一种双氧水法制环氧丙烷的反应设备和工艺制造技术

本公开涉及一种双氧水法制环氧丙烷的反应设备和工艺，所述反应设备包括混合乳化装置和板式反应器，混合乳化装置中设置有混合构件，可以将液态丙烯和双氧水混合为乳化液，从而提高双氧水转化率和环氧丙烷选择性。

【技术实现步骤摘要】
一种双氧水法制环氧丙烷的反应设备和工艺
本公开涉及双氧水制备
，具体地，涉及一种双氧水法制环氧丙烷的反应设备和工艺。
技术介绍
环氧丙烷是丙烯衍生物中产量仅次于聚丙烯和丙烯腈的第三大有机化工产品，主要用于生产不饱和聚酯树脂、聚氨酯、表面活性剂、阻燃剂等。目前环氧丙烷的生产工艺有氯醇法和共氧化法。氯醇法合成环氧丙烷时，设备腐蚀严重，消耗大量的氯气，产生大量的废水、废渣，对环境造成了极大污染，随着环境保护要求的日益提高，该工艺路线逐渐被催化氧化法取代。共氧化法是通过有机过氧化氢和丙烯反应生成环氧丙烷和有机醇。该工艺虽然克服了氯醇法污染大、设备有腐蚀等缺点，但该工艺复杂、流程长、对设备要求高，投资费用高；并产生大量的联产品，联产品约为环氧丙烷的2.2倍。以过氧化氢为氧化剂，甲醇为溶剂，通过钛硅分子筛为催化剂一步催化氧化合成环氧丙烷，是生产环氧丙烷的绿色新工艺。该过程具有条件温和，过程环境友好无污染等优点，符合绿色化学和原子经济发展理念的要求。该技术国外只有赢创集团和巴斯夫集团拥有成熟的工业化技术，国内只有中石化自主拥有该工程化技术，目前已建成投产了10万吨/年工业装置。双氧水氧化过程中，由于反应热点等原因不可避免会生成一些副产物如甲酸、丙酮等，导致双氧水的有效转化率低，同时环氧丙烷选择性降低，其中双氧水的转化对装置的安全至关重要。
技术实现思路
本公开的目的是提供一种双氧水法制环氧丙烷的反应设备和工艺。为了实现上述目的，本公开提供一种双氧水法制环氧丙烷的反应设备，所述反应设备包括混合乳化装置和板式反应器；所述混合乳化装置包括壳体、设置于壳体上的液态丙烯入口、双氧水入口和乳化液出口、以及设置于壳体中用于混合乳化来自液态丙烯入口的液态丙烯和来自双氧水入口的双氧水并将所得乳化液从乳化液出口排出的混合构件；所述板式反应器包括外壳、以及设置于外壳中并将外壳的内部空间分隔为流体隔绝的冷却区和反应区的分隔板，所述外壳上设置有与所述反应区流体连通的反应原料入口和反应产物出口，所述反应原料入口与所述混合乳化装置的乳化液出口流体连通，所述外壳上还设置有与所述冷却区流体连通的冷却流体入口和冷却流体出口。可选的，所述混合构件包括填充于所述壳体中的多孔材料层和穿过所述多孔材料层的乳化通道，所述乳化通道与所述乳化液出口流体连通；所述液态丙烯入口、双氧水入口中的一者与所述乳化通道不经多孔材料层直接流体连通，另一者通过所述多孔材料层与所述乳化通道流体连通；所述多孔材料层中的材料为氧化物、高分子有机物或金属粉末。可选的，所述冷却区和反应区均为由多块所述分隔板所分隔的多个，相邻反应区之间由所述冷却区所隔开。可选的，所述分隔板为波纹板、直板或弧形板，所述波纹板上波纹的形状为圆弧、椭圆弧或多边形褶皱。可选的，相邻分隔板的间距范围为1-30mm，优选为2-8mm。可选的，所述板式反应器为串联设置的多个；相邻板式反应器的反应产物出口与反应原料入口之间通过所述混合乳化装置流体连通，和/或相邻板式反应器的反应产物出口与反应原料入口之间通过换热器流体连通。本公开还提供采用所提供的反应设备进行合成环氧丙烷的工艺，包括：将双氧水与甲醇的混合液和液态丙烯分别从混合乳化装置的双氧水入口和液态丙烯入口引入混合乳化装置中的混合构件进行混合乳化，得到乳化液；将所得乳化液通过乳化液出口和反应原料入口引入板式反应器的反应区中并与催化剂床层中的催化剂接触进行氧化反应，得到反应产物从反应产物出口引出。可选的，所述双氧水与甲醇的混合液中双氧水为27.5-50重量％的双氧水水溶液，所述双氧水水溶液、甲醇和液态丙烯的重量比为1：(3-7)：(0.8-3)；所述催化剂为颗粒形、微球形或涂覆形，所述颗粒形催化剂的粒径为1-3mm，所述微球形催化剂的粒径为5-200μm，所述涂覆形催化剂为将催化剂组分通过粘结剂涂覆粘接在反应区中的分隔板表面所形成；所述催化剂为钛硅分子筛催化剂。可选的，所述反应设备包括两个串联的板式反应器；按照反应物料流向，在前的板式反应器的反应条件包括：温度为35-75℃，压力为0.5-3.5MPa，pH值为5-7，以丙烯计的体积空速为0.3-3h-1；在后的板式反应器的反应条件包括：温度为50-100℃，压力为0.5-3.5MPa，pH值为6.5-8.5，以丙烯计的体积空速为0.3-3h-1。可选的，所述工艺还包括：向所述在后的板式反应器中补充液态丙烯，所补充的液态丙烯与所述双氧水与甲醇的混合液中双氧水水溶液的重量比为0.5-10。本公开的设备和方法可以提高双氧水转化率和环氧丙烷选择性。本公开的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。附图说明附图是用来提供对本公开的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本公开，但并不构成对本公开的限制。在附图中：图1是本公开反应设备一种具体实施方式的结构示意图。图2是本公开混合乳化装置一种具体实施方式的结构示意图。图3是本公开板式反应器一种具体实施方式的结构示意图。图4是本公开混合构件一种具体实施方式的结构示意图(横截面)。附图标记说明1混合乳化装置11壳体12液态丙烯入口13双氧水入口14乳化液出口15混合构件151多孔材料层152乳化通道2板式反应器21外壳22冷却区23反应区24分隔板25反应原料入口26反应产物出口27冷却流体入口28冷却流体出口29热偶插管口30人孔31瓷球层32催化剂床层3换热器4气液分离器100双氧水与甲醇的混合液200液态丙烯300不凝气400分离产物具体实施方式以下结合附图对本公开的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本公开，并不用于限制本公开。如图1-3所示，本公开提供一种双氧水法制环氧丙烷的反应设备，所述反应设备包括混合乳化装置1和板式反应器2；所述混合乳化装置1包括壳体11、设置于壳体11上的液态丙烯入口12、双氧水入口13和乳化液出口14、以及设置于壳体11中用于混合乳化来自液态丙烯入口12的液态丙烯和来自双氧水入口13的双氧水并将所得乳化液从乳化液出口14排出的混合构件15；所述板式反应器2包括外壳21、以及设置于外壳21中并将外壳21的内部空间分隔为流体隔绝的冷却区22和反应区23的分隔板24，所述外壳21上设置有与所述反应区23流体连通的反应原料入口25和反应产物出口26，所述反应原料入口25与所述混合乳化装置1的乳化液出口14流体连通，所述外壳21上还设置有与所述冷却区22流体连通的冷却流体入口27和冷却流体出口28。本公开的反应设备设置有将双氧水和液态丙烯进行混合乳化的混合乳化装置，可以显著减少板式反应器中反应热点的生成，同时降低甲酸和丙酮等副产物的选择性，提高产物中环氧丙烷选择性。本公开中，乳化是一种液体以极微小液滴均匀地分散在互不相溶的另一种液体中的作用，所述混合构件可以具有多种形式，例如可以包括用于混合液态丙烯和双氧水的混合腔室、设置于混合腔室中的乳化管，乳化管管壁设置有孔道，可以使来自混合腔室的混合液乳化为乳化液。一种实施方式，如图2和图4所示，所述混合构件15包括填充于所述壳体11中的多孔材料层151和穿过所述多孔材料层151的乳化通道152，所述乳化通道152与所述乳化液本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种双氧水法制环氧丙烷的反应设备，其特征在于，所述反应设备包括混合乳化装置(1)和板式反应器(2)；所述混合乳化装置(1)包括壳体(11)、设置于壳体(11)上的液态丙烯入口(12)、双氧水入口(13)和乳化液出口(14)、以及设置于壳体(11)中用于混合乳化来自液态丙烯入口(12)的液态丙烯和来自双氧水入口(13)的双氧水并将所得乳化液从乳化液出口(14)排出的混合构件(15)；所述板式反应器(2)包括外壳(21)、以及设置于外壳(21)中并将外壳(21)的内部空间分隔为流体隔绝的冷却区(22)和反应区(23)的分隔板(24)，所述外壳(21)上设置有与所述反应区(23)流体连通的反应原料入口(25)和反应产物出口(26)，所述反应原料入口(25)与所述混合乳化装置(1)的乳化液出口(14)流体连通，所述外壳(21)上还设置有与所述冷却区(22)流体连通的冷却流体入口(27)和冷却流体出口(28)。

【技术特征摘要】
1.一种双氧水法制环氧丙烷的反应设备，其特征在于，所述反应设备包括混合乳化装置(1)和板式反应器(2)；所述混合乳化装置(1)包括壳体(11)、设置于壳体(11)上的液态丙烯入口(12)、双氧水入口(13)和乳化液出口(14)、以及设置于壳体(11)中用于混合乳化来自液态丙烯入口(12)的液态丙烯和来自双氧水入口(13)的双氧水并将所得乳化液从乳化液出口(14)排出的混合构件(15)；所述板式反应器(2)包括外壳(21)、以及设置于外壳(21)中并将外壳(21)的内部空间分隔为流体隔绝的冷却区(22)和反应区(23)的分隔板(24)，所述外壳(21)上设置有与所述反应区(23)流体连通的反应原料入口(25)和反应产物出口(26)，所述反应原料入口(25)与所述混合乳化装置(1)的乳化液出口(14)流体连通，所述外壳(21)上还设置有与所述冷却区(22)流体连通的冷却流体入口(27)和冷却流体出口(28)。2.根据权利要求1所述的反应设备，其特征在于，所述混合构件(15)包括填充于所述壳体(11)中的多孔材料层(151)和穿过所述多孔材料层(151)的乳化通道(152)，所述乳化通道(152)与所述乳化液出口(14)流体连通；所述液态丙烯入口(12)、双氧水入口(13)中的一者与所述乳化通道(152)不经多孔材料层(151)直接流体连通，另一者通过所述多孔材料层(151)与所述乳化通道(152)流体连通；所述多孔材料层(151)中的材料为氧化物、高分子有机物或金属粉末。3.根据权利要求1所述的反应设备，其特征在于，所述冷却区(22)和反应区(23)均为由多块所述分隔板(24)所分隔的多个，相邻反应区(23)之间由所述冷却区(22)所隔开。4.根据权利要求1所述的反应设备，其特征在于，所述分隔板(24)为波纹板、直板或弧形板，所述波纹板上波纹的形状为圆弧、椭圆弧或多边形褶皱。5.根据权利要求3所述的反应设备，其特征在于，相邻分隔板(24)的间距范围为1-30mm，优选为2-8...

【专利技术属性】
技术研发人员：高伟军，刘喜斌，贺晓军，杨建平，杨元林，
申请(专利权)人：湖南长科诚享石化科技开发有限公司，湖南理工学院，
类型：发明
国别省市：湖南,43