一种环氧乙烷法制备乙二醇的微界面反应系统及方法技术方案

本发明专利技术提供了一种环氧乙烷法制备乙二醇的微界面反应系统及方法，所述微界面反应系统包括：反应器，搅拌釜，所述搅拌釜内装填有NaHCO

【技术实现步骤摘要】
一种环氧乙烷法制备乙二醇的微界面反应系统及方法
本专利技术涉及乙二醇制备领域，具体而言，涉及一种环氧乙烷法制备乙二醇的微界面反应系统及方法。
技术介绍
乙二醇(ethyleneglycol，EG)是最简单也是最重要的脂肪族二醇，无色，无味，味甜的液体，能够与水以任意比例混合。乙二醇在工业上具有广泛的用途，可以用于生产聚对苯二甲酸乙二酯(合成聚酯纤维和聚酯塑料的原料)，并用于生产其他聚酯树脂、不饱和聚酯树脂、非离子表面活性剂、乙醇胺以及炸药等；高纯度的乙二醇可用于配置汽车、航空工业和仪器仪表工业中冷却系统的抗冻剂和解冻剂，以及生产溶剂、润滑剂、软化剂、增塑剂等；乙二醇也被用于液压制动，烟草湿润剂、皮毛处理剂、印泥和墨水中。我国EG的总需求量和消费量巨大，EG在我国具有很好的发展前景。通过环氧乙烷法制备乙二醇，进而开发下游产品，形成良好的产业链，是目前化工企业十分看好的前景。以环氧乙烷为原料在弱碱水源中进行水解反应，直接合成乙二醇，再经分离制得纯乙二醇；环氧乙烷法制备乙二醇，由于反应活化能较大，为加快反应速度，必须适当提高反应温度，该反应在80-100℃下进行。但反应温度提高后，为保持反应体系为液相，相应的反应压力也要提高；在反应过程中，环氧乙烷和水源无法得到充分的混合，从而导致反应需要在高环氧乙烷压力(＞2.0MPa)下进行，限制了反应器的生产能力(液时空速＜1.0h-1)。因此，亟需改进乙二醇的生产工艺路线。有鉴于此，特提出本专利技术。
技术实现思路
本专利技术的第一目的在于提供一种环氧乙烷法制备乙二醇的反应系统，该微界面反应系统通过在搅拌釜外侧和反应器内部设置微界面机组，使得在环氧乙烷在与水源进行反应之前被破碎为微气泡，提高环氧乙烷与水源之间的相界传质面积，从而解决了现有技术中由于环氧乙烷和水源在反应器内部无法得到充分混合，导致反应压力高、氢酯比大、液时空速低的问题。本专利技术的第二目的在于提供一种采用上述微界面反应系统制备乙二醇的反应方法，反应得到的乙二醇纯度高，应用广泛，提高了乙二醇本身的适用面，值得广泛推广应用。为了实现本专利技术的上述目的，特采用以下技术方案：本专利技术提供一种环氧乙烷法制备乙二醇的微界面反应系统，其特征在于，包括：反应器，搅拌釜，所述搅拌釜内装填有NaHCO3剂料；所述搅拌釜的外侧设置有微界面机组，所述微界面机组由多个外置微界面发生器排列形成；通入所述微界面机组的总管道同时连接有环氧乙烷进料管道、以及水源管道的两个分支管道，环氧乙烷从所述气源输送管道通入到所述微界面机组中，水源进入到微界面机组内部以用于破碎环氧乙烷气体为微米级别的微气泡；本专利技术的微界面机组设置在了搅拌釜的外侧，水源以及环氧乙烷汇总后通过总管道进入到微界面机组中，因为以汇总后的方式进入更加提高了原料之间的融合效果，这样进入的环氧乙烷并行进入到每一个微界面发生器中，相当于在每个微界面发生器均形成一次微界面体系，以实现气相在以液相为介质的前提下在微界面发生器内部得到充分的分散破碎，最中部的两个微界面发生器离气相进料口最为接近，所以其作为主要分散破碎的微界面体系，然后上部与下部的两个微界面发生器形成二次微界面体系以及三次微界面体系，起到加强反应的效果。此外，为了起到良好的固定作用，特在微界面发生器之间设置有连接杆以起到加强固定的效果。从搅拌釜进行完搅拌后的反应料液当液面到釜顶后从溢流管经过管线从反应料液进口进入到反应器内，在反应器内进一步的进行反应，反应器内的内置微界面发生器侧面设置有环氧乙烷进料口，为了使得内置微界面发生器更加稳定，特在内置微界面发生器的两侧设置有支架，固定在反应器的内部。所述反应器的底部设置有反应料液进口，所述反应料液进口与所述搅拌釜通过溢流管相通，所述反应器内设置有内置微界面发生器，所述内置微界面发生器上设置有环氧乙烷进料口，以用于在所述反应料液为介质的情况下将环氧乙烷分散破碎成微气泡；所述内置微界面发生器将环氧乙烷打碎成微米尺度的微气泡，并将微气泡释放到所述反应器内部，以增大反应过程中所述环氧乙烷与所述水源之间的相界传质面积，使得环氧乙烷以微气泡的状态与水源充分接触，并进行反应。从所述反应器反应后的反应产物进入脱轻塔脱除轻组分，再进入精馏塔精馏处理后，得到乙二醇。进一步地，所述外置微界面发生器的个数为4个，由上至下依次排列，从而增加气相和液相之间的相界面积，使得传质空间充分满足，增加了气体在液相中的停留时间，提高了反应效率；相邻所述微界面发生器之间设置有液体互逆通道，所述液体互逆通道实现微界面发生器内气液的流通。进一步地，所述外置微界面发生器的个数为4个，每2个为一组分成两组，由上至下依次排列设置，所述微界面发生器每一组的2个之间串联，两组之间互相并联，在增加气相和液相之间的相界面积，增加了气体在液相中的停留时间的同时，每一组串联使得气相的破碎率更充分，设置在前的微界面发生器产生的微气泡再进入设置在后的微界面发生器中，微气泡进一步地破碎成更小的微气泡，充分提高传质效果；相邻所述微界面发生器之间设置有液体互逆通道，所述液体互逆通道实现微界面发生器内气液的流通；进一步地，所述外置微界面发生器的个数为3个，由上至下依次排列，增加了气相和液相之间的相界面积，使得传质空间更充分，延长气体在液相中的停留时间；相邻所述微界面发生器之间设置有液体互逆通道，所述液体互逆通道实现微界面发生器内气液的流通；优选地，液体互逆通道为两组，左右对称设置，在各个微界面发生器之间通过液体的互相流通，更能够提高气相的破碎程度；破碎气相需要的动力，除了来自微界面发生器内部的微孔结构提供以外，液体互逆通道也相应地辅助提供动力；优选地，两组液体互逆通道的液相流向是相反的，从而在各个微界面发生器之间产生对流，提高破碎的效果。进一步地，所述水源进料管道连接有水源存储罐以实现为进入到外置微界面发生器内的水源提供水源；所述环氧乙烷进料管道连接有环氧乙烷外接通道以实现为环氧乙烷进入到外置微界面发生器提供环氧乙烷气源。进一步地，所述脱轻塔的顶部设置有轻组分出口，以用于轻组分的排出，所述脱轻塔的底部设置有重组分出口，所述重组分出口与所述精馏塔的侧壁相通以用于将乙二醇进行进一步的精馏。进一步地，所述精馏塔的底部设置有原料循环出口，所述水源从所述原料循环出口返回到所述反应器以实现原料的循环利用。进一步地，所述精馏塔的顶部设置有塔顶冷凝器，从所述塔顶冷凝器冷凝下来的物质一部分返回到所述精馏塔，另外一部分去往乙二醇存储罐。本专利技术还提供上述环氧乙烷法制备乙二醇的微界面反应系统的反应方法，包括如下步骤：将环氧乙烷与水源混合微界面分散破碎后进行反应，再经过脱轻、精馏得到乙二醇进行收集。进一步地，所述反应的压力为0.8-2.0MPa。环氧乙烷水解制取乙二醇的工艺条件是：环氧乙烷与NaHCO3的摩尔比为：1:1，反应温度为78-95℃左右；反应时间为2-3h。由于工业品级环氧乙烷含杂质多，使得率偏低，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种环氧乙烷法制备乙二醇的微界面反应系统，其特征在于，包括：反应器，搅拌釜，所述搅拌釜内装填有NaHCO

【技术特征摘要】
1.一种环氧乙烷法制备乙二醇的微界面反应系统，其特征在于，包括：反应器，搅拌釜，所述搅拌釜内装填有NaHCO3剂料；
所述搅拌釜的外侧设置有微界面机组，所述微界面机组由多个外置微界面发生器排列形成；通入所述微界面机组的总管道同时连接有环氧乙烷进料管道、以及水源管道的两个分支管道，环氧乙烷从所述气源输送管道通入到所述微界面机组中，水源进入到微界面机组内部以用于破碎环氧乙烷气体为微米级别的微气泡；
所述反应器的底部设置有反应料液进口，所述反应料液进口与所述搅拌釜通过溢流管相通，所述反应器内设置有内置微界面发生器，所述内置微界面发生器上设置有环氧乙烷进料口，以用于在所述反应料液为介质的情况下将环氧乙烷分散破碎成微气泡；
从所述反应器反应后的反应产物进入脱轻塔脱除轻组分，再进入精馏塔精馏处理后，得到乙二醇。


2.根据权利要求1所述的微界面反应系统，其特征在于，所述外置微界面发生器的个数为4个，由上至下依次排列，相邻所述微界面发生器之间设置有液体互逆通道，所述液体互逆通道实现微界面发生器内气液的流通。


3.根据权利要求1所述的微界面反应系统，其特征在于，所述外置微界面发生器的个数为4个，每2个为一组分成两组，由上至下依次排列设置，所述微界面发生器每一组的2个之间串联，两组之间互相并联，相邻所述微界面发生器之间设置有液体互逆通道，所述液体互逆通道实现微界面发生器内气液的流通。


4.根据权利要求1所述的微界面反应系统，其特征在于，所述外置微界面发生器的个数为3个，由上至...

【专利技术属性】
技术研发人员：张志炳，周政，李磊，张锋，孟为民，王宝荣，杨高东，罗华勋，田洪舟，杨国强，曹宇，
申请(专利权)人：南京延长反应技术研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32