CN109136086A - 一种酶法制乙酰丙酸酯类的装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种酶法制乙酰丙酸酯类的装置，包括反应罐、电动机和搅拌轴，所述反应罐底部设置有出料管，所述反应罐顶部设置有进料管，所述电动机安装于所述反应罐顶部中心处，所述电动机与所述搅拌轴通过联轴器连接：本发明通过在所述反应罐外侧加装内设螺旋水浴铜管的水浴箱，通过螺旋水浴铜管可快速对反应罐进行加热，提高反应罐的加热效率，并且依靠其高导热效率，提高对反应温度控制的便捷度；通过所述反射镜对反应罐内部反应状态的反射，可通过密封观察窗对反应罐内部进行观察，提高反应观察的便捷度；通过在反应罐底部安装的两组超声扩散装置，配合搅拌轴，可对反应物进行快速分散混合，进一步提高乙酰丙酸酯类的反应效率。

Description

一种酶法制乙酰丙酸酯类的装置

技术领域

本发明涉及化工设备技术领域，具体涉及一种酶法制乙酰丙酸酯类的装置。

背景技术

乙酰丙酸酯分子内包含羰基、酯基和α氢，具有很好反应活性，可进行氧化、还原、取代、聚合、加成等各种反应，是一种在涂料、香料、食品和医药等行业具有广泛应用前景的重要平台化合物。

目前，乙酰丙酸酯的生产方法主要有四条途径：乙酰丙酸酯化法、糠醇醇解法、5-氯甲基糠醛醇解法和生物质醇解法。

乙酰丙酸酯化法反应条件温和，收率较高，但因原料乙酰丙酸价格昂贵，致使该法生产乙酰丙酸酯成本偏高。糠醇醇解法是由糠醛加氢获得糠醇，然后糠醇醇解得到乙酰丙酸乙酯，此法多步反应，涉及高压加氢，因而工艺复杂，设备要求高，限制了此路径的发展。5-氯甲基糠醛醇解法的原料5-氯甲基糠醛的制备过程中需要浓盐酸的参与，对设备腐蚀严重，同时，卤素需要在生成产物乙酰丙酸酯中脱除，增加了物耗和环境压力，这都阻碍了该路径的大规模应用。生物质醇解法，即加酶反应法，原料来源广泛，工艺简单，是目前生产乙酰丙酸酯较具有发展前景的路径。

本申请人发现现有技术中至少存在以下技术问题：现有的酶法制取乙酰丙酸酯时，为了保证生物酶的活性，需要对原料进行水浴加热，现有的反应釜水浴加热只能通过将反应腔置于水浴内，通过对水浴的恒温控制，进行反应催化，由于反应腔通常体积较大，水浴难以保证反应腔的均匀受热，且在反应过程中，仅能够通过设置于反应装置顶部的观察镜进行反应的观察，使用不便。

发明内容

本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种酶法制乙酰丙酸酯类的装置，以解决现有技术中现有的酶法制取乙酰丙酸酯时，为了保证生物酶的活性，需要对原料进行水浴加热，现有的反应釜水浴加热只能通过将反应腔置于水浴内，通过对水浴的恒温控制，进行反应催化，由于反应腔通常体积较大，水浴难以保证反应腔的均匀受热，且在反应过程中，仅能够通过设置于反应装置顶部的观察镜进行反应的观察，使用不便等技术问题。本发明提供的诸多技术方案中优选的技术方案具有：能够通过在反应罐外侧加装螺旋水浴加热的水浴箱，提高反应罐的受热效率，并且通过反射观察罐内的反应状态，提高了反应的观察便捷度等技术效果，详见下文阐述。

为实现上述目的，本发明提供了以下技术方案：

本发明提供的一种酶法制乙酰丙酸酯类的装置，包括反应罐、电动机和搅拌轴，所述反应罐底部设置有出料管，所述反应罐顶部设置有进料管，所述电动机安装于所述反应罐顶部中心处，所述电动机与所述搅拌轴通过联轴器连接，所述反应罐外侧设置有水浴箱，所述水浴箱与所述反应罐外壁紧密配合，所述水浴箱内部安装有紧贴所述反应罐外壁的螺旋水浴铜管，所述螺旋水浴铜管螺旋缠绕在所述反应罐外壁上，所述反应罐内侧底部安装有两组超声扩散装置；

所述螺旋水浴铜管上端设置有延伸出所述水浴箱的进水接口管，所述螺旋水浴铜管下方设置有延伸出所述水浴箱的出水接口管；

所述电动机一侧的所述反应罐顶部安装有通过光线反射观察所述反应罐内部状态的观察装置，所述观察装置与所述反应罐顶部密封配合；

所述搅拌轴包括轴体、蝴蝶轴和提升旋叶，所述蝴蝶轴工设置有两组，且两组所述蝴蝶轴在所述轴体上的间距为所述轴体长度的1/3，所述提升旋叶位于所述轴体下端。

采用上述一种酶法制乙酰丙酸酯类的装置，所述螺旋水浴铜管的进出水接口端连接外部水浴加热设备，通过水浴用水在所述螺旋水浴铜管内部的流动，可将热量传导至所述反应罐外壁，进而对所述反应罐进行预热，向所述反应罐内部加装反应物料，而后开启所述超声扩散装置和所述电动机，通过对反应物料的超声扩撒配合所述蝴蝶轴和所述提升旋叶的配合，可对物料进行快速混合，从而增加生物酶与反应物料的接触效率，进而提高反应效率，反应过程中，通过所述密封观察窗可对所述反射镜进行观察，从而对反应状态进行观察记录，反应完成后，物料经所述出水管排出。

作为优选，所述电动机下方安装有电机座，所述电机座底部通过螺栓与所述反应罐顶部固定配合。

作为优选，所述超声扩散装置包括超声振动装置和防护壳，所述防护壳与所述反应罐内壁密封配合，所述超声振动装置位于所述防护壳内部。

作为优选，所述防护壳与所述反应罐内壁相接处均为弧形角过渡。

作为优选，所述观察装置由观察筒、反射镜和密封观察窗组成，所述观察筒与所述反应罐顶部紧密配合，所述反射镜与所述密封观察窗配合后用于对反应罐内部进行观察。

作为优选，所述观察镜筒底部安装有密封配合所述反应罐的连接法兰。

作为优选，所述密封观察窗上胶封固定由钢化玻璃板。

作为优选，所述反射镜粘接固定在观察镜筒内部的拐角处。

作为优选，所述螺旋水浴铜管与所述反应罐的相接处涂覆有均匀的导热硅脂。

有益效果在于：1、本发明通过在所述反应罐外侧加装内设螺旋水浴铜管的水浴箱，通过螺旋水浴铜管可快速对反应罐进行加热，提高反应罐的加热效率，并且依靠其高导热效率，提高对反应温度控制的便捷度；

2、通过所述反射镜对反应罐内部反应状态的反射，可通过密封观察窗对反应罐内部进行观察，提高反应观察的便捷度；

3、通过在反应罐底部安装的两组超声扩散装置，配合搅拌轴，可对反应物进行快速分散混合，进一步提高乙酰丙酸酯类的反应效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明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简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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。

图1是本发明的内部结构示意图；

图2是本发明搅拌轴的结构示意图；

图3是本发明超声扩散装置的结构示意图；

图4是本发明螺旋水浴铜管的结构示意图；

图5是本发明观察装置的内部结构示意图。

附图标记说明如下：

1、反应罐；101、出料管；2、水浴箱；3、螺旋水浴铜管；301、进水接口管；302、出水接口管；4、搅拌轴；401、轴体；402、蝴蝶轴；403、提升旋叶；5、电动机；501、电机座；6、观察装置；601、观察镜筒；602、反射镜；603、密封观察窗；604、连接法兰；7、超声扩散装置；701、超声振动装置；702、防护壳。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。

参见图1-图5所示，本发明提供了一种酶法制乙酰丙酸酯类的装置，包括反应罐1、电动机5和搅拌轴4，反应罐1底部设置有出料管101，反应罐1顶部设置有进料管，电动机5安装于反应罐1顶部中心处，电动机5与搅拌轴4通过联轴器连接，反应罐1外侧设置有水浴箱2，水浴箱2与反应罐1外壁紧密配合，水浴箱2内部安装有紧贴反应罐1外壁的螺旋水浴铜管3，螺旋水浴铜管3螺旋缠绕在反应罐1外壁上，反应罐1内侧底部安装有两组超声扩散装置7，超声扩散装置7通过对物料发射超声不，通过超声振动，提高物料的混合效率；

螺旋水浴铜管3上端设置有延伸出水浴箱2的进水接口管301，螺旋水浴铜管3下方设置有延伸出水浴箱2的出水接口管302；

电动机5一侧的反应罐1顶部安装有通过光线反射观察反应罐1内部状态的观察装置6，观察装置6与反应罐1顶部密封配合；

搅拌轴4包括轴体401、蝴蝶轴402和提升旋叶403，蝴蝶轴402工设置有两组，且两组蝴蝶轴402在轴体401上的间距为轴体401长度的1/3，提升旋叶403位于轴体401下端，在轴体401旋转过程中，提升旋叶403将物料向上提起，增加物料在反应罐1内部的移动范围，在提升过程中，经过两组蝴蝶桨，可对提升的物料进行分散搅拌，提高物料的反应效率。

作为可选的实施方式，电动机5下方安装有电机座501，电机座501底部通过螺栓与反应罐1顶部固定配合，如此设置，可便于电动机5的安装，且提高电动机5安装的稳定性；

超声扩散装置7包括超声振动装置701和防护壳702，防护壳702与反应罐1内壁密封配合，超声振动装置701位于防护壳702内部，如此设置，可对超声振动装置701进行密封；

防护壳702与反应罐1内壁相接处均为弧形角过渡，如此设置，可消除物料在防护壳702与反应罐1内壁之间的蓄积；

观察装置6由观察筒、反射镜602和密封观察窗603组成，观察筒与反应罐1顶部紧密配合，反射镜602与密封观察窗603配合后用于对反应罐1内部进行观察；

观察镜筒601底部安装有密封配合反应罐1的连接法兰604，如此设置，可便于观察镜筒601的安装，且能够提高观察镜筒601的安装紧密度；

密封观察窗603上胶封固定由钢化玻璃板，如此设置，可提高密封观察窗603的结构强度；

反射镜602粘接固定在观察镜筒601内部的拐角处；

螺旋水浴铜管3与反应罐1的相接处涂覆有均匀的导热硅脂，如此设置，可便于螺旋水浴铜管3与反应罐1之间的热量传输。

采用上述结构，螺旋水浴铜管3的进出水接口端连接外部水浴加热设备，通过水浴用水在螺旋水浴铜管3内部的流动，可将热量传导至反应罐1外壁，进而对反应罐1进行预热，向反应罐1内部加装反应物料，而后开启超声扩散装置7和电动机5，通过对反应物料的超声扩撒配合蝴蝶轴402和提升旋叶403的配合，可对物料进行快速混合，从而增加生物酶与反应物料的接触效率，进而提高反应效率，反应过程中，通过密封观察窗603可对反射镜602进行观察，从而对反应状态进行观察记录，反应完成后，物料经出水管排出；

通过在反应罐1外侧加装内设螺旋水浴铜管3的水浴箱2，通过螺旋水浴铜管3可快速对反应罐1进行加热，提高反应罐1的加热效率，并且依靠其高导热效率，提高对反应温度控制的便捷度；

通过反射镜602对反应罐1内部反应状态的反射，可通过密封观察窗603对反应罐1内部进行观察，提高反应观察的便捷度；

通过在反应罐1底部安装的两组超声扩散装置7，配合搅拌轴4，可对反应物进行快速分散混合，进一步提高乙酰丙酸酯类的反应效率。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种酶法制乙酰丙酸酯类的装置，包括反应罐(1)、电动机(5)和搅拌轴(4)，所述反应罐(1)底部设置有出料管(101)，所述反应罐(1)顶部设置有进料管，所述电动机(5)安装于所述反应罐(1)顶部中心处，所述电动机(5)与所述搅拌轴(4)通过联轴器连接，其特征在于：所述反应罐(1)外侧设置有水浴箱(2)，所述水浴箱(2)与所述反应罐(1)外壁紧密配合，所述水浴箱(2)内部安装有紧贴所述反应罐(1)外壁的螺旋水浴铜管(3)，所述螺旋水浴铜管(3)螺旋缠绕在所述反应罐(1)外壁上，所述反应罐(1)内侧底部安装有两组超声扩散装置(7)；

所述螺旋水浴铜管(3)上端设置有延伸出所述水浴箱(2)的进水接口管(301)，所述螺旋水浴铜管(3)下方设置有延伸出所述水浴箱(2)的出水接口管(302)；

所述电动机(5)一侧的所述反应罐(1)顶部安装有通过光线反射观察所述反应罐(1)内部状态的观察装置(6)，所述观察装置(6)与所述反应罐(1)顶部密封配合；

所述搅拌轴(4)包括轴体(401)、蝴蝶轴(402)和提升旋叶(403)，所述蝴蝶轴(402)工设置有两组，且两组所述蝴蝶轴(402)在所述轴体(401)上的间距为所述轴体(401)长度的1/3，所述提升旋叶(403)位于所述轴体(401)下端。

2.根据权利要求1所述一种酶法制乙酰丙酸酯类的装置，其特征在于：所述电动机(5)下方安装有电机座(501)，所述电机座(501)底部通过螺栓与所述反应罐(1)顶部固定配合。

3.根据权利要求2所述一种酶法制乙酰丙酸酯类的装置，其特征在于：所述超声扩散装置(7)包括超声振动装置(701)和防护壳(702)，所述防护壳(702)与所述反应罐(1)内壁密封配合，所述超声振动装置(701)位于所述防护壳(702)内部。

4.根据权利要求3所述一种酶法制乙酰丙酸酯类的装置，其特征在于：所述防护壳(702)与所述反应罐(1)内壁相接处均为弧形角过渡。

5.根据权利要求4所述一种酶法制乙酰丙酸酯类的装置，其特征在于：所述观察装置(6)由观察筒、反射镜(602)和密封观察窗(603)组成，所述观察筒与所述反应罐(1)顶部紧密配合，所述反射镜(602)与所述密封观察窗(603)配合后用于对反应罐(1)内部进行观察。

6.根据权利要求5所述一种酶法制乙酰丙酸酯类的装置，其特征在于：所述观察镜筒(601)底部安装有密封配合所述反应罐(1)的连接法兰(604)。

7.根据权利要求6所述一种酶法制乙酰丙酸酯类的装置，其特征在于：所述密封观察窗(603)上胶封固定由钢化玻璃板。

8.根据权利要求7所述一种酶法制乙酰丙酸酯类的装置，其特征在于：所述反射镜(602)粘接固定在观察镜筒(601)内部的拐角处。

9.根据权利要求8所述一种酶法制乙酰丙酸酯类的装置，其特征在于：所述螺旋水浴铜管(3)与所述反应罐(1)的相接处涂覆有均匀的导热硅脂。