一種雙氧水制備環(huán)氧丙烷的反應(yīng)與分離裝置制造方法
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型涉及一種利用雙氧水制備環(huán)氧丙烷的反應(yīng)與分離裝置。包括反應(yīng)釜，反應(yīng)釜內(nèi)設(shè)有物料分布器、攪拌器、金屬膜過(guò)濾器，反應(yīng)釜外壁設(shè)有夾套或外盤(pán)管式換熱器，反應(yīng)釜底端的物料出口依次通過(guò)管道與循環(huán)泵、一級(jí)換熱器、加料混合反應(yīng)器、二級(jí)換熱器、靜態(tài)混合器相連，靜態(tài)混合器通過(guò)管道與循環(huán)物料進(jìn)口相連。金屬膜過(guò)濾器在反應(yīng)釜內(nèi)以雙層或單層膜堆方式布置，每層有1～10組膜堆均勻分布在反應(yīng)釜內(nèi)同一平面內(nèi)，金屬膜過(guò)濾器中金屬膜的過(guò)濾精度為0.05～5μm。本實(shí)用新型采用漿態(tài)床反應(yīng)器，原料從反應(yīng)釜外部的加料混合反應(yīng)器中加入，雙氧水轉(zhuǎn)化率高，提高了環(huán)氧丙烷選擇性和反應(yīng)的效率，反應(yīng)穩(wěn)定安全。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種雙氧水制備環(huán)氧丙烷的反應(yīng)與分離裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種化學(xué)反應(yīng)裝置，特別是一種雙氧水制備環(huán)氧丙烷的反應(yīng)與分離裝置，屬于化學(xué)工程【技術(shù)領(lǐng)域】。

【背景技術(shù)】
[0002]環(huán)氧丙烷是除聚丙烯和丙烯腈外的第三大丙烯衍生物，是重要的基本有機(jī)化工合成原料，主要用于生產(chǎn)聚醚、丙二醇等，是產(chǎn)量?jī)H次于聚丙烯和丙烯腈的第三大丙烯類(lèi)衍生物?，F(xiàn)有技術(shù)中，制備環(huán)氧丙烷的方法主要有氯醇法、共氧化法和雙氧水法。氯醇化法通過(guò)次氯酸與丙烯反應(yīng)生成氯丙醇，氯丙醇與氫氧化鈣乳液發(fā)生皂化反應(yīng)從而生成環(huán)氧丙烷。共氧化法又稱(chēng)哈康法，包括異丁烷共氧化法和乙苯共氧化法2種，分別由異丁烷或乙苯與丙烯進(jìn)行共氧化反應(yīng)，生成叔丁醇或苯乙烯，同時(shí)聯(lián)產(chǎn)環(huán)氧丙烷，但是工藝流程長(zhǎng)，對(duì)反應(yīng)條件和設(shè)備的要求苛刻，建設(shè)資本高的同時(shí)，只有一種產(chǎn)量較少的聯(lián)產(chǎn)產(chǎn)品，而且污水含
(1)0也比較高，處理費(fèi)用約占總投資的10%。雙氧水氧化法是一種新型的環(huán)氧丙烷生產(chǎn)方法，該工藝生產(chǎn)過(guò)程中只生成環(huán)氧丙烷和水，工藝流程簡(jiǎn)單，產(chǎn)品收率高，沒(méi)有其他聯(lián)產(chǎn)品，基本無(wú)污染，屬于環(huán)境友好的清潔生產(chǎn)系統(tǒng)。
[0003]傳統(tǒng)生產(chǎn)環(huán)氧丙烷的設(shè)備為固定床反應(yīng)器，又稱(chēng)為填充床反應(yīng)器，通過(guò)將催化劑18-1顆粒均勻堆積在反應(yīng)器床內(nèi)，形成一層催化床層，床層固定不動(dòng)，物料進(jìn)入反應(yīng)器后，在堆積在反應(yīng)器內(nèi)表面的催化劑的催化下，進(jìn)行反應(yīng)生成環(huán)氧丙烷。雖然固定床反應(yīng)器操作簡(jiǎn)單，催化劑不易磨損，但是由于催化劑床層靜止不動(dòng)，相應(yīng)的也會(huì)出現(xiàn)一些缺陷，如反應(yīng)溫度不易控制，尤其是對(duì)于放熱反應(yīng)，經(jīng)常有“熱點(diǎn)”和“飛溫”的存在，對(duì)設(shè)備造成損害的同時(shí)，導(dǎo)致反應(yīng)不能順利進(jìn)行，還有物料與催化劑的接觸時(shí)間和面積小，雙氧水的轉(zhuǎn)化率低，同時(shí)催化劑的顆粒度和再生問(wèn)題，一樣制約固定床反應(yīng)器的使用。為此，對(duì)現(xiàn)有的環(huán)氧丙烷生產(chǎn)裝置進(jìn)行改進(jìn)，具有積極意義。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本實(shí)用新型的目的在于提供一種雙氧水制備環(huán)氧丙烷的反應(yīng)與分離裝置，適用于雙氧水法制備環(huán)氧丙烷的改進(jìn)工藝。
[0005]本實(shí)用新型解決其技術(shù)問(wèn)題采取的技術(shù)方案是這樣的。一種雙氧水制備環(huán)氧丙烷的反應(yīng)與分離裝置，包括反應(yīng)釜，反應(yīng)釜內(nèi)設(shè)有攪拌器，反應(yīng)釜內(nèi)上部設(shè)有物料分布器，反應(yīng)釜內(nèi)下部設(shè)有金屬膜過(guò)濾器，金屬膜過(guò)濾器以膜堆方式布置在同一平面內(nèi)，反應(yīng)釜下側(cè)部設(shè)有反應(yīng)產(chǎn)物環(huán)氧丙烷清液出口，環(huán)氧丙烷清液出口與金屬膜過(guò)濾器相連通，反應(yīng)釜底端部設(shè)有循環(huán)物料出口，反應(yīng)釜頂部設(shè)有物料進(jìn)口、催化劑進(jìn)口，反應(yīng)釜外壁設(shè)有夾套或盤(pán)管式換熱器，反應(yīng)釜底端的物料出口通過(guò)管道依次連接循環(huán)泵、一級(jí)換熱器、加料混合反應(yīng)器、二級(jí)換熱器、靜態(tài)混合器，靜態(tài)混合器通過(guò)管道與反應(yīng)釜頂部的物料進(jìn)口相連。
[0006]加料混合反應(yīng)器上方的二級(jí)換熱器的使用可避免反應(yīng)產(chǎn)生飛溫，使反應(yīng)過(guò)程穩(wěn)定安全。
[0007]本實(shí)用新型中，反應(yīng)釜采用漿態(tài)床反應(yīng)釜。
[0008]本實(shí)用新型中，攪拌器采用變頻調(diào)速控制轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)速范圍為0?15011)111，優(yōu)選的130 印!!!。
[0009]本實(shí)用新型中，物料分布器采用環(huán)形管式，環(huán)形管道上開(kāi)有分布孔。
[0010]反應(yīng)釜內(nèi)的金屬膜過(guò)濾器可以分兩層或單層方式布置，每層有1?10組膜堆均勻分布在同一平面內(nèi)，膜堆由與反應(yīng)釜內(nèi)壁固定的支撐板支撐固定，每個(gè)膜堆由若干個(gè)金屬膜組成，每個(gè)金屬膜的滲透?jìng)?cè)通過(guò)管道匯集在一起構(gòu)成清液管道，清液管道與反應(yīng)釜下側(cè)壁的反應(yīng)產(chǎn)物環(huán)氧丙烷清液出口相連通，金屬膜過(guò)濾器過(guò)濾精度為0.05?5 4 I
[0011]加料混合反應(yīng)器上設(shè)有三個(gè)加料口，分別用于加入丙烯、雙氧水和甲醇，原料對(duì)應(yīng)的加料口是任選的，亦可相互變換加料口。
[0012]本實(shí)用新型取得的有益效果是:采用漿態(tài)床反應(yīng)器，催化劑與原料接觸面積大，接觸充分，雙氧水轉(zhuǎn)化率高，環(huán)氧丙烷選擇性高。采用外置進(jìn)料混合反應(yīng)，原料從反應(yīng)釜外部的加料混合反應(yīng)器中加入，使其在進(jìn)入反應(yīng)釜之前就進(jìn)行混合，縮短原料在反應(yīng)釜內(nèi)的混合時(shí)間，增加了原料的反應(yīng)時(shí)間，提高了反應(yīng)的效率。采用循環(huán)反應(yīng)裝置及催化劑定期補(bǔ)力口，避免了催化劑的定期更換，提高了催化劑的利用率，從而提高了生產(chǎn)效率。在反應(yīng)釜外壁上的夾套或者外盤(pán)管式換熱器以及反應(yīng)釜外部管道上的換熱器實(shí)現(xiàn)了反應(yīng)熱的再利用，控制了反應(yīng)的溫度，使反應(yīng)穩(wěn)定安全，同時(shí)避免了 “飛溫”對(duì)反應(yīng)釜的損害。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0013]圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0014]圖2是反應(yīng)釜內(nèi)金屬膜過(guò)濾器堆放俯視圖。
[0015]圖中標(biāo)號(hào)含義如下:
[0016]1、反應(yīng)釜 2、夾套或盤(pán)管式換熱器 3、金屬膜過(guò)濾器4、反應(yīng)產(chǎn)物清液出口5、攪拌器6、循環(huán)物料出口 7、循環(huán)泵 8、換熱器 9、加料混合反應(yīng)器 10、11、12、加料口 13、二級(jí)換熱器14、靜態(tài)混合器15、循環(huán)物料進(jìn)口 16、物料分布器17、催化劑進(jìn)口。

【具體實(shí)施方式】
[0017]下面結(jié)合附圖以及附圖給出的具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步描述。
[0018]如圖1所示，一種雙氧水制備環(huán)氧丙烷的反應(yīng)與分離裝置，包括反應(yīng)釜1，反應(yīng)釜1采用漿態(tài)床反應(yīng)器，反應(yīng)釜1外壁設(shè)有盤(pán)管式換熱器2，反應(yīng)釜1內(nèi)設(shè)有攪拌器5，攪拌器采用變頻調(diào)速控制轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)速范圍為0?15011)111，一般轉(zhuǎn)速控制在130印!!!左右。反應(yīng)釜1內(nèi)上部通過(guò)支架支撐固定有環(huán)形管式物料分布器16，物料分布器環(huán)形管道上開(kāi)有分布孔，垂直的進(jìn)料管道下端與水平的物料分布器環(huán)形管道相通。反應(yīng)釜1內(nèi)下部設(shè)有金屬膜過(guò)濾器3，金屬膜過(guò)濾器3為兩層布置，每一層由4組膜堆均勻分布在釜內(nèi)同一平面內(nèi)，金屬膜過(guò)濾器膜堆由與反應(yīng)釜內(nèi)壁固定的支撐板支撐固定，每個(gè)膜堆由若干個(gè)金屬膜組成，每個(gè)金屬膜的滲透?jìng)?cè)通過(guò)管道匯集在一起構(gòu)成清液管道，清液管道與反應(yīng)爸1下側(cè)壁的反應(yīng)產(chǎn)物清液出口 4相通(見(jiàn)圖2\金屬膜過(guò)濾器3過(guò)濾精度為0.05?5^ 0，一般過(guò)濾精度為3^111可滿(mǎn)足工藝需要。反應(yīng)釜底部設(shè)有循環(huán)物料出口 6，反應(yīng)釜頂部設(shè)有循環(huán)物料進(jìn)口 15、催化劑進(jìn)口 17，反應(yīng)釜1底端部的物料出口 6通過(guò)管道依次連接循環(huán)泵7、一級(jí)換熱器8、加料混合反應(yīng)器9、二級(jí)換熱器13、靜態(tài)混合器14，靜態(tài)混合器14通過(guò)管道與反應(yīng)釜1頂部的循環(huán)物料進(jìn)口 15相連。加料混合反應(yīng)器上部設(shè)有二級(jí)換熱器，二級(jí)換熱器的使用可避免反應(yīng)產(chǎn)生飛溫，使反應(yīng)過(guò)程穩(wěn)定安全。加料混合反應(yīng)器9設(shè)有3個(gè)加料口 10、11和12，分別加入丙烯、雙氧水和甲醇，根據(jù)工藝設(shè)計(jì)，三個(gè)加料口與三種原料可以互換。
[0019]本實(shí)用新型中，循環(huán)泵7、換熱器8和13、靜態(tài)混合器14、金屬膜過(guò)濾器3等可從市場(chǎng)購(gòu)得，為公知結(jié)構(gòu)。
[0020]本實(shí)用新型的工作原理是這樣的:向反應(yīng)釜1內(nèi)加入催化劑13-1分子篩、雙氧水、丙烯和甲醇，建立循環(huán)，控制反應(yīng)釜1內(nèi)的壓力為0.3?2.01%，溫度為40?601，開(kāi)啟攪拌器5和循環(huán)泵7，控制攪拌器5的轉(zhuǎn)速為0?150印111，向反應(yīng)釜1內(nèi)定期補(bǔ)加催化劑13-1分子篩，向加料混合反應(yīng)器9中連續(xù)加入丙烯、雙氧水和甲醇，在加料混合反應(yīng)器9中，雙氧水和丙烯在溶劑甲醇和催化劑存在下進(jìn)行反應(yīng)，在反應(yīng)釜1內(nèi)的上半部，反應(yīng)結(jié)束，得到目標(biāo)產(chǎn)物環(huán)氧丙烷，其中雙氧水的轉(zhuǎn)化率在? 96%，環(huán)氧丙烷的選擇性? 95%。在反應(yīng)釜1內(nèi)下半部，在一定的壓力下，混合物經(jīng)過(guò)濾精度為0.05?59 0的金屬膜過(guò)濾器分離，滲出的環(huán)氧丙烷清液由出口 4滲出，催化劑被截留在反應(yīng)釜1內(nèi)，經(jīng)由反應(yīng)釜1底部的循環(huán)物料出口 6、循環(huán)泵7、一級(jí)換熱器8進(jìn)入加料混合反應(yīng)器9內(nèi)，與連續(xù)加入加料混合反應(yīng)器9中的丙烯、雙氧水和甲醇混合，后經(jīng)二級(jí)換熱器13、靜態(tài)混合器14及管道返回到反應(yīng)釜1內(nèi)實(shí)現(xiàn)循環(huán)反應(yīng)和分離連續(xù)進(jìn)行。
【權(quán)利要求】
1.一種雙氧水制備環(huán)氧丙烷的反應(yīng)與分離裝置，包括反應(yīng)釜(I)，反應(yīng)釜(I)外壁設(shè)有夾套或盤(pán)管式換熱器(2)，反應(yīng)釜(I)內(nèi)設(shè)有攪拌器(5)，反應(yīng)釜(I)內(nèi)上部通過(guò)支架支撐固定有物料分布器(16),其特征在于:反應(yīng)爸(I)內(nèi)下部設(shè)有金屬膜過(guò)濾器(3),金屬膜過(guò)濾器(3)以膜堆方式均勻分布在同一平面內(nèi)，金屬膜過(guò)濾器膜堆由與反應(yīng)釜內(nèi)壁固定的支撐板支撐固定，反應(yīng)釜(I)下側(cè)部設(shè)有反應(yīng)產(chǎn)物清液出口(4)，反應(yīng)產(chǎn)物清液出口(4)與金屬膜過(guò)濾器(3)連通，反應(yīng)釜底端部設(shè)有循環(huán)物料出口(6)，反應(yīng)釜頂部設(shè)有循環(huán)物料進(jìn)口(15),催化劑進(jìn)口( 17)，反應(yīng)釜(I)底端部的物料出口(6)通過(guò)管道依次連接循環(huán)泵(7)、一級(jí)換熱器(8)、加料混合反應(yīng)器(9)、二級(jí)換熱器(13)、靜態(tài)混合器(14)，靜態(tài)混合器(14)通過(guò)管道與反應(yīng)釜(I)頂部的循環(huán)物料進(jìn)口( 15)相連，加料混合反應(yīng)器(9)設(shè)有加料口( 10)、(11)和(12)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的反應(yīng)與分離裝置，其特征在于攪拌器(5)為變頻調(diào)速控制轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)速范圍O?150rpm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的反應(yīng)與分離裝置，其特征在于物料分布器(16)為環(huán)形管式，環(huán)形管道上開(kāi)有分布孔。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的反應(yīng)與分離裝置，其特征在于反應(yīng)釜(I)內(nèi)的金屬膜過(guò)濾器(3)為兩層或單層方式布置，每層有I?10組膜堆均勻分布在同一平面內(nèi)，每個(gè)膜堆由若干個(gè)金屬膜組成，每個(gè)金屬膜的滲透?jìng)?cè)通過(guò)管道匯集在一起構(gòu)成清液管道。
【文檔編號(hào)】C07D303/04GK204107486SQ201420598433
【公開(kāi)日】2015年1月21日 申請(qǐng)日期:2014年10月16日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月16日
【發(fā)明者】高文杲, 金作宏, 王海東, 張玉新 申請(qǐng)人:河北美邦工程科技有限公司