一种HPPO法制备环氧丙烷中快速取走反应热的装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种HPPO法制备环氧丙烷中快速取走反应热的装置及方法，所述装置包括反应装置和冷却单元，所述的冷却单元包括分液装置和冷凝装置，所述分液装置的出口连接反应装置底部，分液装置的入口连接反应装置的上部或者顶部，冷凝装置入口和出口均与分液装置连接。本发明专利技术通过选用高温低压的制冷剂配合冷凝装置和分液装置，少用甚至不用循环水既可达到更为理想的取热效果，大大减少了运行和后续的维护成本。

A Device and Method for Rapid Removal of Reaction Heat from Propylene Oxide Prepared by HPPO

The invention provides a device and a method for quickly removing reaction heat from propylene oxide by HPPO method. The device comprises a reaction device and a cooling unit. The cooling unit comprises a liquid separating device and a condensing device. The outlet of the liquid separating device connects the bottom of the reaction device, the inlet of the liquid separating device connects the upper or the top of the reaction device, and the inlet and outlet of the condensing device are all connected with the bottom of the reaction device. The liquid separator is connected. By choosing high temperature and low pressure refrigerant, coordinating condensation device and liquid separation device, less or no circulating water can achieve better heating effect and greatly reduce operation and subsequent maintenance costs.

【技术实现步骤摘要】
一种HPPO法制备环氧丙烷中快速取走反应热的装置及方法
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法制备环氧丙烷中快速取走反应热的装置及方法，尤其涉及一种采用高温低压型制冷剂快速取走HPPO法制备环氧丙烷反应热的装置及方法。
技术介绍
环氧丙烷(PO)是除聚丙烯和丙烯腈以外的第三大丙烯衍生物，是重要的基本有机化工合成原料，主要用于生产聚醚和丙二醇等，它也是第四代洗涤剂、非离子表面活性剂、油田破乳剂和农药乳化剂的主要原料。环氧丙烷的衍生物广泛用于汽车、建筑、食品、烟草、医药及化妆品等行业，已生产的下游产品近百种，是精细化工产品的重要原料。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，并且日趋成熟，展现出良好的工业化前景。其中，过氧化氢直接氧化(HPPO)法是在催化剂作用下将过氧化氢和丙烯进行反应生成环氧丙烷和水的过程，反应过程副产物少、产物无污染且后续分离纯化过程简单，因此得到相关领域研究人员的广泛关注。HPPO反应具有放热量大、反应迅速、温度敏感等特点，基于不同系列的催化剂，反应的放热量为700～1400MJ/h/m3，适宜反应温度在30～60℃之间，在现有技术中，主要采用循环水冷却散热，所需冷却水量为反应物料流量的10～30倍，循环水循环量较大，泵的运行成本较高，同时，由于冷却水与反应物料的温差较小，且反应侧物料流速缓慢，传热系数低，因此对反应器的传热能力提出了较高的工艺要求。CN103638876A公开了一种HPPO装置反应器的节能优化方法，在列管式固定床反应器的夹套内通入冷却介质与反应器换热，控制反应器内的温升；当反应温度为30～40℃时，采用冷冻水移走反应产生的热量；当反应温度为40～50℃时，采用循环水移走反应产生的热量；当反应温度为50～60℃时，采用较高温度的循环水移走反应产生的热量。但该方法仍需要大量的冷冻水和循环水，经济效益较低。CN107417645A公开了一种HPPO装置反应器工艺控制方法，采用4台串联波纹板式反应器，将循环冷却水强制循环以优化撤热并通过温度计和调节阀控制循环冷却水温度以均匀反应温度，解决现有技术中传热效果差、反应温度不均匀、反应器内温度难以控制等问题，但所需设备投资和运行成本较高，不利于工业化推广。CN207031299U公开了一种异辛烷装置循环异丁烷优化系统，包括反应器，还包括制冷压缩机、第一冷却器及制冷剂收集罐，制冷压缩机设于反应器出口的下游，第一冷却器连接于制冷压缩机下游，制冷剂收集罐连接于第一冷却器下游，制冷剂收集罐的出口端通过第一管道与反应器进口相连接，第一管道中部开有供来自异丁烷塔的循环异丁烷汇入的开口，通过在制冷压缩机与制冷剂收集罐之间设置第一冷却器，有效降低了制冷剂收集罐的温度和压力，减小了异丁烷的损失，也在很大程度上降低了混合后的循环异丁烷温度，从而改善了反应工况，减少副反应的发生，提高了异辛烷产品质量，而该工艺主要用于制备异辛烷，而并非环氧丙烷。可以认为，在HPPO法制备环氧丙烷的常规工艺流程中，并未出现能有效解决反应过程中热量快速升高无法散出、冷却水循环量大且循环泵的运行和维护成本较高等问题的有效手段，因此，目前急需对常规的HPPO法制备环氧丙烷的工艺流程进行优化以有效解决上述问题。
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双氧水直接氧化法制备环氧丙烷中快速取走反应热的装置及方法，通过选用合适的制冷剂配合冷凝装置和分液装置，节省了循环水用量，大大减少了运行和后续的维护成本。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双氧水直接氧化法制备环氧丙烷中快速取走反应热的装置，所述装置包括反应装置和冷却单元，所述的冷却单元包括分液装置和冷凝装置，所述分液装置的出口连接反应装置底部，分液装置的入口连接反应装置的上部或者顶部，冷凝装置入口和出口均与分液装置连接。作为本专利技术优选的技术方案，所述冷却单元还包括设置于分液装置和冷凝装置之间的压缩装置。在本专利技术提供的工艺流程中，也可通过调整分液装置和冷凝装置的安装高度控制管道内的流体压力，以达到压力平衡，从而省去压缩装置，进一步减少设备的固定投资和装置的占地面积，减小后续维护成本。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；优选列管式反应器，更优选管壳式反应器。优选地，所述的分液装置为卧式分液罐或立式分液罐。优选地，所述的冷凝装置为蒸发式冷却器或空冷器。第二方面，本专利技术提供了一种双氧水直接氧化法制备环氧丙烷工艺中快速取走反应热的方法，该方法包括：制冷剂自反应装置底部进入，在反应热的作用下部分气化取走热量，制冷剂自反应装置上部或者顶部进入分液装置，气体进入冷凝装置冷凝后进入分液装置，分液装置中的液体从反应装置的底部进入。作为本专利技术优选的技术方案，所述的制冷剂为高温低压制冷剂。优选地，所述的制冷剂为二氟二氯甲烷、四氟乙烷、二氟一氯甲烷、二氯一氟乙烷、二氟一氯乙烷、三氟二氯乙烷或四氟一氯乙烷中的一种或多种的组合，优选三氟二氯乙烷或二氟一氯乙烷中的一种或两种的组合，进一步优选三二氟一氯乙烷。本专利技术通过采用高温低压型制冷剂达到快速取热的效果，充分利用了制冷剂的汽化潜热，将反应热带走，不仅节省了大量循环水，也省去了常规工艺中的循环水泵，运行和维护成本可大大减少，在达到更好的取热效果前提下，固定投资和运行成本大幅降低。作为本专利技术优选的技术方案，所述气化的气化率为10％～60％，例如气化率可以是10％、20％、30％、40％、50％或60％，优选20％～50％，进一步优选30％～40％，制冷剂的气化率低于10％时，汽化潜热较低，制冷剂汽化过程吸收的热量较少，不利于达到理想的取热效果，制冷剂的气化率超过60％时，不利于反应均匀取热，影响反应转化率。优选地，所述分液的压力为0MPa～1.5MPa，例如可以是0MPa、0.1MPa、0.2MPa、0.3MPa、0.4MPa、0.5MPa、0.6MPa、0.7MPa、0.8MPa、0.9MPa、1MPa、1.1MPa、1.2MPa、1.3MPa、1.4MPa或1.5MPa，优选0MPa～1.0MPa，进一步优选0.05MPa～0.5MPa。优选地，所述分液的温度为20℃～60℃，例如分液的温度可以是20℃、30℃、40℃、50℃或60℃，优选20℃～48℃，进一步优选25℃～40℃。优选地，所述冷凝的压力为0MPa～1.5MPa，例如冷凝的压力可以是0MPa、0.1MPa、0.2MPa、0.3MPa、0.4MPa、0.5MPa、0.6MPa、0.7MPa、0.8MPa、0.9MPa、1MPa、1.1MPa、1.2MPa、1.3MPa、1.4MPa或1.5MPa，优选0～1.0MPa，进一步优选0.1MPa～0.5MPa。优选地，所述冷凝的温度为20℃～60℃，例如冷凝的温度可以是20℃、30℃、40℃、50℃或60℃，优选20℃～48℃，进一步优选25℃～40℃。第三方面，本专利技术提供了一种快速取走反应热的双氧水直接氧化法制备环本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种双氧水直接氧化法制备环氧丙烷中快速取走反应热的装置，其特征在于，所述装置包括反应装置和冷却单元，所述冷却单元包括分液装置和冷凝装置，所述分液装置的出口连接反应装置底部，分液装置的入口连接反应装置的上部或者顶部，冷凝装置入口和出口均与分液装置连接。

【技术特征摘要】
1.一种双氧水直接氧化法制备环氧丙烷中快速取走反应热的装置，其特征在于，所述装置包括反应装置和冷却单元，所述冷却单元包括分液装置和冷凝装置，所述分液装置的出口连接反应装置底部，分液装置的入口连接反应装置的上部或者顶部，冷凝装置入口和出口均与分液装置连接。2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述冷却单元还包括设置于分液装置和冷凝装置之间的压缩装置。3.根据权利要求1或2所述的装置，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，优选列管式反应器；优选地，所述的分液装置为卧式分液罐或立式分液罐；优选地，所述的冷凝装置为蒸发式冷却器或空冷器。4.一种双氧水直接氧化法制备环氧丙烷工艺中快速取走反应热的方法，其特征在于，该方法包括：制冷剂自反应装置底部进入，在反应热的作用下部分气化取走热量，制冷剂自反应装置上部或者顶部进入分液装置，气体进入冷凝装置冷凝后进入分液装置，分液装置中的液体从反应装置的底部进入。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述的制冷剂为高温低压制冷剂；优选地，所述的制冷剂为二氟二氯甲烷、四氟乙烷、二氟一氯甲烷、二氯一氟乙烷、二氟一氯乙烷、三氟二氯乙烷或四氟一氯乙烷中的一种或多种的组合，优选三氟二氯乙烷或二氟一氯乙烷中的一种或两种的组合，进一步优选二氟一氯乙烷。6.根据权利要求4或5所述的方法，其特征在于，所述气化的气化率为10％～60％，优选20％～50％，进一步优选30％～40％；优选地，所述分液的压力为0MPa～1.5MPa，优选0MPa～1.0MPa，进一步优选0.05MPa～0.5MPa；优选地，所述分液的温度为20℃～60℃，优选20℃～48℃，进一步优选25℃～40℃；优选地，所述冷凝的压力为0MPa～1.5MPa，优选0MPa～1.0MPa，进一步优选0.1MPa～0.5MPa；优选地，所述冷凝的温度为20℃～60℃，优选20℃～48℃，进一步优选25℃～40℃。7.一种快速取走反应热的双氧水直接氧化法制备环氧丙烷的装置，其特征在于，所述装置包括反应装...

【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