一种微量环氧烷烃脱除转化的方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种微量环氧烷烃脱除转化的方法及装置，所述装置包括反应单元、变压分离单元、吸收单元以及增压、冷却单元。其中，所述反应单元包括相互连接的反应器和加热器；所述变压分离单元包括相互连接的高、低压分离罐和负压分离罐；所述吸收单元为一台吸收塔。本发明专利技术利用多级变压闪蒸分离、吸收和转化的方法，可实现微量环氧烷烃的快速分离和吸收转化利用，解决了微量环氧烷烃残留带来的安全性低、产品质量差的问题，具有脱除效率高、操作简便的优点。

A Method and Device for Removal and Conversion of Trace Epoxy Alkanes

【技术实现步骤摘要】
一种微量环氧烷烃脱除转化的方法及装置
本专利技术属于微量环氧烷烃分离制备的领域，涉及一种微量环氧烷烃脱除转化的方法及装置。
技术介绍
环氧烷烃一般是含有3-6个碳原子的三元环含氧化合物，具有最简单的环醚结构，一般具有以下通式：其中，环氧乙烷(EO)和环氧丙烷(PO)是环氧烷烃中最具典型的有机化合物。环氧烷烃普遍具有易燃易爆等危害性，对人体粘膜和皮肤具有较强的刺激性，可损伤眼角膜和结膜，引起呼吸装置疼痛、皮肤灼伤和肿胀等危害；环氧烷烃同时具有三元环不稳定的化学结构，极易与含有羰基、羟基、胺基等活性基团的化合物发生开环反应，影响产品质量，在生产及使用控制中需要严格控制其残留含量。本专利技术所涉及的环氧乙烷、环氧丙烷作为一种最简单的环醚类化合物，在低温下为无色透明液体，在常温下为无色带有醚刺激性气味的气体，气体的蒸汽压高，对生产及使用潜在危害性极大。《环氧乙烷吸收溶液合成碳酸乙烯酯》给出了一种利用环氧乙烷吸收溶液反应转化制备碳酸乙烯酯的反应方法，利用该方法环氧乙烷单程转化率不高于97％，少量环氧乙烷仍残留在装置中，对后续工艺过程的安全操作及产品质量有着极大的不利影响。CN103030623提供了一种环氧乙烷和二氧化碳制备碳酸乙烯酯的方法，该方法主要提供了反应过程的催化剂配比组成，利用该方法环氧乙烷的转化率普遍低于78.5％，微量环氧乙烷仍会带入后续分离精制装置。CN108623540和CN108912071提供了一种制备和精制环氧丙烷的方法，该类方法中均是利用精馏塔对反应产物中的轻组分进行脱除，轻组分脱除效率较高，但存在着设备投资高、操作较为复杂、尾气处理困难的难题。CN204824675和CN208541816分别提供了一种脱轻单元和一种脱轻装置，其中脱轻单元采用搅拌罐式结构，脱轻装置则是采用脱轻塔对物料中的轻组分进行脱除，但该类脱轻单元均存在着设备制造复杂、操作难度较大的问题。CN104761429提供了一种用环氧乙烷生产碳酸二甲酯和乙二醇的方法，该方法利用环氧乙烷和CO2在反应器内制备出碳酸乙烯酯，然后通过一级闪蒸分离出过量CO2，残留的微量环氧乙烷和CO2则随着产品进入醇解单元，液相残留的环氧乙烷会与原料一元醇副产出醇醚类产品，直接影响产品质量；气相中的微量环氧乙烷则会进入循环压缩机经压缩后再次循环反应，但由于环氧乙烷易燃易爆，残留的环氧乙烷经过压缩机对安全操作要求较高。综上所述，如何解决微量环氧烷烃快速脱除，解决环氧烷烃残留脱除工艺装置投资高、操作难度大的难题，是本领域亟需解决的关键技术问题。
技术实现思路
针对现有技术存在的问题，本专利技术提供了一种微量环氧烷烃脱除转化的方法及装置。本专利技术利用变压分离、吸收再转化的方法，可连续高效的实现微量环氧烷烃的脱除，简化工艺过程，并使得产品质量稳定性得以提升。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用于微量环氧烷烃脱除转化的装置，其主要包括相互连接的反应单元、变压分离单元以及吸收单元，其中所述变压分离单元的出气口与所述吸收单元的进气口连接；所述吸收单元出液口与所述反应单元进料口连接；所述吸收单元进液口与所述变压分离单元出液口连接；所述吸收单元的出液口与反应单元的进液口连接；所述变压分离单元的出液口与吸收单元的进液口连接。在本专利技术中，所述变压分离单元包括高压分离罐、低压分离罐以及负压分离罐中的至少两种组合。所述变压分离单元是指高压气液分离罐、低压气液分离罐以及负压气液分离罐三种组合。本专利技术通过利用压力逐级变化，快速的将液相中残留的环氧烷烃及其他轻组分闪蒸分离；利用所述吸收单元，将气相中的环氧烷烃进行再次富集和循环反应，彻底解决微量环氧乙烷残留的安全操作难题，提高了脱除效率。以下作为本专利技术优选的技术方案，但不作为本专利技术提供的技术方案的限制，通过以下技术方案，可以更好地达到和实现本专利技术的技术目的和有益效果。作为本专利技术优选的技术方案，所述变压分离单元的出液口与吸收单元的进液口连接管线上分别设置有所述增压、冷却单元，以控制吸收单元的吸收效果。其中，所述变压分离单元内设置有冷凝单元，用于降低循环气中碳酸烷基酯的带出量；所述冷凝单元为内置和外置中的一种。所述高压分离罐内设置有冷却器。所述低压分离罐内设置有冷却器。所述负压分离罐内设置有冷却器。作为本专利技术优选的技术方案，所述微量环氧乙烷脱除转化的装置还包括相互连接的吸收单元和反应单元，所述吸收单元为带有内件结构的吸收塔，内件可为填料或塔盘中的一种或两种结合；所述反应器为固定床反应器和鼓泡床反应器中的一种，为促进反应的进行，反应器内填充有催化剂，催化剂可如溴化钾、四丁基溴化鏻、离子液体中的一种或几种组合，可通过固载于惰性载体上置于反应器中，亦可通过与进料混合连续通入反应器内。所述吸收塔分别设有进气口、出气口、进液口和出液口，其中所述出气口、出液口均与所述反应器的进料口连接。在所述吸收单元与反应单元的连接管线上连接有增压单元，以便于将吸收富液循环至反应单元内再次反应。所述增压单元为循环压缩机，所述循环压缩机后的管线上设置有放空管线，便于将循环积累的惰性气体排空。所述反应单元中还包括加热器，主要用于维持反应过程的温度；其中，所述加热器的介质为热水、蒸汽和导热油中的一种。作为本专利技术优选的技术方案，所述微量环氧乙烷脱除转化的装置还包括所述吸收单元、变压单元以及反应单元间相互连接的管线。所述反应器出料口与所述高压分离罐的进料口连接；所述变压分离单元的出液口为负压分离罐出液口；所述负压分离罐出液口与所述吸收塔的进液口连接；所述负压分离罐出液口与所述吸收塔的进液口连接管路上有增压单元；所述负压分离罐出液口与所述吸收塔的进液口连接管路上有冷却单元。所述高压分离罐的出气口与所述吸收塔的进气口连接，所述低压分离罐和负压分离罐的出气口与所述吸收塔进气口连接管路上有增压单元。作为本专利技术优选的技术方案，本专利技术中所述增压单元为增压泵、压缩机和真空泵中一种或至少两种的组合。所述变压分离单元的出液口与所述吸收塔进液口连接管线上为液体泵；所述变压分离单元的出气口分别通过真空泵、压缩机与吸收塔的进气口连接。所述吸收塔的出气口与所述反应器的进料口连接管线上设置有压缩机；所述吸收塔的出液口通过液体泵与反应器的进料口连接。作为本专利技术优选的技术方案，本专利技术中所述吸收塔的进气口为1-2个，进气口分别位于吸收塔的中下部和中部中的一种或任意两种组合；其中进气口为1个时，进气口位置应置于吸收塔的下部；进气口为2个时，进气口位置可以为吸收塔的中下部和下部各设置一个，亦或在吸收塔的同一水平面对称设置2个。所述吸收塔的进液口为1-2个，所述进液口为1个时，其位置为吸收塔的上部；进液口为2个时，可在吸收塔上部对称设置2个，亦或可在吸收塔的上部和中部各设置1个。第二方面，本专利技术提供了一种利用所述装置进行微量环氧烷烃脱除转化的的处理方法，所述方法包括以下步骤：(a)含微量环氧烷烃的碳酸烷基酯溶液从反应器的进料口进入所述反应单元中发生反应，环氧烷烃在催化剂作用下生成碳酸烷基酯；(b)步骤(a)所述反应器的出料口进入变压分离单元进行气液分离，分离的气相由顶部出料口进入所述吸收单元进行吸收；(c)由所述变压分离单元底部采出的碳酸烷基酯溶液，一部分经增压单元、冷却单元后从液相本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于微量环氧烷烃脱除转化的装置，其特征在于，所述微量环氧烷烃脱除转化装置主要包括相互连接的反应单元、变压分离单元以及吸收单元，其中所述反应器为固定床反应器和鼓泡床反应器中的一种；所述变压分离单元的出气口与所述吸收单元的进气口连接；所述吸收单元出液口与所述反应单元进料口连接；所述吸收单元进液口与所述变压分离单元出液口连接；所述变压分离单元的出液口与吸收单元的进液口连接管线上分别设置有所述增压装置、冷却装置；所述吸收单元的出气口与所述反应单元的进料口连接；所述吸收单元与反应单元的连接管线上设置有增压装置。

【技术特征摘要】
1.一种用于微量环氧烷烃脱除转化的装置，其特征在于，所述微量环氧烷烃脱除转化装置主要包括相互连接的反应单元、变压分离单元以及吸收单元，其中所述反应器为固定床反应器和鼓泡床反应器中的一种；所述变压分离单元的出气口与所述吸收单元的进气口连接；所述吸收单元出液口与所述反应单元进料口连接；所述吸收单元进液口与所述变压分离单元出液口连接；所述变压分离单元的出液口与吸收单元的进液口连接管线上分别设置有所述增压装置、冷却装置；所述吸收单元的出气口与所述反应单元的进料口连接；所述吸收单元与反应单元的连接管线上设置有增压装置。2.根据权利要求1所述的微量环氧烷烃脱除转化装置，其特征在于，所述反应器的出料口与所述变压分离单元的进料口连接；所述反应器内填充有均相催化剂和非均相催化剂中的至少一种；所述变压分离单元包括相互连接的高压分离罐、低压分离罐以及负压分离罐中的至少两种组合；所述变压分离单元的出液口为负压分离罐出液口，所述反应器出料口与所述高压分离罐的进料口连接。3.根据权利要求1所述的吸收单元，其特征在于，所述吸收单元为吸收塔，所述吸收塔分别设有进气口、出气口、进液口和出液口；所述吸收塔的出气口与所述反应器的进料口连接管路上有增压单元，所述吸收塔的进气口为1-2个，所述吸收塔的进液口为1-2个，其中所述吸收塔的进气口分别位于吸收塔的中下部、下部的至少一个，所述进液口的位置在所述吸收塔的上部、中部的至少一个；进一步地，所述吸收塔的进气口为下部的1个；所述吸收塔的进液口为上部的1个。4.根据权利要求2和3所述的变压分离单元，其特征在于，所述高压分离罐的出气口与所述吸收塔的进气口连接，所述低压分离罐、负压分离罐的出气口分别与所述吸收塔进气口连接；所述负压分离罐出液口与所述吸收塔的上部进液口连接；所述低压分离罐和负压分离罐的出气口与所述吸收塔进气口连接管路上有增压装置。5.根据权利要求2和4所述的变压分离单元，其特征在于，所述变压分离单元内设置有冷却器；所述高压分离罐...

【专利技术属性】
技术研发人员：张锁江，张军平，陈嵩嵩，盛贵阳，董丽，崔改静，
申请(专利权)人：中国科学院过程工程研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11