具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面结合附图，对本发明的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

第一实施例

请参照图1，本实施例提供的二甲基甲酰胺合成反应器，包括：卧式壳体10，卧式壳体10连接有立式壳体20，立式壳体20的空间与卧式壳体10的空间相通；卧式壳体10的内部设置有用于将其内部进行分区隔断的隔板11，隔板11的两侧均设置有排管式气体分布器12；排管式气体分布器包括主管16以及连接在主管16上的多根支管17，主管16及支管17的底部均设置有出气孔18；立式壳体的内部设置有多个塔盘24，塔盘24上设置有通气孔25以及安装在通气孔25上方的爪帽26；卧式壳体10的两侧均设置有用于连接外部循环系统30的出料口13。

本发明中的二甲基甲酰胺合成反应器，主要用于采用两步法反应生成二甲基甲酰胺，CO气体原料首先在塔釜中与甲醇反应生成甲酸甲酯，然后甲酸甲酯在蒸发后在反应器的上部与二甲胺进料进行反应生成二甲基甲酰胺。

基于甲酸甲酯的反应速度较慢，本实施例中通过设置卧式壳体10，并使卧式壳体10的空间与上部立式壳体20的空间相通，构成了卧式塔釜结构，有效增大了塔釜的内部空间，充分放大了底部塔釜的容量，使CO气体原料分布的更加均匀。通过使CO气体原料与甲醇液体物料充分地进行混合，能够提高反应效率，缩短反应时间，极大程度上改善合成反应的工况。

通过隔板11将卧式壳体10的内部进行分区隔断，有效构成了对塔釜的分区形成两个反应区，通过在反应区内均设置气体分布器12，并不影响分区后的每个反应区的独立反应，能够增强气体原料在反应区中的混合均匀性。

通过排管式气体分布器12包括的进气主管16以及连接在进气主管16上的多根进气支管17，能够扩大进气在塔釜内每个反应区的覆盖范围，有效地使其与液相溶液更加均匀地进行混合。

在排管式气体分布器12的主管16及多根支管17上均设置的用于使CO气体原料通入反应器的出气孔18，能够提高CO气体原料的通入量，保证合成反应的正常进行。

通过在塔盘24上设置通气孔25，并且在通气孔25上方设置爪帽26的升气帽，能够保证气体的上升空间，使塔盘24上的通气孔25不被反应生成的难溶废渣堵塞，同时能够使二甲胺液相物料落料至爪帽26顶部，有利于增大气液两相的接触面积。

通过在卧式壳体10的两侧均设置出料口13，能够使每个反应区中的混合物料通过外部循环系统30进行物料循环，有效增强了反应器内部物料的扰动，在最大程度上提高反应效率。

本实施例中的立式壳体20连接在卧式壳体10的中部，具体地立式壳体20连接在卧式壳体10顶部的中间位置，卧式壳体10与立式壳体20之间设置有连接口，且该连接口为法兰连接的直通口结构，使卧式壳体10与立式壳体20之间连通。

在反应过程中，甲醇与CO的反应主要在塔釜中进行，生成的甲酸甲酯受热蒸发后进入立式壳体20中，并与通入立式壳体20内的二甲胺进行反应生成二甲基甲酰胺。

通过法兰连接的直通口结构，能够使立式壳体与卧式壳体之间的连接口能够使塔釜中的物料受热蒸发后顺畅进入立式壳体20中，并且能够使在立式壳体20中生产的二甲基甲酰胺产品落料至塔釜中，保证了反应的连续进行。

基于隔板11将塔釜分隔为两个反应区，在塔釜中的隔板11设置在卧式壳体10的中部，能够将卧式塔釜分隔为两个容积相同的反应区，为了避免物料在蒸发过程以及落料过程受到隔板11的影响，隔板11的顶部不高于卧式壳体10与立式壳体20之间的连接口。本实施例中优选隔板11顶部低于连接口的形式，能够利于CO气体原料在两个反应区之间流动，使气体原料与液体原料混合地更加充分均匀。

为了避免某一侧反应区出现液相抽空，在隔板11的底部开设有能够使反应液相物料在两个反应区之间流通的连通孔(图中未示出)，通过连通孔的设置能够使隔板两侧的液面维持在相同的高度，避免出现在产品采出或者内部循环时出现的抽空现象，从而使两侧独立的循环系统以及蒸发过滤系统能够连续稳定可靠地运行。同时液相物料的流动，能够增强液体物料的扰动效应，使其能够与气体原料更加充分地进行反应。

为了保证每个反应区的正常进料，在卧式壳体10的两侧分别设置有进气口14及进料口，进气口14主要用于通入CO气体原料，与排管式气体分布器12连通。进料口主要用于通入含有甲醇钠催化剂的甲醇溶液，使甲醇溶液能够与CO气体原料更好地进行反应。

结合图2-图5，本实施例中的气体分布器12为排管式气体分布器，包括进气主管16以及连接在进气主管16上的多根进气支管17，通过排管式的气体分布器12，能够扩大进气在塔釜内每个反应区的覆盖范围，有效地使其与液相溶液更加均匀地进行混合。

在每根进气主管16的底部均布有多个出气孔18，结合间隔连接在进气主管16上的进气支管17，能够在最大程度上改善气体原料的分布工况，提高CO气体与甲醇的反应速率。

具体地，在主管16的底部间隔均布有多排出气孔18，每排出气孔18沿主管16的长度方向间隔均布，每排出气孔18在主管16截面上的以主管16中心为基点的夹角α为30°，本实施例中在主管的同一截面上设置有5个出气孔，每个出气孔之间的夹角α为30°。

在支管17的底部间隔均布有多排出气孔18，每排出气孔18沿支管17的长度方向间隔均布，每排出气孔18在支管17截面上的夹角β为45°或者60°，当出气孔18之间的夹角β为45°时，出气孔18包括在支管17底部设置的两个，当出气孔18之间的夹角β为60°时，出气孔18包括在支管17底部设置的三个，具体的开设数量可依据具体实际进行。

通过在主管以及支管上采用多角度，多数量进行开孔，保证了气体的均匀分布，同时下开孔方式使分布器出气孔不易被难溶废渣堵塞，保证反应的正常进行。

通过本发明中的二甲基甲酰胺合成反应器，增大了塔釜的空间，提高了反应效率，并且通过对反应区进行分区为后续相应的设置独立外部循环系统30提供条件。

参见图6-图9，为了保证二甲胺液相物料由上向下流动过程中与甲酸甲酯能够更加充分地进行反应，在立式壳体20的内部设置有多个塔盘24，多个塔盘24具体在立式壳体20的高度方向上交错布置，包括两侧对称设置有平切口的圆形塔盘24，通过交错布置的形式能够使气体与液体在立式壳体中构成折流效应，保证气液两相的接触面积。通过设置平切口29能够利于气体物料在立式壳体中的上升，有效促进气液两相的反应。

本实施例中的通气孔25具体为开设在塔盘24上的通孔，爪帽26包括设置在通孔正上方的遮板28，以及连接在遮板28与塔盘24之间的固定爪27，气体物料在上升过程中，经过通气孔25后从固定爪27之间的缝隙中通过，并呈发散状的形式从遮板28周向向上移动，该种设置方式一方面能够有效增大气体的发射面，提高气液两相的接触面积，另一方面还可提高气体的流通空隙，避免通气孔被难溶盐堵塞。为了保证气体的流通空隙，固定爪27的个数不低于四个，本实施例中的固定爪27个数为六个，能够使气体物料同时经过固定爪27之间的六个空隙，即便在长时间运行后，有部分难溶盐聚集在固定爪27的表面上，减小气体在空隙上的流通空间，也依然能够保证气体物料的正常上升流动，将对反应的影响降到最低。

立式壳体的内壁上设置有支撑圈，塔盘通过螺栓可拆卸地连接在支撑圈上，通过该种设置方式，能够便于在运行一段时间后对塔盘进行拆卸清洗，降低拆装难度。

第二实施例

结合图10，本发明还提供了一种包括上述二甲基甲酰胺合成反应器的二甲基甲酰胺合成装置，二甲基甲酰胺合成反应器上连接有两套独立设置的循环系统30，每套循环系统30均包括循环泵31及循环换热器32，循环泵31分别与出料口13通过管道连接；

两套所述循环系统30分别连接有蒸发过滤系统60，所述蒸发过滤系统60包括蒸发分离器61、过滤循环泵62以及过滤器63；

蒸发分离器61的底部出口与过滤循环泵62连接，过滤循环泵62出口与过滤器63连接，过滤器63出口与蒸发过滤器61上部的蒸发空间连接；

二甲基甲酰胺合成装置还包括二甲胺原料罐40及催化剂贮槽50，二甲胺原料罐40及催化剂贮槽50通过二甲胺进料管41及催化剂进料管51与二甲基甲酰胺合成反应器上的进料口连接。

本发明中的二甲基甲酰胺合成装置，通过设置两套独立的循环系统30，对塔釜分区后的反应区进行循环，有效增强了在塔釜中的扰动，用以提高反应效率。

每套循环系统30包括循环泵31及循环换热器32，以对反应过程中的物料进行冷却换热，保证反应体系维持在适宜的反应条件，通过循环泵31能够将两个反应区中的混合物料通入循环换热器32中，或者进行产品采出，能够实现在一个反应器上两条系统的独立运行，有效避免了现有仅设置一套单独的循环系统30在出现故障时需要整体停车检修的问题，保障了反应的正常进行。

通过两套分别与循环系统所对应的蒸发过滤系统，能够分别对产品采出后的物料进行蒸发过滤，并且构成了互为备用的关系，在具体运行时可通过对产品采出管线的控制，实现在一套进行蒸发过滤时，对另一套蒸发过滤系统进行清洗，为蒸发过滤系统留出充分的清洗时间，保证整个合成装置的连续运行。

本实施例中的二甲胺储存在二甲胺原料罐40中，甲醇和甲醇钠催化剂储存在催化剂贮槽50中，通过二甲胺给料泵42及二甲胺进料管41，以及催化剂给料泵52及催化剂进料管51将液体原料通入反应器中进行合成反应。

基于立式壳体20以及卧式壳体10中进行的不同反应，以及在合成反应器上的进料位置，进料口包括设置在立式壳体20上的二甲胺进料口21，以及分别设置在所述立式壳体20及所述卧式壳体10上的催化剂进料口15；

二甲胺进料管41与二甲胺进料口21相接，催化剂进料管51分别与卧式壳体10以及立式壳体20上的催化剂进料口15相接。

在反应过程中，二甲胺原料通过二甲胺进料口21进入合成反应器，与甲酸甲酯进行合成二甲基甲酰胺的合成反应，含有甲醇钠催化剂的甲醇原料通过催化剂进料口15分别进入合成反应器上的卧式壳体10以及立式壳体20上，使甲醇与CO气体原料在塔釜生成甲酸甲酯的同时，通过甲醇钠对二甲胺及甲酸甲酯的合成反应起到催化作用。

一氧化碳供气管53分别与卧式壳体10两侧的进气口14连接，进气口14分别与卧式壳体10内部的排管式气体分布器12连通，使外供的一氧化碳气体通过进气口14进入排管式气体分布器12后，通过出气孔18均匀分布至塔釜中。

在合成反应器的顶部，没有反应掉的气相物料从顶部依次进入冷却器22以及冷凝器23中，冷凝液回馏至合成反应器，没有被冷凝的气体通过管道放空，反应放出的热量通过循环换热器32带走。

本实施例中在循环泵31的出口上连接有循环物料主管33，在循环物料主管33上设置有用于对反应物料进行冷却的循环换热器32，在反应过程中，为了防止循环换热器32对物料的过度冷却，在循环物料主管33上还连接有循环物料支管34，且该循环物料支管34在循环换热器32上游的循环物料主管33上引出，通过该种设置方式，能够灵活地对物料的循环工况进行调节，以达到使物料温度保持在适宜的反应条件下。

二甲基甲酰胺在合成装置上的采出也是在循环物料主管33上进行，在循环物料主管33上还连接有产品采出管线35，产品采出管线35在循环物料主管33上的引出端具体设置在循环物料支管34引出端的上游，通过产品采出管线35用于将产品物料通入后续的蒸发过滤系统60进行蒸发过滤处理。

蒸发过滤系统60包括用于使二甲基甲酰胺受热蒸发分离的蒸发分离器61，产品采出管线35从循环物料主管33引出后的另一端具体连接在蒸发分离器61上，将含有二甲基甲酰胺产品的混合物料通入蒸发分离器61后进行分离。

蒸发分离器的底部出口与过滤循环泵的进料口连接，进入蒸发分离器61后的混合物料从蒸发分离器的底部出口经过滤循环泵62加压后进入过滤器63除去催化剂，得到的滤清液返回蒸发分离器61上部的蒸发空间，并在外部通入蒸汽的加热下蒸发分离得到二甲基甲酰胺气体，分离出来的其他进入后续精馏系统进行进一步精制回收。

蒸发过滤系统60包括独立设置的两套，产品采出管线35包括分别与两套蒸发过滤系统60相对应的两条，每条产品采出管线35分别连接在循环物料主管33上。

通过两套独立运行的蒸发过滤系统60，能够有效构成两路过滤，结合对应的两套循环系统30，能够形成两套循环系统30及蒸发过滤系统60分别互为备用的运行模式，减少装置的故障停车，并将蒸发过滤系统60对装置的正常运行干扰降低至最低。

需要重点指出的是，通过在现有立式反应塔的底部设置卧式塔釜，能够有效提高了反应效率，并通过对塔釜的分区实现了循环系统30及蒸发过滤系统60的互为备用，从最大程度上保证了二甲基甲酰胺合成反应的正常进行。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。