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丙醛空气氧化制备丙酸的连续化生产方法及装置制造方法及图纸

技术编号:12740696 阅读:224 留言:0更新日期:2016-01-21 02:23
本发明专利技术涉及一种丙醛空气氧化制备丙酸的连续化生产方法及装置;丙醛通过一级氧化反应器底部液相入口进入反应器,与一部分压缩空气接触混合,将原料中大部分丙醛通过氧化反应转化为丙酸,含有少量丙醛的一级氧化产物继续进入二级或多级氧化反应器,与压缩空气继续进行氧化反应,最终生成高纯度的丙酸产品。装置为两台或多台串联的氧化反应器,氧化反应器顶部分别设置冷凝器,氧化反应器之间设置气相管线和回流管线进行连接;在氧化反应器后,设置尾气处理装置,冷凝器和尾气处理装置之间设置气相管线进行连接。本方法反应条件温和,产品产率高,产品质量好,丙醛的转化率大于98.5%,丙酸的选择性大于97.5%,产品纯度大于99.5%。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术是一项W丙醒和空气为原料,通过连续氧化反应制备丙酸的生产工艺;特 别是设及一种丙醒空气氧化制备丙酸的连续化生产方法及装置。
技术介绍
丙酸是具有强烈刺激性气味的无色透明液体,可与水、乙醇、乙酸、氯仿及其他有 机酸互溶,可用W制备丙酸盐、醋、酷氯、酷胺和酸酢等。丙酸的醋类是重要的溶剂和香料, 丙酷氯和丙酸的酸酢是重要的农药、医药中间体。丙酸及其衍生产品已被广泛应用于农业、 轻纺、食品、医药等行业中,并且其用途正在不断扩大,消费量呈逐年递增的趋势。 目前,可工业化的丙酸生产方法有雷佩法、丙醒氧化法和轻油氧化制醋酸副产丙 酸3种。运其中,W丙醒氧化法工艺最为成熟,是现在世界上生产丙酸最主要的生产方法。 丙醒和氧气或空气容易发生气液相氧化反应,主要发生的反应有: 阳0化]主反应:邸3邸2邸0+0.5〇2一CH3CH2COOH; 副反应:邸3邸2(:册巧〇2-CH3COOH+CO2+H2O;2CH3CH2CHO+O2一2CH3CH3+CO2+CO;2CH3CH2C册+〇2一CH3CH2COCH2CH3+CO+肥0 等 在过量氧气存在的情况下,丙醒容易氧化为乙酸等副产物,从而降低了丙酸产品 的选择性和收率,运就需要优化反应条件,达到抑制副反应发生目的,提高产品收率。 专利CN1262529介绍了一种丙醒氧化制备丙酸的催化剂及其方法。该方法特点是 在氧气或空气氧化丙醒合成丙酸过程中,加入丙酸盐、醋酸盐或环氧酸盐与憐酸所组合的 络合催化剂,具有催化剂活性高,反应压力及溫度低,反应时间短,选择性高、产品质量好等 优点,其丙醒的转化率、丙酸的选择性及收率分别达到95%、97%和92%,比该专利中提及 的常规方法提高的幅度不大。该方法是采用间歇方式合成丙酸,不利于大规模的工业化应 用。尽管催化剂成本有限,但催化剂的加入会使工艺变得更为复杂,后处理工序的繁琐和成 本的提局是显而易见的。 专利CN1308281是在专利CN1262529基础上的改进和提高,提出了一个连续化的 丙酸生产方法,并提出了一种塔式反应器的设计形式。该专利技术中依然使用金属盐类的催化 剂,加入量为原料丙醒重量的0. 05%~0. 3%,而丙醒转化率、丙酸的选择性和收率分别与 原专利技术相比没有提高。 专利CN1277801C介绍了一种W丙醒为原料制备丙酸的方法。该方法W丙醒或丙 醒与其他溶剂(醋酸、丙酸、正下酸、异下酸等)为原料,W氧气、空气或氧气与对反应生成 的惰性的气体混合物为氧化剂,在无催化剂条件下进行反应,得到高选择性的丙酸产品。反 应在鼓泡塔或反应蓋中进行,反应溫度10~90°C,反应压力0. 1~1.OMPa。该方法采用外 循环换热的方式移除反应热,增加了流程的复杂性,由于外循环量很大(一般为进料量的 20倍W上),增加的能耗也很可观。该专利提出的较好的氧醒摩尔比为0. 55~0. 90 :1,如 此高的氧醒摩尔比在空气为氧化剂的情况下是不安全的。
技术实现思路
根据上述的
技术介绍
介绍,可W看到,丙醒氧化制备丙酸工艺可分为采用催化剂 和不采用催化剂的不同方法。有催化剂反应速度快,但工艺复杂,无催化剂条件下的工艺流 程更为简单,可省去催化剂回收处理单元,在此基础上,若能获得高纯度的丙酸产品,并且 具有较高的丙醒转化率,丙酸选择性及收率,将是一种更适合工业化推广的生产工艺。 根据氧气来源的不同,丙醒氧化制备丙酸的方法又分为纯氧氧化法和空气氧化 法。 纯氧氧化法反应溫度、压力较低,反应转化率较高,尾气排放量少,无需回收尾气 中的原料及产品,但反应液中过氧化物浓度相对较高,选择性较差,反应过程中一般需要使 用催化剂,用W降低过氧化物浓度。与此同时,因为催化剂的加入,流程中还设置有催化剂 回收的相应装置。 与纯氧氧化法相比,空气氧化法反应溫度和反应压力较高,过氧化物分解速率快, 同时反应的选择性较高。空气氧化反应过程中可W不使用催化剂,流程简单。和纯氧相比 压缩空气的价格更为低廉,工艺的经济性更好。但因为使用的气源为空气,其中会有较大比 例的惰性气体,所W尾气排放量较大,需要在流程中设置专口的尾气处理单元对尾气中的 丙醒、丙酸等有机物进行回收。 丙醒氧化生成丙酸反应属于强放热反应,如何将运部分热量及时移出反应器,也 是工业化生产需要解决的问题之一,通过反应物料的大量外循环,用外置式的换热器冷却 循环物料,并不是最优的换热方式,还会加剧反应器内部的返混程度,造成反应器局部氧醒 比的不均匀,容易增加副产物的生成而造成丙酸收率的下降。 对于连续反应过程,由于反应器内部物料的返混会使反应物的停留时间变得不再 均一,也会造成反应转化率的降低,采用多级反应器串联的方式可W有效降低反应物的返 混程度,提高反应效率。同时空气在各级反应器分段加入,既有利于控制适宜的氧醒比,又 容易保证尾气中氧浓度一直控制在安全范围W内,对提高工艺的本质安全性非常有利。 本专利技术拟在解决现有技术的不足之处,在不使用催化剂的条件下,提供一种连续 化的丙酸生产方法和装置。本方法工艺流程简单,反应条件溫和,反应转化率和产品选择性 都很高,且环境污染小,工艺本质安全性高,非常适合工业化大规模生产的应用。 本专利技术的技术方案如下: 一种丙醒空气氧化制备丙酸的连续化生产方法;丙醒通过一级氧化反应器底部液 相入口进入反应器,与一部分压缩空气接触混合,将原料中大部分丙醒通过氧化反应转化 为丙酸,含有少量丙醒的一级氧化产物继续进入二级或多级氧化反应器,与压缩空气继续 进行氧化反应,最终生成高纯度的丙酸产品。 本专利技术的一种丙醒空气氧化制备丙酸的连续化生产装置;为两台或多台串联的氧 化反应器,氧化反应器顶部分别设置冷凝器,氧化反应器之间设置气相管线和回流管线进 行连接;在氧化反应器后,设置尾气处理装置,冷凝器和尾气处理装置之间设置气相管线进 行连接。 在反应器内设置列管或盘管式的换热管束。冷凝器内的换热管与反应尾气直接进 行换热;循环冷却水在换热器管程自下而上流动。 优选氧化反应器反应溫度50°C~100°C,反应压力0. 1~3.OMPa。 阳0巧]更优选反氧化反应器应溫度为60°C~90°C;应压力为0. 5MPa~2. 5MPa。 本专利技术的效果: 本专利技术的两级氧化反应器采用串联方式连接,运样可W有效降低反应物的返混程 度,提高反应效率。 压缩空气在两级反应器分段加入,既有利于控制适宜的氧醒比,又容易保证尾气 中氧浓度一直控制在安全范围W内,对提高工艺的本质安全性非常有利。 两级氧化反应器内气液混合入口处设置了气液射流喷嘴,使得气体分散效果好, 气当前第1页1 2 本文档来自技高网
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【技术保护点】
一种丙醛空气氧化制备丙酸的连续化生产方法;其特征是丙醛通过一级氧化反应器底部液相入口进入反应器,与一部分压缩空气接触混合,将原料中大部分丙醛通过氧化反应转化为丙酸,含有少量丙醛的一级氧化产物继续进入二级或多级氧化反应器,与压缩空气继续进行氧化反应,最终生成高纯度的丙酸产品。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员:张绍军马海洪石建明陶然陈勇强
申请(专利权)人:天津大学
类型:发明
国别省市:天津;12

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