹套内用于流通冷却介质。

进一步的，该装置还包括挥发气冷凝器，所述循环冷却器、反应器、中和罐及储存罐的挥发气收集至挥发气冷凝器，所述挥发气冷凝器的出口连接至一级反应器，使挥发气经冷凝后回到一级反应器回收利用。

进一步的，任一级反应器上均设置有分别用于监测反应温度的温度计，且所述循环冷却器的出口设置用于监测返回各反应器的反应物料温度的温度计；其中：所述循环冷却器的出口温度控制为-5～10℃，控制循环冷却器出口返回到一级反应器内的物料流量与溢流至下一级反应器的物料流量的循环比为5～20，控制反应器内温度在10～25℃。

进一步的，一级反应器上设置有用于监测反应PH值的PH计；催化剂进料管上设置有催化剂进料阀，且所述催化剂进料管的出口连接至一级反应器，通过调节催化剂进料阀控制反应器内PH为3～5.5。

进一步的，该装置还包括控制***，所述温度计、PH计、催化剂进料阀均与所述控制***电连接。

优选的，所述混合机构包括设于各级反应器内的搅拌器，所述搅拌器设置至少2层搅拌桨。

优选的，所述中和罐在末级反应器的下游设为并联的至少2级，任一中和罐上连接有在线氢氰酸分析仪、甲醛分析仪以及无机酸加料管、温度计、PH计。

优选的，所述一级反应器内分别设置有第一氢氰酸分布器及第二氢氰酸分布器；第一氢氰酸分布器和第二氢氰酸分布器相对布置在混合机构的上侧和下侧。

进一步的，所述第一氢氰酸分布器包括第一环管，所述第一环管的底部沿其径向截面以扇形夹角θ1角度范围为开孔区域；

所述第二氢氰酸分布器包括第二环管，所述第二环管的外侧侧向沿其径向截面以扇形夹角θ2角度范围为开孔区域。

根据上述提供的装置，还可以提供一种液相氢氰酸连续生产羟基乙腈的工艺，包括如下步骤：

S1、甲醛溶液、氢氰酸及催化剂溶液分别连续加入一级反应器，其中，氢氰酸多层进料进入，在一级反应器中迅速混合并反应，同时释放反应热，一级反应器的反应液通过上部的溢流口溢流至下一级反应器继续反应，末级反应器中完成反应后的反应液通过上部的溢流口溢流至中和罐；其中，各反应器内的反应液经由换热***控制反应温度在10～25℃范围内；在反应过程通过催化剂进料管加入催化剂溶液调节一级反应器内的PH值为3～5.5；

S2、在中和罐中，对末级反应器的溢流反应液进行氢氰酸及甲醛残留量的分析，若残留量合格，加入无机酸并通过PH计控制PH值为1～2.5，酸化后的合格羟基乙腈成品送入储存罐；若残留值未达到要求，则补入适量的甲醛或氢氰酸继续反应使之达标，再加入无机酸转入储存罐。

优选的，步骤S1中：控制各级反应器内的反应温度控制为17～23℃。

优选的，步骤S1中：一级反应器内PH调节为4～5.2。

优选的，步骤S1中：控制反应物料中氢氰酸与甲醛的摩尔比为1～1.15:1。

与气相氢氰酸法合成羟基乙腈技术相比，液相氢氰酸法以液态氢氰酸(纯度99.5％)和甲醛溶液(10～50％wt)为原料,本实用新型氢氰酸原料纯度高，反应热移出难度大，反应控制要求精度高，但可实现液相连续生产并得到产品纯度较高的有益效果，更具体的如下：

1)本实用新型采用多级反应器形成串联溢流的全混式反应***，实现液相氢氰酸羟甲基化连续法生产羟基乙腈，生产规模得到大幅提高，且能够保证产品质量稳定。通过使甲醛溶液、氢氰酸及催化剂溶液分别独自连续加入全部进入一级反应器，一级反应器内在混合机构的作用下迅速混合并完成主要反应，随出料管进入下一级反应器，使未反应的氢氰酸与甲醛进一步接触反应生成羟基乙腈；并且，在反应过程中放出的大量热，经换热机构充分移热后，可以进一步强化反应***的传质和传热，聚合风险低，从而可靠实现羟基乙腈的工业连续化生产，生产规模大幅提高，且产品质量稳定。

2)本实用新型在一级反应器中，搅拌器采用多层搅拌桨，氢氰酸进料管设计多层异点进料，使氢氰酸进料能快速被搅拌器带走与反应器内物料混合稀释，并通过设置大循环比的外循环回路，循环比15～30，加强混合，提高混合效果降低釜内不均匀度，避免局部过浓及超温，减少副反应，提高收率；同时结合换热夹套的设置，降低飞温发生的几率。

3)本实用新型通过对反应器、中和罐及储存罐的顶部气相统一收集，经冷凝后回收利用，可以实现密闭清洁生产。

4)本实用新型中通过反应条件控制，避免超温，PH过高引发的聚合事故，工业生产平稳可靠，产品质量稳定。

综上所述，通过本实用新型装置，施以适宜的工艺条件，可以保证液相连续生产的羟基乙腈产品质量稳定，杂质含量少；并且基于装置的设置，提高了工艺的安全性，适于工业化大规模生产。

附图说明

图1为本实用新型液相氢氰酸连续生产羟基乙腈装置的结构示意图。

图2为本实用新型液相氢氰酸连续生产羟基乙腈装置中所采用的第一氢氰酸分布器的结构示意图。

图3为图2中a-a截面的剖面图。

图4为本实用新型液相氢氰酸连续生产羟基乙腈装置中所采用的第二氢氰酸分布器的结构示意图。

图5为图4中a-a截面的剖面图。

图中标注符号的含义如下：

1-反应器，10-一级反应器，100-甲醛进料管；101-氢氰酸进料管；102-催化剂进料管，1020-催化剂进料阀，103-第一氢氰酸分布器，104-第二氢氰酸分布器，S1/S2-开孔区域，1040-排净孔；11-二级反应器，12-三级反应器；2-混合机构，20-搅拌器；3-中和罐，30-无机酸加料管，31-在线氢氰酸分析仪，32-在线甲醛分析仪，33-中和循环冷却回路，330-中和循环泵，331-中和循环冷却器；4-储存罐，40-冷却盘管；5-换热机构，50-外循环冷却回路，51-循环泵，52-循环冷却器，53-换热盘管，54-换热夹套；60/61/62-温度计；70/71-PH计；8-挥发气冷凝器；9-控制***。

具体实施方式

下面将结合具体实施例，对本实用新型中的技术方案进行清楚、完整地描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本实用新型的技术方案，而不能以此来限制本实用新型的保护范围。

此外，在本申请的描述中，“多级、多层”的含义是至少两级/层，例如两级/层、三级/层等，除非另有明确具体的限定。

根据本实用新型提供的一种实施例，结合图1所示，为一种液相氢氰酸连续生产羟基乙腈的装置，包括依次串联的多级反应器1，一级反应器10上连接有用于连续进料的甲醛进料管100、氢氰酸进料管101、催化剂进料管102；相邻两级反应器1之间通过出料管依次串联联通；任一级反应器1内均设有混合机构2；

还包括与末级反应器顺次连通的中和罐3和储存罐4；所述中和罐3用于接受末级反应器一流出的反应液；所述储存罐4用于接受中和罐3排出的羟基乙腈成品；

其中，任一级反应器1以及中和罐3、储存罐4上均连接有换热机构5。

根据本实施例的装置结构，本实用新型采用多级串联全混式反应结构，实现多级串联溢流反应，具体的，使甲醛溶液、氢氰酸及催化剂溶液分别独自连续加入全部进入一级反应器10，在混合机构2的作用下迅速混合并反应，放出大量热，经换热机构5充分移热后，随出料管进入下一级反应器，使未反应的氢氰酸与甲醛进一步接触反应生成羟基乙腈，最终实现液相氢氰酸羟甲基化连续法工业化生产羟基乙腈，生产规模大幅提高，且产品质量稳定。

作为优选的实施例，所述换热机构5包括连接于一级反应器10上的带循环泵51、循环冷却器52的外循环冷却回路50，所述循环冷却器52出口的物料通过外循环冷却回路50返回到一级反应器10内。在实际使用中，可以采用冷冻盐水作为外循环冷却回路50中的冷却介质。外循环冷却回路50的作用是加强混合与移除反应热。

所述换热机构5还包括设置在与一级反应器10串联的其余各级反应器、以及中和罐3、储存罐4内的换热盘管53，所述换热盘管53内用于流通冷却介质。

为了进一步提高移热效果，提高反应器内部反应的均衡性，所述换热机构5还包括连接于任一级反应器1上的换热夹套54，所述换热夹套54内用于流通冷却介质。在实际使用中，采用所述冷却介质采用冷冻盐水。

上述实施例中，混合机构2包括设于各级反应器内的搅拌器20，所述搅拌器20设置至少2层搅拌桨，优选推进式或浆叶式。更优的，所述搅拌器20在各级反应器1内，按每0.8～1.2D(D为反应器直径)的间距间隔设置。

一级反应器10内部分别设置有第一氢氰酸分布器103及第二氢氰酸分布器104(图1中未示出)，一级反应器内分别设置有第一氢氰酸分布器103及第二氢氰酸分布器104；第一氢氰酸分布器103和第二氢氰酸分布器104相对布置在混合机构2的上侧和下侧。其中，需说明的是，当混合机构2的搅拌器20设置至少2层搅拌桨时，混合机构2的上侧是指除最底层搅拌桨以外的搅拌桨的上侧；混合机构2的下侧是指最底层搅拌桨以下。

更具体的，所述第一氢氰酸分布器103包括第一环管，第一环管直径约为1.2～1.5D(搅拌桨直径)，布置在混合机构2的搅拌桨(除最底层外)上方约0.1～0.5D(搅拌桨直径)，所述第一环管的底部沿其径向截面以扇形夹角θ1角度范围为开孔区域S1，见图2、图3所示，所述开孔区域S1上按正三角形排列布孔。基于此，经过第一氢氰酸分布器103的氢氰酸向下喷射，迅速被带入搅拌器并混合。在实际应用中，为了获得更优异的均匀反应效果，使夹角θ1角度为90～150℃，开孔孔径φ4～10mm，孔间距为孔径的1～5倍，在第一环管底部沿径向截面以扇形夹角θ1角度范围的区域内均匀开孔布满为止。

所述第二氢氰酸分布器104包括第二环管，第二环管直径约为1.2～1.5D(搅拌桨直径)，布置在最底层搅拌桨下方约0～0.5D(搅拌桨直径)，所述第二环管的外侧侧向沿其径向截面以扇形夹角θ2角度范围为开孔区域S2，仅在外侧开孔，并在第二环管最低点每隔20°设置排净孔1040，以防止氢氰酸积聚，详见图4、图5所示，所述开孔区域S2上按正三角形排列布孔。基于此，经过底层第二氢氰酸分布器104的氢氰酸主要通过第二环管的侧向开孔从侧面水平喷射，与底层搅拌器下方的高速水平物流快速混合。在实际应用中，为了获得更优异的均匀反应效果，使夹角θ2角度为0～30°，开孔孔径φ4～10mm，孔间距为孔径的1～5倍，在第二环管底部沿径向截面以扇形夹角θ2角度范围的区域内均匀开孔布满为止。

第一氢氰酸分布器103及第二氢氰酸分布器104可根据需求分别设置多层。

作为优选的实施例，任一级反应器1上均设置有分别用于监测反应温度的温度计60。并且，所述循环冷却器52的出口设置用于监测返回一级反应器10的反应物料温度的温度计61；其中：所述循环冷却器的出口温度控制为-5～10℃，控制循环冷却器52出口返回到一级反应器10内的物料流量与溢流至下一级反应器的物料流量的循环比为5～20，如果循环比太低，混合效果及冷却效果差，循环比太高，浪费能源，适宜循环比为5～20，优选10～15；循环泵51选用离心泵，循环冷却器52选用管壳式换热器。从而，控制反应器内温度在10-25℃，进一步优选为17～23℃，使氢氰酸与甲醛溶液充分均匀的反应，提高转化率的同时，降低飞温聚合风险。

一级反应器10上设置有用于监测反应PH值的PH计70；催化剂进料管102上设置有催化剂进料阀1020，且所述催化剂进料管102的出口连接至一级反应器10，通过调节催化剂进料阀1020控制一级反应器内PH为3～5.5。更优为4～5.2。催化剂可采用亚硫酸钠等酸式盐或酸式氢盐溶液。通过控制反应PH适宜，且使物料添加能获得良好的混合，总体上降低反应热释放速率，控温后保证反应的稳定性和产品质量。

该装置还包括挥发气冷凝器8，所述循环冷却器51、反应器1、中和罐3及储存罐4的挥发气收集至挥发气冷凝器8，所述挥发气冷凝器8的出口连接至一级反应器10，使挥发气经冷凝后回到一级反应器10回收利用。

上述实施例中的温度计60/61、PH计7、催化剂进料控制阀1020均连接至控制***9。控制***9可采用PLC或DCS控制***。

所述中和罐3在末级反应器(如图1中为三级反应器12)的下游设为并联的至少2级，任一中和罐3上连接有在线氢氰酸分析仪31、在线甲醛分析仪32以及无机酸加料管30、温度计62、PH计71。且在线氢氰酸分析仪31、在线甲醛分析仪32以及无机酸加料管30、温度计62、PH计71均为市售仪器，且均电连接至控制***8，提供整个装置的自动化处理效率。其中，中和罐设为至少2台，当其中一台的反应液液位达到设定液位时切换至另一台中和罐3，以继续接收来自末级反应器的溢流反应液，提高处理效率。

此外，中和罐3上还设置有带中和循环泵330和中和循环冷却器331的中和循环冷却回路33，用于控制中和罐3内温度，避免聚合。在实际应用中，每2台中和罐3设置1台中和循环冷却器331，也可以每台中和罐3设置1台中和循环冷却器331。

在实际应用中，储存罐4为常压储罐，可设置1～2台，内置冷却盘管40，维持储存温度。

上述实施例中，根据实际应用可对反应器1和中和罐3的设置级数做适应性调整。如本实用新型图1所示，可选设3级反应器1，2级中和罐3。

根据本实用新型提供的上述实施例，还可以实施一种液相氢氰酸连续生产羟基乙腈的工艺，包括如下步骤：

S1、甲醛溶液、氢氰酸及催化剂溶液分别连续加入一级反应器10，其中，氢氰酸多层进料进入，在一级反应器10中迅速混合并反应，同时释放反应热，一级反应器的反应液通过上部的溢流口溢流至下一级反应器继续反应，在末级反应器中完成反应后的反应液通过上部的溢流口溢流至中和罐3；其中，各反应器1内的反应液经由换热机构5控制反应温度在10～25℃范围内，外循环冷却回路50不仅可以降温，还能加强反应器内的物料循环，与混合机构2的机械搅拌作用叠合，混合效果更好，进一步消除反应器内局部温度超温，局部碱性过浓现象，以避免聚合；在反应过程通过催化剂进料管102加入催化剂溶液调节各反应器1内的PH值为3～5.5；

S2、在中和罐3中，对末级反应器的溢流反应液进行氢氰酸及甲醛残留量的分析，若残留量合格，则加入无机酸并通过PH计71控制PH值为1～2.5，最优1.3～2，酸化后的合格羟基乙腈成品送入储存罐4；若残留值未达到要求，则补入适量的甲醛或氢氰酸继续反应使之达标，而后再加入硫酸转入储存罐4。

根据本实施例，甲醛、液相氢氰酸全部连续进入一级反应器10，该反应速度很快，在反应条件下，几乎绝大部分反应在一级反应器10内完成(转化率高于90％)，导致该反应釜的热效应很大，要求的移热面积很大，温度控制难度大，容易导致飞温。通过氢氰酸多层分布进料，且结合换热机构提高移热效率，降低飞温发生的几率，据此，通过控制氢氰酸在过反应器1中完成90％以上的转化率，其余依次串联的反应器中完成剩余10％的氢氰酸转化，使反应***设计更加合理。

其中，步骤S2中，中和罐3设为至少2台，当其中一台的反应液液位达到设定液位时切换至另一台中和罐3，以继续接收来自末级反应器的溢流反应液，提高处理效率。为了保障反应效率和产品质量，步骤S1中，反应器内的反应温度控制为17～23℃。

步骤S1中，可以通过控制***6调节催化剂进料阀1020的开度使一级反应器内PH调节为4～5.2，降低聚合风险。

步骤S2中，在中和罐3内加入硫酸使罐内PH<2，终止反应，冷冻降温得到成品转入储存罐4。

此外，所述催化剂溶液为1～30％wt的水溶液。具体的，催化剂采用：亚硫酸钠，稀释配置为浓度8～10％wt。

甲醛溶液的质量浓度10～50％wt；如果甲醛浓度太高，容易聚合，甲醛浓度太低，成品羟基乙腈浓度低，需要进一步提纯。

氢氰酸：90～100％wt；采用氢氰酸微过量的配比，控制反应物料氢氰酸与甲醛的摩尔比(折百)为(1～1.15):1，优选(1～1.05)：1。避免了甲醛残留，导致反应杂质较多，影响产品质量。

以上，控制羟基乙腈生产中碱度、温度、氢氰酸浓度，反应原料的比例，提升产品质量，大幅降低杂质，适宜大规模工业化生产。

以下提供工业化生产的具体实施例：

对比例1

原料：氢氰酸(浓度99.5wt％)437kg/h，甲醛溶液(浓度37wt％)1256kg/h，氢氰酸：甲醛(mol)＝1.04；催化剂采用亚硫酸钠配制成8％wt的亚硫酸钠溶液。

装置：如图1所示，设置一级反应器10、尺寸约为φ1200x2000mm，二级反应器11尺寸约为φ1200x2000mm，三级反应器13尺寸约为φ1600x2100mm，一级反应器11内的搅拌器20均设有2层搅拌桨，一级反应器10的氢氰酸进料管101分别连通2层环管作为第一/第二氢氰酸分布器103/104，第一氢氰酸分布器103布置在上层搅拌桨上方400mm处，第二氢氰酸分布器104布置在底层搅拌桨下方200mm处；一级反应器10配置：带循环泵51及循环冷却器52的外循环冷却回路50、换热夹套54；二级三级反应器设置有换热夹套54及换热盘管53。一级反应器10上还配置催化剂进料管102；

工艺参数：反应PH＝4.9，一级反应器10的温度为30℃、二级反应器11及三级反应器的温度20℃，常压，反应时间5.2h；

流程经过：预先开启所有的搅拌器20、换热夹套54及循环冷却器52、换热盘管53中的冷却介质(冷冻盐水)，一级反应器10中的反应条件利用PH计70、温度计60监控，将甲醛溶液1256kg/h连续泵入一级反应器10内，同时将437kg/h氢氰酸连续泵入一级反应器10，同时开启循环泵51与催化剂进料阀1020(加入量根据PH计测得的PH值来控制催化剂亚硫酸钠溶液的加入量)，控制一级反应器中的PH为4.9、并控制达到上述的温度工艺参数，液位逐步上升，依次溢流进入二级反应器11、三级反应器12，中和罐3，通过在线分析残留氢氰酸及甲醛含量，合格则通过调节阀300加入硫酸调PH值至1.8，终止反应，并经冷却送入成品罐40。

结果：一级主反应器10发生飞温，温度急剧上升不可控，迅速上升至98℃，停止工序，反应器内物料发生聚合，颜色呈褐色。

对比例2

原料：同对比例1。

装置：同对比例1；

工艺参数：PH＝6.7，一级至三级反应器内均控制温度为20℃，其它同对比例1；

流程：通过调节催化剂进料阀1020控制一级反应器内PH为6.7，其它同对比例1；

结果：一级反应器10内发生飞温，反应器内物料聚合，物料呈褐色。

实施例1

原料：同对比例1。

装置：同对比例1；

工艺参数：一、二、三级反应器内均控制温度为20℃，其它同对比例1；

流程：同对比例1；

结果：氢氰酸与甲醛溶液连续进料5.2h，得到无色透明的羟基乙腈成品(折百)4579kg，对氢氰酸收率95.9％，羟基乙腈浓度51.6wt％，甲醛残留0.042％，氢氰酸残留0.04％。

实施例2

原料：同实施例1。

装置：同实施例1；

工艺参数：一、二、三级反应器控制温度17℃，其它同实施例1。

流程：同实施例1；

结果：氢氰酸与甲醛溶液连续进料5.2h，得到无色透明的羟基乙腈成品(折百)4541kg，对氢氰酸收率95.1％，羟基乙腈浓度51.2％，甲醛残留0.047％，氢氰酸残留0.043％。

实施例3

原料：同对比例1。

装置：同对比例1；

工艺参数：一、二、三级反应器内均控制温度为23℃，其它同对比例1；

流程：同对比例1；

结果：氢氰酸与甲醛溶液连续进料5.2h，得到无色透明的羟基乙腈成品(折百)4532kg，对氢氰酸收率94.9％，羟基乙腈浓度51.3％，甲醛残留0.048％，氢氰酸残留0.045％。

实施例4

原料：同实施例1。

装置：氢氰酸进料管100未连接环管的第一/第二氢氰酸分布器103\104，其它同实施例1；

工艺参数：同实施例1；

流程：同实施例1；

结果：氢氰酸与甲醛溶液连续进料5.2h，得到淡黄色的羟基乙腈成品(折百)4225kg，对氢氰酸收率88.5％，羟基乙腈浓度48.0％，甲醛残留0.26％，氢氰酸0.12％。

实施例5

原料：同实施例1。

装置：氢氰酸进料管100未连接环管的第一氢氰酸分布器103，其它同实施例1；

工艺参数：同实施例1；

流程：同实施例1；

结果：氢氰酸与甲醛溶液连续进料5.2h，得到淡黄色的羟基乙腈成品(折百)4359kg，对氢氰酸收率91.3％，羟基乙腈浓度49.5％，甲醛残留0.11％，氢氰酸0.06％。

实施例6

原料：同实施例1。

装置：氢氰酸进料管100未连接环管的第二氢氰酸分布器104，其它同实施例1；

工艺参数：同实施例1；

流程：同实施例1；

结果：氢氰酸与甲醛溶液连续进料5.2h，得到淡黄色的羟基乙腈成品(折百)4383kg，对氢氰酸收率91.8％，羟基乙腈浓度49.7％，甲醛残留0.08％，氢氰酸0.05％。

应当说明的是，上述实施例均可根据需要自由组合。以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种液相氢氰酸连续生产羟基乙腈的装置，其特征在于：

包括依次串联的多级反应器，一级反应器上连接有用于连续进料的甲醛进料管、氢氰酸进料管、催化剂进料管；相邻两级反应器之间通过出料管依次串联联通；任一级反应器内均设有混合机构；

还包括与末级反应器顺次连通的中和罐和储存罐；所述中和罐用于接受末级反应器流出的反应液；所述储存罐用于接受中和罐排出的羟基乙腈成品；

其中，任一级反应器以及储存罐上均连接有换热机构。

2.根据权利要求1所述的液相氢氰酸连续生产羟基乙腈的装置，其特征在于：

所述换热机构包括连接于一级反应器上的带循环泵、循环冷却器的外循环冷却回路，所述循环冷却器出口的物料通过外循环冷却回路返回到一级反应器内；

所述换热机构还包括设置在其余各级反应器以及中和罐内的换热盘管，所述换热盘管内用于流通冷却介质。

3.根据权利要求2所述的液相氢氰酸连续生产羟基乙腈的装置，其特征在于：

所述换热机构还包括连接于任一级反应器上的换热夹套，所述换热夹套内用于流通冷却介质。

4.根据权利要求2所述的液相氢氰酸连续生产羟基乙腈的装置，其特征在于：

该装置还包括挥发气冷凝器，所述反应器、循环冷却器、中和罐及储存罐的挥发气收集至挥发气冷凝器，所述挥发气冷凝器的出口连接至一级反应器，使挥发气经冷凝后回到一级反应器回收利用。

5.根据权利要求2所述的液相氢氰酸连续生产羟基乙腈的装置，其特征在于：

任一级反应器上均设置有分别用于监测反应温度的温度计，且所述循环冷却器的出口设置用于监测返回各反应器的反应物料温度的温度计；

其中：

所述循环冷却器的出口温度控制为-5～10℃，控制循环冷却器出口返回到一级反应器内的物料流量与溢流至下一级反应器的物料流量的循环比为5～20，控制反应器内温度在10～25℃。

6.根据权利要求5所述的液相氢氰酸连续生产羟基乙腈的装置，其特征在于：

所述一级反应器上设置有用于监测反应PH值的PH计；

所述催化剂进料管上设置有催化剂进料阀，且所述催化剂进料管的出口连接至一级反应器，通过调节催化剂进料阀控制一级反应器内PH为3～5.5。

7.根据权利要求6所述的液相氢氰酸连续生产羟基乙腈的装置，其特征在于：

该装置还包括控制***，所述温度计、PH计、催化剂进料阀均与所述控制***电连接。

8.根据权利要求1所述的液相氢氰酸连续生产羟基乙腈的装置，其特征在于：

所述混合机构包括设于各级反应器内的搅拌器，所述搅拌器设置至少2层搅拌桨；

和/或；

所述中和罐在末级反应器的下游设为并联的至少2级，任一中和罐上连接有在线氢氰酸分析仪、在线甲醛分析仪以及无机酸加料管、温度计、PH计。

9.根据权利要求1所述的液相氢氰酸连续生产羟基乙腈的装置，其特征在于：

所述一级反应器内分别设置有第一氢氰酸分布器及第二氢氰酸分布器；第一氢氰酸分布器和第二氢氰酸分布器相对布置在混合机构的上侧和下侧。

10.根据权利要求9所述的液相氢氰酸连续生产羟基乙腈的装置，其特征在于：

所述第一氢氰酸分布器包括第一环管，所述第一环管的底部沿其径向截面以扇形夹角θ1角度范围为开孔区域；

所述第二氢氰酸分布器包括第二环管，所述第二环管的外侧侧向沿其径向截面以扇形夹角θ2角度范围为开孔区域。

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