一种烯烃等温绝热环氧化反应器制造技术

本实用新型专利技术公开了一种烯烃等温绝热环氧化反应器，属于化工领域。该反应器包括上封头、壳体和下封头，所述的反应器分为上、下两段，上段为绝热催化反应段，下段为等温催化反应段，所述的绝热催化反应段的顶段设有催化剂压板，底端设有支撑板，在催化剂压板和支撑板之间设有绝热段催化床层；所述的等温催化反应段的上部设有上管箱、下部设有下管箱，中部设有若干竖直布置的列管。本实用新型专利技术在等温段反应床层后设计了绝热催化反应段，确保了将氢过氧化物的完全转化，易于提高目标产物环氧丙烷、苯乙醇及苯乙酮的收率。醇及苯乙酮的收率。醇及苯乙酮的收率。

【技术实现步骤摘要】
一种烯烃等温绝热环氧化反应器


[0001]本技术属于化学化工反应器
，具体涉及一种烯烃等温绝热环氧化反应器，特别适用于丙烯与氢过氧化物的环氧化反应。

技术介绍

[0002]环氧丙烷是石油化工的重要中间体之一。在丙烯衍生产品中，环氧丙烷目前是仅次于聚丙烯和丙烯腈的第三大衍生物。环氧丙烷在工业上主要用于制备聚醚多元醇，丙二醇、醇胺和各类非离子表面活性剂，其衍生物被广泛应用于石化、建筑、家电、汽车、医药、农药、纺织、日化等行业。
[0003]烯烃共氧化法工艺最早由Halcon公司(现为Ly ondell公司)于1967年在US3351635中发表。烯烃与有机过氧化氢的共氧化反应一般在50～120℃，1000psi条件下进行，目的是为了使丙烯在液相条件下进行反应。具体到环氧丙烷，其反应过程为：
[0004]R
‑
OOH+CH3CH＝CH2――
→
R
‑
OH+CH3CHOCH2[0005]其中R为有机基团，可以是乙苯基、异丙苯基、叔丁基、异戊基、环戊基、环己基等。目前，已工业化的共氧化环氧丙烷工艺有环氧丙烷
‑
苯乙烯联产工艺、环氧丙烷
‑
叔丁醇(或甲基叔丁基醚)联产工艺、异丙苯法环氧丙烷工艺。环氧丙烷与苯乙烯的联产工艺主要包括乙苯液相氧化生成乙苯过氧化氢，乙苯过氧化氢与丙烯液相共氧化生成1
‑
苯乙醇和环氧丙烷，1
‑
苯乙醇脱水生成苯乙烯三个反应，具体的描述参见ARCO公司的专利US5210354。环氧丙烷与叔丁醇的联产工艺主要包括异丁烷液相氧化生成叔丁基过氧化氢，叔丁基过氧化氢与丙烯液相共氧化生成叔丁醇和环氧丙烷，叔丁醇也可进一步转化为甲基叔丁基醚(MTBE)，具体的描述参见ARCO公司的专利US5424458。异丙苯法环氧丙烷工艺与环氧丙烷
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苯乙烯联产工艺及环氧丙烷
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叔丁醇(或甲基叔丁基醚)联产工艺主要的不同点在于将联产品二甲基苄醇加氢生成原料异丙苯循环使用，而异丙苯的液相氧化、异丙苯过氧化氢与丙烯的液相共氧化工艺与ARCO公司的共氧化工艺类似，具体的描述参见住友化学的专利CN1856482。
[0006]在Halcon公司的专利US3351635中，描述了烯烃与有机过氧化物的共氧化反应过程：丙烯和有机过氧化氢在优选50
‑
120℃，1000psi条件下进行液相环氧化反应。在环氧化过程中，可以采用能溶解于反应物料中的钼、钨、钛、铌、钽、铼、硒、铬、锆、碲、铀系均相催化剂。
[0007]丙烯共氧化反应除了采用如上所述的均相催化剂外，也有采用非均相催化剂的工艺。Shell公司的专利US8664412中描述了烯烃环氧化的过程，与Halcon工艺的不同点是采用了非均相的固相环氧化催化剂。Shell公司在其专利US3829392中介绍了一种用于烯烃环氧化的TiO2负载于SiO2上的固相催化剂。除了Shell公司的TiO2
‑
SiO2型催化剂外，日本住友化学的异丙苯法工艺也采用固相催化剂进行环氧化反应。住友化学在专利CN1953969中介绍了一种环氧丙烷的制备方法，采用了一种更易生产，成本更低的钛硅酸盐固相催化剂。
[0008]除了共氧化法，双氧水法环氧丙烷工艺则是直接采用双氧水与丙烯反应生成环氧
丙烷。目前双氧水法(HPPO法)环氧丙烷已经工业化的，有由巴斯夫公司(BASF)和陶氏化学(Dow)共同开发的技术以及由赢创集团(原德固赛，Degussa)和伍德公司(Uhde)共同开发的技术。两种技术的区别主要是环氧化反应的反应器类型，二者都是在催化技术特别是钛硅分子筛TS
‑
1的发展背景下逐渐走向成熟的。(刘波,张晓莉,赵丽,等.环氧丙烷生产工艺的发展现状[J].当代化工,2016,45(2):336
‑
341)。
[0009]与Halcon法环氧丙烷工艺相比，Shell法环氧丙烷工艺、住友法环氧丙烷工艺及目前的双氧水法环氧丙烷工艺均采用了固相环氧化催化剂。与均相环氧化工艺相比，由于采用了固相氧化催化剂，省去了催化剂与物料的循环、分离步骤，简化了反应流程，消除了配套动设备机械密封泄露问题，提高了安全性，同时由于反应停留时间少，反应返混少，因而副反应少，原料消耗小，产物分离也相对简单。因而，为了提高共氧化反应环氧丙烷的选择性，采用固相催化剂有一定的优势。目前，用于共氧化的固相催化剂基本均是以TiO2为活性组成的SiO2型催化剂，国内如上海石油化工研究院(CN1268400)、大连理工大学(CN103464197A)均在研究这一类型的催化剂。
[0010]不管是Halcon工艺，还是shell工艺，亦或是双氧水工艺，在环氧化反应时均是丙烯与有机过氧化氢(或过氧化物)进行反应。而过氧化物的热稳定性较差，在反应过程中会发生分解，且温度越高，分解速度越快。例如日本住友化学在其专利CN01806929中介绍了异丙苯过氧化氢的分解情况。异丙苯过氧化氢有一个适宜的使用温度，可用下式表达：
[0011]t＝150
‑
0.8*w
[0012]其中，t为含异丙苯过氧化氢物料的允许使用温度，w为物料中异丙苯过氧化氢的质量含量，％。
[0013]同一浓度的含异丙苯过氧化氢物流，在操作温度T<t的条件下操作30min时，异丙苯过氧化氢分解率为2～3％，而在操作温度T>t的条件下操作30min时，异丙苯过氧化氢分解率则高至20～25％。随着温度的升高，异丙苯过氧化氢的热分解速度加快，同时，随着异丙苯过氧化氢在物料中的浓度增加，异丙苯过氧化氢的显著分解温度点也会降低，这一现象不仅是异丙苯过氧化氢性质，以乙苯过氧化氢、叔丁基过氧化氢、过氧化氢等有氧化物时也有这一现象。
[0014]共氧化反应中，为了提高环氧丙烷的选择性，必须减少有机过氧化氢的分解。其中减少热分解是其中一个影响很大的因素(除了热分解外，有机过氧化氢还容易发生酸分解和碱分解—曹钢.异丙苯法生产苯酚丙酮[M].化学工业出版社,1983.)。有机过氧化氢(过氧化氢)分解生成相应的醇、酮时，同时会失去原子氧：R
‑
OOH
→
R
‑
OH+[O]原子氧的存在会造成有机物的过度氧化，使反应体系中的酸含量增加，这又会促进有机过氧化氢的酸分解，同时，有机酸本身是一种烷基化催化剂，且会造成烯烃的聚合，这都会造成不希望的副反应增加。
[0015]因而，为了提高环氧丙烷的选择性，共氧化反应在低温下操作是有利的。如Halcon工艺的烯烃与有机过氧化物的共氧化优选温度为50
‑
120℃(US3351635)。
[0016]由于共氧化反应是放热反应，在共氧化反应进行时会放出反应热，造成反应温度的不断提高，这又会造成副反应的增加，甚至造成有机过氧化氢的不可控分解。
[0017]为了解决这一本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种烯烃等温绝热环氧化反应器，其特征在于：该反应器包括上封头(2)、壳体(1)和下封头(3)，所述的反应器分为上、下两段；上段为绝热催化反应段，下段为等温催化反应段，所述的绝热催化反应段的顶段设有催化剂压板(6)，底端设有支撑板(8)，在催化剂压板(6)和支撑板(8)之间设有绝热段催化床层(7)；所述的等温催化反应段的上部设有上管箱(9)、下部设有下管箱(15)，中部设有若干竖直布置的列管(12)。2.根据权利要求1所述的烯烃等温绝热环氧化反应器，其特征在于：上封头(2)上设有出液口，下封头上设有进液口。3.根据权利要求1所述的烯烃等温绝热环氧化反应器，其特征在于：绝热催化反应段设有若干温度检测装置(21)。4.根据权利要求1所述的烯烃等温绝热环氧化反应器，其特征在于：列管(12...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨春和，张鹏，
申请(专利权)人：中石化南京工程有限公司，
类型：新型
国别省市：