本发明专利技术涉及化学工程技术领域，公开了一种气泡发生器、反应器和微气泡强化气液反应的系统以及环氧丙烷吸收二氧化碳制碳酸丙烯酯的方法，将环氧丙烷、催化剂、助剂以及溶剂碳酸丙烯酯组成的反应溶液加入反应器，反应器内设置气泡发生器，二氧化碳原料气经微气泡发生器形成二氧化碳微气泡后与反应溶液在一定温度和压力下接触反应制得碳酸丙烯酯。本发明专利技术中通过气泡发生器的位置以及气泡发生器各支管的设计配合，在高温高压下产生适合反应的CO2微气泡，能够有效强化二氧化碳和环氧丙烷的反应，提高气液反应的传质效率和反应速度。本发明专利技术通过具有碳酸丙烯酯收率高的特点。过具有碳酸丙烯酯收率高的特点。过具有碳酸丙烯酯收率高的特点。
【技术实现步骤摘要】
气泡发生器、反应器和环氧丙烷吸收二氧化碳制碳酸丙烯酯的方法
[0001]本专利技术涉及化学工程
，具体地涉及一种气泡发生器、反应器以及环氧丙烷吸收二氧化碳制碳酸丙烯酯的方法。
技术介绍
[0002]二氧化碳是以煤和石油为代表的化石燃料氧化燃烧后的最终产物，自从人类进入工业化生产以来，由于大量使用化石能源，使二氧化碳在大气中的浓度逐渐增大，成为主要的温室气体，直接导致地球气温上升及气候异常，严重威胁着人类的生存环境。另一方面，CO2是最丰富的C1资源，因此，在环保及资源领域，CO2的转化利用均具有重要意义。然而，CO2分子自身十分稳定，很难与其它物质发生反应。目前，以CO2为原料实现工业化生产的工艺路线很少，而由CO2与环氧丙烷(PO)合成碳酸丙烯酯(PC)的路线正是其中之一。
[0003]二氧化碳与环氧化物反应生成五元环碳酸酯已被广泛研究。环碳酸酯可用于各种用途，如无质子极性溶剂、电池电解质、聚碳酸酯前体、医药和精细化学合成中间体等。碳酸丙烯酯(Propylene Carbonate，简称PC)，也称碳酸丙二醇酯，是一种杂环酮，其分子式：C4H6O3，是一种无色、无气味的淡黄色透明液体，溶于水和四氯化碳，与乙醚、丙酮、苯等混溶，是一种优良的极性溶剂，特性分子量102.09，熔点
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48.8℃，沸点242℃，相对密度1.2069。碳酸丙烯酯对CO2、H2S等酸性气体有较大的溶解能力，而对H2、N2、CO、CH4等气体有较小的溶解度，因此被合成氨原料气的净化、天然气的净化，和制氢等工业部门用作脱碳(二氧化碳)、脱硫非常高效的理想溶剂；PC的蒸气压低，可在常温下吸收CO2，溶剂的再生只需将吸收CO2的富液减压或鼓入空气，不用消耗热量，节能环保且工艺简单，设备投资费用低。由于PC的低毒性，还可作为纺织印染工业的溶剂，颜料和水溶性有机染料的分散剂，烯烃和芳香烃的萃取剂。还是石油开采、金属萃取、生漆增塑剂等难溶物的良好溶剂。另外，碳酸丙烯酯作为第二代锂电池的电解液可在较恶劣的环境下使用保护石墨电极，目前它在美国和欧洲市场上有很大的需求，其在电子工业上可作高能电池及电容器的优良介质。碳酸丙烯酯与异氰酸酯按一定比例混合作为木材的高强度粘合剂，而且近年来碳酸丙烯酯还可以和甲醇进行酯交换反应合成用途广泛的绿色化学品碳酸二甲酯。由于碳酸丙烯酯的用途广泛，使其需求量大增。作为一种常规气液反应，环氧丙烷与CO2既可以实现CO2的资源化利用，又可以解决其排放带来的温室效应问题。
[0004]现有技术中，二氧化碳和环氧丙烷常规反应方式，反应条件苛刻一般需要100℃以上的高温以及4Mpa左右的反应压力，并且反应周期较长，一般需要4
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24h。
技术实现思路
[0005]为解决现有技术中二氧化碳和环氧丙烷常规反应条件苛刻且反应周期较长的问题，本专利技术提供一种气泡发生器、反应器和环氧丙烷吸收二氧化碳制碳酸丙烯酯的方法，本专利技术能够有效降低反应条件要求，降低反应压力，提高传质效率，加快该反应的效率。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术一方面提供一种气泡发生器，所述气泡发生器包括：具有进气口的主进气管，用于将原料气通入所述气泡发生器；
[0007]设置在所述主进气管径向的至少三个一级横向支管，每个所述一级横向支管径向设置至少一个一级纵向支管，每个所述一级纵向支管径向设置至少三个二级横向支管，每个所述二级横向支管径向设置至少一个二级纵向支管，所述二级纵向支管设置出气口，每个所述出气口固定设置具有多个气泡孔的出气板，用于切割所述原料气形成微气泡。
[0008]优选地，每个所述一级横向支管的内径为所述主进气管内径的5/9至7/8，更优选安置在距所述主进气管顶端1/5至1/4距离处。
[0009]优选地，每个所述一级纵向支管的内径为所述主进气管内径的5/12至7/10，更优选安置在距所述一级横向支管顶端1/3至2/3距离处。
[0010]优选地，每个所述二级横向支管的内径为所述主进气管内径的5/18至7/17，更优选安置在距所述一级纵向支管顶端1/3至2/3距离处。
[0011]优选地，每个所述二级纵向支管的内径为所述主进气管的内径的5/36至7/34，更优选安置在距所述二级横向支管顶端1/3至2/3距离处。
[0012]优选地，每个所述出气口内径为所述主进气管内径的5/72至7/68。
[0013]优选地，每个所述出气板的直径与所述出气口外径相同，厚度为0.5
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2mm，孔隙率为50％
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70％，所述气泡孔直径为1
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20μm，优选5
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20μm。
[0014]优选地，所述气泡发生器适配反应器，更优选所述主进气管的内径为反应器内径的1/7至1/5。
[0015]优选地，每个所述一级横向支管的内径为反应器内径的1/9至1/8，更优选安置在距所述主进气管顶端1/5至1/4距离处。
[0016]优选地，每个所述一级纵向支管的内径为反应器内径的1/12至1/10，更优选安置在距所述一级横向支管顶端1/3至2/3距离处。
[0017]优选地，每个所述二级横向支管的内径为反应器内径的1/18至1/17，更优选安置在距一级纵向支管顶端1/3至2/3距离处。
[0018]优选地，每个所述二级纵向支管的内径为反应器的内径的1/34至1/36，安置在距二级横向支管顶端1/3至2/3距离处。
[0019]优选地，每个所述出气口内径为反应器内径的1/68至1/72。
[0020]优选地，每个所述出气板的直径与所述出气口外径相同，厚度为0.5
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2mm，孔隙率为50％
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70％，所述气泡孔直径为1
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20μm，优选5
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20μm。
[0021]本专利技术第二方面提供一种反应器，所述反应器包括至少两个本专利技术所述的气泡发生器，分别设置在所述反应器底部和距所述反应器底部1/2至2/3距离的内壁上。
[0022]优选地，每个所述气泡发生器被具有顶板的不锈钢罩包裹，所述顶板具有与所述出气板相同的所述气泡孔径，用于将所述气泡发生器产生的气泡进行二次切割。
[0023]优选地，所述不锈钢罩的内径为所述气泡发生器整体长度的1.2
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1.5倍，高度为所述气泡发生器总体高度的1.1
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1.5倍。
[0024]优选地，所述反应器包括至少对应所述底部和所述内壁上的的气泡发生器进气口的原料气入口，以及液相进料口。
[0025]本专利技术第三方面提供一种环氧丙烷吸收二氧化碳制碳酸丙烯酯的方法，该方法在
本专利技术所述的反应器中进行，该方法包括以下：
[0026](1)环氧丙烷和催化剂以及助剂溶解于碳酸丙烯酯形成反应溶液；
[0027](2)排除反应器中的氧气，将步骤1)所述反应溶液通过液相进料口加入所述反应器；
[0028](本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种气泡发生器，其特征在于，所述气泡发生器(3)包括：具有进气口(4)的主进气管(5)，用于将原料气通入所述气泡发生器(3)；设置在所述主进气管(5)径向的至少三个一级横向支管(6)，每个所述一级横向支管(6)径向设置至少一个一级纵向支管(7)，每个所述一级纵向支管(7)径向设置至少三个二级横向支管(8)，每个所述二级横向支管(8)径向设置至少一个二级纵向支管(9)，每个所述二级纵向支管(9)设置出气口(10)，每个所述出气口(10)固定设置具有多个气泡孔的出气板(11)，用于切割所述原料气形成微气泡。2.根据权利要求1所述的气泡发生器，其中，每个所述一级横向支管(6)的内径为所述主进气管(5)内径的5/9至7/8，优选安置在距所述主进气管(5)顶端1/5至1/4距离处；和/或每个所述一级纵向支管(7)的内径为所述主进气管(5)内径的5/12至7/10，优选安置在距所述一级横向支管(6)顶端1/3至2/3距离处；和/或每个所述二级横向支管(8)的内径为所述主进气管(5)内径的5/18至7/17，优选安置在距所述一级纵向支管(7)顶端1/3至2/3距离处；和/或每个所述二级纵向支管(9)的内径为所述主进气管(5)的内径的5/36至7/34，优选安置在距所述二级横向支管(8)顶端1/3至2/3距离处；和/或每个所述出气口(10)内径为所述主进气管(5)内径的5/72至7/68；和/或每个所述出气板(11)的直径与所述出气口(10)外径相同，厚度为0.5
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2mm，孔隙率为50％
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70％，所述气泡孔直径为1
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20μm，优选5
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20μm。3.根据权利要求1或2所述的气泡发生器，其中，所述气泡发生器(3)适配反应器(1)，优选所述主进气管(5)的内径为所述反应器(1)内径的1/7至1/5；和/或每个所述一级横向支管(6)的内径为所述反应器(1)内径的1/9至1/8，优选安置在距所述主进气管(5)顶端1/5至1/4距离处；和/或每个所述一级纵向支管(7)的内径为所述反应器(1)内径的1/12至1/10，优选安置在距所述一级横向支管(6)顶端1/3至2/3距离处；和/或每个所述二级横向支管(8)的内径为所述反应器(1)内径的1/18至1/17，优选安置在距所述一级纵向支管(7)顶端1/3至2/3距离处；和/或每个所述二级纵向支管(9)的内径为所述反应器(1)的内径的1/34至1/36，优选安置在距所述二级横向支管(8)顶端1/3至2/3距离处；和/或每个所述出气口(10)内径为所述反应器(1)内径的1/68至1/72；和/或每个所述出气板(11)的直径与所述出气口(10)外径相...
【专利技术属性】
技术研发人员：彭飞，高攀，李晓红，齐国祯，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司上海石油化工研究院，
类型：发明
国别省市：
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