一种原料分段注入的HPPO法制备环氧丙烷的装置及方法制造方法及图纸

技术编号:20087502 阅读:51 留言:0更新日期:2019-01-15 06:40
本发明专利技术提供了一种原料分段注入的双氧水直接氧化法制备环氧丙烷的进料分配装置及方法,所述双氧水直接氧化法制备环氧丙烷的工艺采用串联的至少两组反应单元,其特征在于,每组反应单元包括混合装置和反应装置,所述混合装置的出口连接反应装置的入口;按照工艺先后顺序,前一组反应单元的反应装置出口连接到下一组反应单元的混合装置。原料分段进入每组反应单元的反应装置中,进入前均先混合均匀。本发明专利技术通过改变进料工艺,解决了双氧水在反应器内分布不均的问题,提高了双氧水的转化率和环氧丙烷的产率,降低了安全隐患。

【技术实现步骤摘要】
一种原料分段注入的HPPO法制备环氧丙烷的装置及方法
本专利技术属于生产环氧丙烷的工艺领域,具体涉及一种HPPO法制备环氧丙烷的进料装置及方法,尤其涉及一种原料分段注入的HPPO法制备环氧丙烷的装置及方法。
技术介绍
环氧丙烷,又名甲基环氧丙烷或氧化丙烯,是除聚丙烯和丙烯腈之外的第三大丙烯衍生物,是一种重要的基本有机化工原料。主要用于生产聚醚多元醇、丙二醇、丙二醇醚、碳酸丙烯酯、异丙醇胺、1,4-丁二醇以及丙烯醇等,是非离子表面活性剂、油田破乳剂、农药乳化剂等的主要原料,在汽车、建筑、食品、烟草、医药及化妆品等行业具有广泛的应用。目前,环氧丙烷的工业生产方法主要有氯醇化法、共氧化法(也称联产法、间接氧化法)、异丙苯氧化法(CHP法)和过氧化氢直接氧化法(HPPO法),其中HPPO法因为环保无污染而成为当今研究开发的重点和热门,并日趋成熟,展现出良好的工业化前景。HPPO法是由过氧化氢(双氧水,H2O2)催化丙烯制环氧丙烷的新工艺。基本生产原理是在相对温和的条件下,丙烯和双氧水在甲醇/水混合液中,使用特殊的钛硅催化剂(TS-1)在反应器中发生直接氧化反应制备环氧丙烷。该工艺克服了氯醇法设备腐蚀严重,废液、废渣多的缺点,工艺流程简单,产品收率高,生产过程中只生成环氧丙烷和水,没有副产品,“三废”排放少,原料和辅助助剂可以循环使用,基础建设费用低,原材料和能源消耗低,使得投资和生产成本大大降低,属于环境友好的清洁生产工艺,是环氧丙烷工业化生产的发展方向。而在使用HPPO法生产环氧丙烷的过程中,若过氧化氢未彻底转化,导致其受热分解生成氧气,对反应系统存在着较大的安全隐患。目前,现有技术中已经出现了从管壳式反应器底部进料,顶部出料,确保平推流反应的设置方式,从一定程度上减少了反应器内的气体空间,从而避免氧气聚集,一定程度上降低了燃爆风险。CN106467505A公开了一种HPPO法制环氧丙烷两段式反应方法,首先,将部分双氧水、过量的丙烯以及甲醇溶剂在静态混合器内充分混合,得到第一混合液;然后,第一混合液进入列管式反应器的第一段,得到第二混合液;最后,第二混合液和补充的双氧水继续混合并流入列管式反应器的第二段,形成的气液混合相在列管式反应器顶部离开列管式反应器后进行后续的分离和提纯,但该方法仅公开了在双氧水在第一段分布不均的情况。CN106467504A公开了一种HPPO法制环氧丙烷并联反应方法,将双氧水、丙烯以及甲醇溶剂在静态混合器内充分混合后平均分配到两个并联的完全相同的列管式反应器中,在钛硅沸石固定床催化剂作用下生成环氧丙烷,缩小了单个反应器的内径,减少反应器制造的难度,但仅通过静态混合器充分混合往往难以有效解决过氧化氢分布不均匀的问题。CN105017178A公开了一种HPPO工艺混合气的脱氧方法,通过在循环丙烯压缩机与丙烯缓冲罐之间加设装填有催化剂的脱氧反应器,有效解决了现有技术中存在的丙烯缓冲罐易燃爆、氮气消耗量大的问题。但该方法需要额外增加新的设备,增加了过程的投资成本,不利于提高经济效益。为提高环氧丙烷的产率、降低燃爆等安全隐患并抑制副反应的发生,除使用高选择性的催化剂以外,还应提供过量的丙烯和大量的溶剂,而反应物料尤其是双氧水在反应器催化剂床层内分布不均、反应器内温度分布不均,均会导致副反应的加剧以及氧气的生成,不仅造成了原料液的浪费,而且严重影响了环氧丙烷的产率和催化剂的使用寿命,甚至对生产安全产生了严重的威胁。因此,目前急需开发一种新的生产工艺流程,以有效解决现有技术中存在的过氧化氢在反应器中分布不均的问题,从而提高过氧化氢在反应器内的转化率,降低安全隐患。
技术实现思路
针对现有技术存在的不足,本专利技术的目的在于提供一种原料分段注入的HPPO法制备环氧丙烷的装置及采用其提高双氧水转化率的方法,通过改变进料工艺,解决了双氧水在反应器内分布不均的问题,提高了双氧水的转化率和环氧丙烷的产率,降低了安全隐患。为达此目的,本专利技术采用以下技术方案:第一方面,本专利技术提供了一种原料分段注入的双氧水直接氧化法制备环氧丙烷的进料分配装置,所述双氧水直接氧化法制备环氧丙烷的工艺采用串联的至少两组反应单元,每组反应单元包括混合装置和反应装置,所述混合装置的出口连接反应装置的入口;按照工艺先后顺序,前一组反应单元的反应装置出口连接到下一组反应单元的混合装置。本专利技术通过改变进料方式,将原料液分段通入反应装置,提高了原料液混合的均匀程度,避免了双氧水因在反应器内分布不均导致副反应发生,提高了反应的转化率,降低了安全隐患,同时,通过设置多段反应装置串联连接,减小了单个反应装置的规模和体积,避免了双氧水受热分解生成的氧气在反应装置内部大量聚集,减少安全隐患。作为本专利技术优选的技术方案,所述的反应装置为列管式反应器、釜式反应器、塔式反应器或固定床反应器。优选地,所述每组反应单元的反应装置的类型相同或不同;进一步优选地,所述每组反应单元的反应装置的类型相同。作为本专利技术优选的技术方案,所述的反应装置内设有进料分布装置和填充于进料分布装置上方的球状填充物。优选地,所述球状填充物为陶瓷球、玻璃球或表面涂覆有陶瓷的球状物,进一步优选地,所述球状填充物为陶瓷球或表面涂覆有陶瓷的球状物。优选地,所述球状填充物的直径为1mm~70mm,例如可以是1mm、5mm、10mm、15mm、20mm、25mm、30mm、35mm、40mm、45mm、50mm、55mm、60mm、65mm或70mm;优选6mm~30mm,进一步优选10mm~20mm。作为本专利技术优选的技术方案,所述反应装置的内径为2600mm~6000mm,例如可以是2600mm、3000mm、3500mm、4000mm、4500mm、5000mm、5500mm或6000mm,优选3000mm~5000mm,进一步优选3200mm~4600mm。优选地,所述反应装置的总高度为5000mm~15000mm,例如可以是5000mm、5500mm、6000mm、6500mm、7000mm、7500mm、8000mm、8500mm、9000mm、9500mm、10000mm或15000mm,优选6000mm~14000mm,进一步优选9000mm~13000mm。反应装置的总高度超过15000mm时,导致反应装置体积增大,而分段进料的原料液流量较少不足以分散充满整个反应器内部,因此混合后的原料液易出现分布不均的现象,从而影响了原料的转化率,同时双氧水在反应热的作用下易分解生成氧气,反应装置高度过高易导致生成的氧气在反应装置局部富集,造成安全隐患;另一方面,反应装置过高,在串联后也不利于安装和后期维护。但反应装置的总高度也不宜过低,体积过小也不利于双氧水与丙烯的充分反应,且会导致催化剂再生过于频繁。作为本专利技术优选的技术方案,所述混合装置内设有膜管。优选地,所述混合装置为静态混合器、管道混合器或旋涡混合器,进一步优选静态混合器,与其他类型的工业混合器相比,静态混合器不具有机械运动部件,而是仅通过固定在混合器内部的混合单元体改变流体在管内的流动状态,因此可实现连续化进料,减小设备规模,降低投资成本。第二方面,本专利技术提供了一种双氧水直接氧化法生产环氧丙烷反应中提高双氧水转化率的方法,所述方法包括:将本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.一种原料分段注入的双氧水直接氧化法制备环氧丙烷的进料分配装置,所述双氧水直接氧化法制备环氧丙烷的工艺采用串联的至少两组反应单元,其特征在于,每组反应单元包括混合装置和反应装置,所述混合装置的出口连接反应装置的入口;按照工艺先后顺序,前一组反应单元的反应装置出口连接到下一组反应单元的混合装置。

【技术特征摘要】
1.一种原料分段注入的双氧水直接氧化法制备环氧丙烷的进料分配装置,所述双氧水直接氧化法制备环氧丙烷的工艺采用串联的至少两组反应单元,其特征在于,每组反应单元包括混合装置和反应装置,所述混合装置的出口连接反应装置的入口;按照工艺先后顺序,前一组反应单元的反应装置出口连接到下一组反应单元的混合装置。2.根据权利要求1所述的进料分配装置,其特征在于,所述的反应装置为列管式反应器、釜式反应器、塔式反应器或固定床反应器;优选地,所述每组反应单元的反应装置的类型相同或不同;进一步优选地,所述每组反应单元的反应装置的类型相同。3.根据权利要求1或2所述的进料分配装置,其特征在于,所述的反应装置内设有进料分布装置和填充于进料分布装置上方的球状填充物;优选地,所述球状填充物为陶瓷球、玻璃球或表面涂覆有陶瓷的球状物,进一步优选地,所述球状填充物为陶瓷球或表面涂覆有陶瓷的球状物;优选地,所述球状填充物的直径为1mm~70mm,优选6mm~30mm,进一步优选10mm~20mm。4.根据权利要求1-3任一项所述的进料分配装置,其特征在于,所述反应装置的内径为2600mm~6000mm,优选3000mm~5000mm,进一步优选3200mm~4600mm;优选地,所述反应装置的总高度为5000mm~15000mm,优选6000mm~14000mm,进一步优选9000mm~13000mm。5.根据权利要求1-4任一项所述的进料分配装置,其特征在于,所述混合装置内设有膜管;优选地,所述混合装置为静态混合器、管道混合器或旋涡混合器,进一步优选地,所述混合装置为静态混合器。6.一种双氧水直接氧化法生产环氧丙烷反应中提高双氧水转化率的方法,其特征在于,所述方法包括:将至少两组反应单元串联,原料分段进入每组反应单元的反应装置中,进入前均先混合均匀。7.根据权利要求6所述的方法,其特征在于,所述原料为双氧水、丙烯和溶剂;优选地,每段进料中所述双氧水:丙烯:溶剂的质量比为1:(3~7):(4~8),优选1:(4~6):(5~7),进一步优选...

【专利技术属性】
技术研发人员:谭素华常伟先张伟华
申请(专利权)人:胜帮科技股份有限公司
类型:发明
国别省市:上海,31

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