一种利用旋流分离制备无水过氧有机羧酸溶液的装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种利用旋流分离制备无水过氧有机羧酸溶液的装置，主要由反应器（31）、精馏塔（32）、冷凝器（33）、分水器（34）、旋流分离器（35）、回流罐（36）和回流泵（37）组成，带精馏塔的搅拌反应釜中用过氧化氢氧化含有有机羧酸和有机溶剂的混合溶液，同时通过共沸精馏的方式将过氧化氢溶液中带入的水和反应过程产生的水从塔顶蒸馏出来，从塔釜得到含有机溶剂的过氧有机羧酸溶液，其特征在于共沸精馏脱水，塔顶气相共沸物经冷凝器冷凝后，沉降分离槽分离出游离水，进入装有旋流分离器脱去共沸溶剂中的饱和水，返回精馏塔。本实用新型专利技术使用旋流分离器，减少精馏时间，从原来一次反应需要18‑24小时降到5‑6小时，同时也节省了大量的蒸汽消耗，生产一吨己内酯在制备过氧有机羧酸时只需消耗蒸汽7‑8吨，节省蒸汽达到30%，同时也降低冷却水的消耗20%以上。

Device for preparing anhydrous peroxy organic carboxylic acid solution by cyclone separation

The utility model discloses a device using hydrocyclone for preparing anhydrous organic carboxylic acid peroxide solution, mainly composed of a reactor (31), (32), distillation condenser (33) and (34) water separator, cyclone separator (35), reflux tank (36) and (37), reflux pump a mixed solution containing organic acid and organic solvent with hydrogen peroxide oxidation reaction kettle with stirring in the distillation column, at the same time by azeotropic distillation method will produce water and into the reaction process of hydrogen peroxide solution in distilled water from the top of the tower, containing dissolved organic carboxylic acid peroxide machine solution from the reactor, which is characterized in that the total azeotropic distillation dehydration tower gas azeotrope by condenser after sedimentation separating tank for free water, entering a cyclone separator off eutectic water boiling solvent, return distillation tower. The utility model has the advantages of cyclone separator, reduce the distillation time, from the original one reaction requires 18 24 hours down to 5 6 hours, but also save the consumption of a large number of steam, the production of one ton of caprolactone in the preparation of peroxy organic carboxylic acid only when the steam consumption of 7 8 tons, saving steam reached 30%, at the same time more than 20% also reduced consumption of cooling water.

【技术实现步骤摘要】
一种利用旋流分离制备无水过氧有机羧酸溶液的装置
本专利技术属于化工
，涉及一种制备无水过氧有机羧酸的装置，特别是涉及一种利用旋流分离制备无水过氧有机羧酸的装置。
技术介绍
ε-己内酯（ε-CL)是一种用途广泛的化学中间品，主要作为高性能聚合物材料的单体使用。ε-己内酯自聚制得聚己内酯（PCL），PCL有良好的热塑性和成型加工性，可制成各种用途的环保塑料制品，也可制成可降解的生物医用材料；ε-己内酯在多元醇的引发下得到聚己内酯多元醇，聚己内酯多元醇与二异氰酸酯反应可以制备高性能材料聚己内酯型聚氨酯，作为特种的聚氨酯广泛应用在合成革、汽车涂料、鞋底料以及胶黏剂等领域；ε-己内酯与其他单体如丙交酯或乙交酯共聚得到的共聚物同样是重要的生物高分子材料，可作为手术缝合线、生物降解塑料袋等。ε-己内酯单体的生产技术目前被国外少数几家企业所垄断，国内仅有一家ε-己内酯单体的工业生产装置。ε-己内酯的合成工艺分为环己酮和非环己酮路线。环己酮路线又分为过氧酸氧化法、双氧水氧化法和氧气/空气氧化法等。环己酮路线技术进展如下：1967年，美国联合碳化物公司采用过氧乙酸氧化环己酮合成ε-己内酯。以环己酮为原料，无水过氧乙酸的丙酮或者乙酸乙酯溶液为氧化剂，ε-己内酯收率可达到90%，可实现工业化生产。2005年，日本大赛璐采用过氧乙酸氧化路线实现了ε-己内酯的工业化生产。2011年，湖南大学提出了双氧水-醋酸酐路线，在催化剂作用下，双氧水与醋酸酐反应制备过氧乙酸，再滴加入环己酮溶液中，环己酮转换率为92.5%，分离收率为67.7%。2012年，中石化巴陵石化提出了双氧水-丙酸路线，以丙酸为溶剂，加入双氧水制备过氧丙酸，过氧丙酸氧化环己酮制得ε-己内酯。该技术在安全上有待完善，没有工业化。2013年，江苏飞翔化工股份有限公司与中山大学合作，以镁或锡卟啉配合物为催化剂，在酯类溶剂中，通过空气或者氧气与苯甲醛反应，环己酮的转化率和ε-己内酯的产率均大于95%，但副产的苯甲酸与己内酯难以分离。环己酮与过羧酸的反应，原料中强酸、水和双氧水的含量都与ε-己内酯收率有直接关系。在这些物质的存在下，ε-己内酯会因其水解、自聚或低聚而生成ε-羟基己酸、ε-酰氧基己酸、己二酸和聚己内酯等物质，从而降低ε-己内酯的收率和增加ε-己内酯分离纯化的难度。因此，要想高效率制备纯净的ε-己内酯，必需控制原料中这些物质的含量。在用双氧水间接法制备ε-己内酯过程中，首先是制备过氧羧酸，由于双氧水含有大量的水，同时在制备过程中也生成水，因而过氧羧酸溶液中含有大量的水，为了降低对环己酮氧化反应的影响，要求制备的过氧羧酸溶液不含水，一般选择加入有机溶剂通过共沸精馏方式脱去过氧羧酸溶液中的水分，但由于共沸精馏过程，蒸发出的共沸溶剂与水有一定相容性，一般饱和水重量含量达到2-3%，这样在制备无水过氧羧酸溶液时，精馏分离的回流比很高，产品能耗很高，制备一吨ε-己内酯产品，在制备无水过氧羧酸过程中需要消耗蒸汽达到10吨以上，同时也消耗大量的循环冷却水。不仅如此，而且为了通过共沸精馏除去过氧羧酸溶液中的水分，需要的精馏时间很长，一般一次间歇反应需要精馏时间24小时，这样严重地降低了装置的生产能力。
技术实现思路
本专利技术目的是专利技术一种高效脱去过氧有机羧酸溶液中水分的方法，通过共沸精馏与旋流分离组合技术脱除过氧羧酸中的水分。实现本专利技术目的的技术方案：一种利用旋流分离制备无水过氧有机羧酸溶液的装置，主要由反应器（31）、精馏塔（32）、冷凝器（33）、分水器（34）、旋液2分离器（35）、回流罐（36）和回流泵（37）组成，反应器带有搅拌器，在反应器上接有有机羧酸及溶剂和催化剂进料管（1）、过氧化氢进料管（2）、氮气进口管（3），上部还接有气相出口管与精馏塔进料口相连，反应器底部接有出料管，反应器外带夹套；精馏塔的进料口在塔的中下部与反应器相连，项部气相出口与冷凝器进料口连接，塔釜物料出口与反应器连接，使塔釜物料返回到反应器中；冷凝器液相物料出口与分水器进口相连，分水器上部物料出口与旋流分离器进口相连，分水器底部接有废水出口管；旋流分离器上部物料出口与回流罐连接，旋流分离器底部接有废水排放管；回流罐出口与回流泵进口连接，回流泵的出口与精馏塔上部连接。反应器底部出料管分为两支，一支直接与环己酮氧化反应器相连，另一支与事故罐连接。反应器顶部设有反应器放空管（4）。分水器顶部设有分水器放空管（21）。反应器夹套是用蒸汽加热。旋流分离器工作原理：是靠两种液体的密度差,切向进入旋流分离管，在旋流分离管内两相液体高速旋转，产生离心力，由于油水相所承受的离心力相差很大，从而使油相从管中心上浮，水相沿管内壁下沉，实现油水超重力快速分离，从而达到高效脱净共沸溶剂中水的目的，它适用于密度差大于0.06g/cm3的油水分离。旋流分离器主要由分离锥、尾管和溢流口等部分组成。物料在一定的压力作用下从进水口沿切线方向进入旋流分离管的内部进行高速旋转，经分离锥后因流道截面的改变，使液流增速并形成螺旋流态，当流体进入尾锥后因流道截面的进一步缩小，旋流速度继续增加，在分离器内部形成了一个稳定的离心力场，油滴在锥管的中心区聚结成油芯，从溢流口排出。在本专利技术中，在旋流分离器后还可以增加聚结分离器，继续对共沸溶剂进行脱水。一种制备无水羧酸溶液的方法，在催化剂存在下，于带精馏塔的搅拌反应釜中用过氧化氢氧化含有有机羧酸和有机溶剂的混合溶液，同时通过共沸精馏的方式将过氧化氢溶液中带入的水和反应过程产生的水从塔顶蒸馏出来，从塔釜得到含有机溶剂的过氧羧酸溶液，其特征在于共沸精馏脱水，塔顶气相共沸物经冷凝器冷凝后，沉降分离槽分离出游离水，进入旋液分离器脱去共沸溶剂中的溶解水，返回精馏塔。其中的催化剂是指正硼酸、偏硼酸、酸性阳离子交换树脂、全氟磺酸树脂、分子筛、固载硫酸、固载磷酸或固载硼酸，特别优选双磺酸基聚苯乙烯树脂。所述的双磺酸基聚苯乙烯阳离子树脂具有如下结构式：制备方法：首先将聚苯乙烯树脂与浓硫酸反应，生成单磺酸基聚苯乙烯树脂，再与发烟硫酸反应生成双磺酸基聚苯乙烯树脂，在160℃下分离出聚苯乙烯树脂得到双磺酸基聚苯乙烯树脂。这种双磺酸基聚苯乙烯树脂具有高的反应活性和热稳定性，在170-190℃不会分解，比单磺酸基聚苯乙烯树脂的稳定性好，同时也比全氟或全氯的磺酸型聚苯乙烯树脂的反应活性和稳定性好。其中催化剂与过氧化氢的质量比为0.01～1，优选0.1～0.5。其中有机羧酸是乙酸和/或丙酸。其中有机溶剂是乙酸乙酯、乙酸丙酯、乙酸异丙酯、乙酸丁酯、乙酸异丁酯、乙酸仲丁酯、乙酸叔丁酯、丙酸乙酯、丙酸丙酯、丙酸异丙酯、丁酸乙酯、异丁酸乙酯中的一种或多种，优选乙酸乙酯和丙酸乙酯。其中有机溶剂与有机羧酸的质量比为0.1～10，优选0.25～4。其中过氧化氢与有机羧酸的摩尔比为0.1～1，优选0.2～0.6。其中从塔顶馏出的共沸物中的水排出系统，有机溶剂回流至塔中。其中的催化剂为固体酸时，固体酸留在反应釜内，从釜中引出的过氧羧酸溶液中不含固体酸催化剂。其中的催化剂为双磺酸基聚苯乙烯树脂时，双磺酸基聚苯乙烯树脂留在反应釜内，从釜中引出的过氧羧酸溶液中不含固体酸催化剂。其中过氧羧酸制备的反应温度为10～90℃，优选30～70℃。其中过本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种利用旋流分离制备无水过氧有机羧酸溶液的装置，主要由反应器（31）、精馏塔（32）、冷凝器（33）、分水器（34）、旋流分离器（35）、回流罐（36）和回流泵（37）组成，反应器带有搅拌器，在反应器上接有有机羧酸及溶剂和催化剂进料管（1）、过氧化氢进料管（2）、氮气进口管（3），上部还接有气相出口管与精馏塔进料口相连，反应器底部接有出料管，反应器外带夹套；精馏塔的进料口在塔的中下部与反应器相连，项部气相出口与冷凝器进料口连接，塔釜物料出口与反应器连接，使塔釜物料返回到反应器中；冷凝器液相物料出口与分水器进口相连，分水器上部物料出口与旋流分离器进口管相连，分水器底部接有废水出口管；旋流分离器上部油相物料出口与回流罐连接，回流罐出口与回流泵进口连接，回流泵的出口与精馏塔上部连接。

【技术特征摘要】
1.一种利用旋流分离制备无水过氧有机羧酸溶液的装置，主要由反应器（31）、精馏塔（32）、冷凝器（33）、分水器（34）、旋流分离器（35）、回流罐（36）和回流泵（37）组成，反应器带有搅拌器，在反应器上接有有机羧酸及溶剂和催化剂进料管（1）、过氧化氢进料管（2）、氮气进口管（3），上部还接有气相出口管与精馏塔进料口相连，反应器底部接有出料管，反应器外带夹套；精馏塔的进料口在塔的中下部与反应器相连，项部气相出口与冷凝器进料口连接，塔釜物料出口与反应器连接，使塔釜物料返回到反应器中；冷凝器液相物料出口与分水器进口相连，分水器上部物料出口与旋流分离器进口管相连，分水器底部接有废水出口管；旋流分离器上部油相物料出口与回流罐连接，回流罐出口与回流泵进口连接，回流泵的出口与精馏塔上部连...

【专利技术属性】
技术研发人员：王函宇，王国兵，张光旭，李韶峰，
申请(专利权)人：湖南聚仁化工新材料科技有限公司，
类型：新型
国别省市：湖南,43