一种高转化率的羰基转化合成系统及工艺技术方案

本发明专利技术公开了一种高转化率的羰基转化合成系统及工艺，涉及化工设备技术领域。本发明专利技术包括主反应单元和第二反应单元，所述第二反应单元设置有微界面反应管，所述微界面反应管与主反应单元连通，所述主反应单元输出的反应液流入所述微界面反应管，所述微界面反应管为设置于第二反应单元的微型管道。本发明专利技术通过微界面反应管为反应液提供相对独立的反应空间，通过降低反应液之间相对流动的方式达到了反应液中原材料的转化率的效果，从而提高了羰基类化合物合成转化的效率。化合物合成转化的效率。化合物合成转化的效率。

【技术实现步骤摘要】
一种高转化率的羰基转化合成系统及工艺


[0001]本专利技术属于化工设备
，特别是涉及一种高转化率的羰基转化合成系统及工艺。

技术介绍

[0002]在羰基类化合物的转化合成反应中，普遍存在气液混合反应或者多种液体的混合反应。以甲醇制乙酸为例，在使用甲醇制备乙酸时，需要将甲醇和CO等合成需要的物质通入混合反应器中，这些物质在催化剂的作用下发生反应，并在对反应后的反应液进行过滤提纯工艺处理后，即可得到乙酸。
[0003]然而在上述这种羰基类化合物转化合成的混合反应中，存在转化率低的问题。以上述的甲醇制乙酸为例，在混合反应器内的甲醇与CO等物质进行混合反应时，都需要持续不断地输入新的物料以及不断地输出反应液，以确保反应的持续进行。而由于有物料不断地输入，使得混合反应器内的物料转化比例始终维持在一个动态平衡的状态下，因此，输出的反应液中如甲醇等物质的转化比例也不高，需要在下游工序中对合成的产物进行精炼提纯，提纯分离出的原材料重新投入混合反应器使用。例如申请号为92108244.4的甲醇低压液相羰基合成醋酸反应方法的专利技术专利中，该专利中也提到了在反应器下游设置转化器，解决催化剂铑反应出现沉淀的问题。显然，该专利设置了转化器，但采用釜式反应器，并且没有换热装置，所以依然不能解决反应液中原材料转化率不高及有效控制二段转化器中温度的问题。由此可见，现有技术中存在羰基类化合物转化合成的混合反应中原材料物质转化率低及温度失控的问题。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种高转化率的羰基转化合成系统及工艺，解决现有技术中原材料在反应单元中原材料转化率低的问题。
[0005]为解决上述技术问题，本专利技术通过以下技术方案实现的：一种高转化率的羰基转化合成系统及工艺，所述系统包括主反应单元和第二反应单元，所述第二反应单元设置有微界面反应管，所述微界面反应管与主反应单元连通，所述主反应单元输出的反应液流入所述微界面反应管，所述微界面反应管为设置于第二反应单元的微型管道。其中的所述主反应单元采用常规的设备，将原材料和催化剂输入到主反应单元后，原材料在主反应单元反应并形成反应液。在普通的工序中，要确保整个生产的效率，使生产持续稳定地运行，因此会持续向主反应单元输入原材料，而主反应单元也会持续输出反应液。原材料的输入效率会保持稳定，因此输出的反应液中的原材料转化率也是维持在一定的比例。
[0006]设置第二反应单元后，反应液从主反应单元输入到第二反应单元的微界面反应管中。微界面反应管的横截面积很小，因此反应液进入微界面反应管后，能够持续沿微界面反应管的轴向方向流动，而不会发生逆向流动。因此，在微界面反应管中，反应液内的各种原
材料会随着反应液同步流动，在流动过程中原材料也会持续进行反应。又由于微界面反应管横截面积小的特点，因此单位时间进入微界面反应管中的原材料和反应液数量少，因此这部分的原材料可以在不受其它原材料混合影响的情况下，使该部分的原材料能够完全转化，从而达到提高转化率的目的。同理，不同时间进入微界面反应管的原材料也不会相互影响，而是会随着流动不断发生反应，使得流出微界面反应管的反应液中，原材料的转化率能够得到大幅提高，解决了原材料转化率低的问题。
[0007]微界面反应管的截面积很小，因此所述微界面反应管有若干个，若干所述微界面反应管并联设置。通过并联设置多个微界面反应管的方式来满足对输出反应液的处理效率。多个微界面反应管互不干扰独立工作，多个微界面反应管内的原材料都会高转化率地进行反应转化，使得最终所有的微界面反应管都能够输出转化率高的反应液。输出的反应液转化率高，也就是在后续精炼提纯过程中，提纯出的成品比例更高，需要回收的原材料比例更少。由此可见，在微界面反应管的作用下，相当于提高了整个反应流程的转化率，达到了提高整个反应系统生产效率的技术效果。
[0008]在羰基类化合物的转换合成反应中，通常会有气体与液体进行反应，例如制备乙酸时会采用甲醇和CO。在主反应单元将反应液输出后，若没有设置为截面反应管，那么反应液在后续的输送以及反应容器中，很容易使CO与反应液分离，形成气液分层的现象。在气液分层后，原材料的后续反应效率必然大幅降低，使得原材料的转化率无法得到提高。而本专利技术设置的微界面反应管的横截面积小，无法在微界面反应管中形成气液分层的现象，也就使得液体和气体都能够在微界面反应管内充分接触，使得原材料的反应能够正常进行。解决了气体与液体分层的问题，实现提高原材料转化率的效果。
[0009]例如甲醇制备乙酸和乙醇制备丙酸这类反应都属于放热反应，因此需要对反应温度进行控制。主反应单元采用现有技术的搅拌反应器或者喷射反应器，都具备冷却装置。因此，在第二反应单元中也需要设置冷却装置，实现对反应温度的控制。所述第二反应单元还包括壳体，若干所述微界面反应管均位于壳体内，所述壳体内设置有换热元件。通过壳体内的换热元件与位于壳体内的微界面反应管进行热交换，实现对微界面反应管的温度控制。当微界面反应管内的反应为放热反应时，可以采用冷媒对微界面反应管进行降温；反之，当微界面反应管内的反应需要在加热条件下进行时，也可以采用热媒对微界面反应管进行加热。
[0010]一种高转化率的羰基转化合成工艺，能够应用于上述的一种高转化率的羰基转化合成系统，实现对羰基类化合物的高转化率反应。
[0011]该工艺包括以下步骤：S1、将原材料和催化剂输入主反应单元进行反应；此步骤与现有技术相同，使原材料在主反应单元进行混合和反应；S2、将主反应单元内的反应液输出，并将反应液输出至若干微型管道中；此时输出的反应液中，存在未反应的原材料，未反应的原材料进入微型管道中会继续发生反应。将反应液输入微型管道中，目的在于将反应液输入到相对独立的空间内，使得独立空间内反应液中的原材料能够独自完成转化，而不会受到其它反应液混合的干扰。而微型管道由于横截面积小，因此微型管道内前后位置的反应液几乎没有相对流动，相当于为反应液提供独立的反应空间；与微型管道相比，尺寸较大或者横截面积较大的管道或者容器中不同位置
的反应液内的原材料比例是一致的，反应液内部的流动性使得后加入的反应液会快速与先加入的反应液混合，也就使得反应液中原材料的转化反应无法在相对独立的空间进行转化。因此，采用微型管道的目的在于将反应液进行分离，使得微型管道内一处反应液中发生的反应能够不受其它反应液的影响，通过分隔的方式使得原材料反应能够独立地进行，从而提高反应液中原材料的转化率；S3、持续向主反应单元输入原材料，同时也持续将主反应单元中的反应液输入微型管道中，使反应液从微型管道的另一端输出至下游其它单元；微型管道能够保持反应液的流动，使得反应液内部的反应与反应液的运输同步进行，让微型管道能够适应主反应单元持续输出反应液的生产状态，反应液在微型管道中实现运输，而在运输的过程中也同步发生反应，在反应液从微型管道排出时，排出的均为原材料转化率高的反应液；S4、对主反应单元和微型管道的温度进行控制，使反应液的温度维持在指定的范围内。现有技术中的主反应单元均具有用于控制温本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高转化率的羰基转化合成系统，其特征在于：包括主反应单元(1)和第二反应单元(2)，所述第二反应单元(2)设置有微界面反应管(4)，所述微界面反应管(4)与主反应单元(1)连通，所述主反应单元(1)输出的反应液流入所述微界面反应管(4)，所述微界面反应管(4)为设置于第二反应单元(2)的微型管道。2.根据权利要求1所述的一种高转化率的羰基转化合成系统，其特征在于：所述微界面反应管(4)有若干个，若干所述微界面反应管(4)并联设置。3.根据权利要求2所述的一种高转化率的羰基转化合成系统，其特征在于：所述主反应单元(1)设置有反应液出口，若干所述微界面反应管(4)均与反应液出口连接。4.根据权利要求3所述的一种高转化率的羰基转化合成系统，其特征在于：所述微界面反应管(4)的形状为圆形管道状。5.根据权利要求2所述的一种高转化率的羰基转化合成系统，其特征在于：所述第二反应单元(2)还包括壳体，若干所述微界面反应管(4)均位于壳体内，所述壳体内设置有换热元件。6.根据权利要求5所述的一种高转化率的羰基转化合成系统，其特征在于：所述换热元件包括换热管道(5)和导热填料(6)。7.根据权利要求2所述的一种高转化率的羰基转化合成系统，其特征在于：所述第二反应单元(2)与主反应单元(1)包括两种连接方式，一种连接方式为第二反应单元(2)与主反应单元(1)通过管道连接，另一种连接...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡昌彬，杨飞，邓任军，刘丽，邹龙，
申请(专利权)人：重庆道为低碳科技有限公司，
类型：发明
国别省市：