一种闭路循环反应装置及其应用制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种改进的闭路循环反应装置，由反应器、喷射器、换热器、循环泵等组成，其特征是在反应器内部设有气液分离器。反应器内部还可设有固体相分散装置。该反应器可提高气液分离效果及反应器的效率，尤其适用于含有固体物质的气、液、固三相反应体系。本发明专利技术还涉及该反应器在将芳香族硝基物、脂肪醇、腈、酮、醛或者酚等经液相催化加氢还原、催化加氢氨化、氧化、烷基化、氯化等反应转化为相应胺、醇、酸或烷基酚、氯化物等方面的应用。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种闭路循环反应装置，及其在将芳香族硝基物、腈、脂肪醇、酮、醛、酚等经液相催化加氢还原、催化加氢氨化、氧化、烷基化、氯化等一系列反应转化为相应胺、醇、酸、烷基酚和氯化物等方面的应用。
技术介绍
芳香族胺、脂肪醇及胺、酸、烷基酚、氯化物等是重要的有机化学品，其制备大多采用固定床(魏文德主编，有机化工原料大全，第四卷，，329～330页，化学工业出版社1994年3月第1版)、搅拌(高压)釜(中国专利公开号CN 1220256A)等型式的反应器。但是使用固定床反应器进行上述反应需将反应物汽化，然后进行还原反应。而有些反应物沸点较高，如硝基苯沸点为210.6℃、邻硝基甲苯沸点为222℃，这些物质在汽化过程中不可避免地会产生炭化、积炭现象，因而增加了能耗及物耗。而采用搅拌高压釜进行上述反应的缺点在于反应进程中催化剂用量大、反应压力高、反应时间较长，产物组分多，且分离困难，不仅会增加能耗，甚至可能造成严重的环境污染，如在搅拌高压釜生产邻(对)氨基苯甲醚的过程中产生大量含硫废水和废渣。在催化剂存在的条件下，还可采用闭路循环反应器(R.J.MaloneChem.Eng.prog.vol 76，No.6 53-59.1980)生产脂肪族饱和烃、环烷烃、醇、胺、醛、烷基酚、氯化物等，该反应器的主要优点是强化了传热和传质，并提高了反应选择性，因而反应时间短、收率高。但使用该反应器进行上述反应时如果系统内气液分离效果不佳，则严重影响循环泵的正常工作，致使反应器的效率无法得到更好发挥。更为严重的是当反应物系中含有颗粒大且重的固体物质时，则会产生诸如固体物料沉积等问题，影响反应进行。
技术实现思路
为解决现有技术的上述问题，本专利技术提供一种经改进的闭路循环反应装置，并将该反应装置应用于芳香族硝基物、腈、脂肪醇、酮、醛及酚等经液相催化加氢还原、催化加氢氨化、氧化、烷基化、氯化等反应转化为相应胺、醇、酸、烷基酚及氯化物等方面。本专利技术采用的闭路循环反应装置，包括一个反应器；一个喷射器，位于反应器内部，使工作流体与引射流体形成气、液、固高度混合流体；一个换热器，位于循环泵及反应器之间，用于将反应产生的热量带走；一个循环泵，安装在该反应器和换热器之间，用来将反应产物从反应器循环到换热器中；一个气液分离器，位于反应器内部、喷射器下方，使从喷射器喷出的混合流体中的未反应气体与液固相充分分离。上述装置中还可有一个固体相分散装置，安装在反应器内部，使经气液分离器分离后产生的液固相充分分散混合。该反应装置可应用在将芳香族硝基物、脂肪醇、腈、酮、醛或者酚等经液相催化加氢还原、催化加氢氨化、氧化、烷基化、氯化等反应转化为相应胺、醇、酸或烷基酚、氯化物等方面。下面结合附图对本专利技术作详细说明。附图说明图1为闭路循环反应装置简图。图1中1-反应器2-喷射器3-气液分离器4-固体相分散装置5-换热器6-循环泵工作流体(反应物、催化剂、溶剂等)在反应器(1)内流经喷射器(2)，并在其内高速流动，其动能部分传递给引射气体(氢气、氧气或其它气体)，从而形成气、固、液高度混合的流体。混合流体从喷射器喷出后，流经气液分离器(3)，未反应的气体经气液分离器与液固相分离后重新回到反应器顶部，而液固相经循环泵(6)至换热器(5)继续进行反应。液固相也可经由反应器内的固体相分散装置(4)分散后，至循环泵继续循环进行反应，直到反应结束。反应过程可视具体情况采用连续或间歇操作方式。本专利技术与已有的闭路循环反应装置相比，其区别在于反应器内部设有气液分离器。使混合流在体从喷射器喷出后，其中的未反应气体经气液分离器与液固相充分分离，提高气液分离效果。另外在反应器内部还可进一步设有的固体相分散装置，可使经气液分离器分离后的未反应气体重新回到反应器顶部，液固相则可进一步经由固体相分散装置分散，使液固相充分分散混合，避免固体沉积，以利于循环泵的正常工作，对含有较大固体颗粒的物系其效果尤为显著。使用本专利技术所述的闭路循环反应装置可显著提高气液分离效果及反应器的效率，尤其适用含有固体物质的气、液、固三相反应物系。具体实施例方式实施例1采用本专利技术的闭路循环反应装置。反应器容积为130L。向反应器中加入90kg邻硝基苯甲醚的甲醇溶液(质量比为1∶1，下同)及0.5kg 0.8％Pd/C催化剂。用氮气对装置进行置换后，在内循环状态下将反应器升温至90～150℃，连续通入2.2MPa的氢气。反应时间3.5小时。反应结果邻硝基苯甲醚转化率100％，邻氨基苯甲醚选择性99.5％。加氢液经一系列后续分离过程得到成品邻氨基苯甲醚和溶剂甲醇。实施例2催化剂采用0.6kg骨架镍，其它同实施例1。反应时间3.0小时。反应结果邻硝基苯甲醚转化率100％，邻氨基苯甲醚选择性99.75％。后续分离过程同实施例1，得到成品邻氨基苯甲醚。实施例3实施例1中的邻硝基苯甲醚换为对硝基苯甲醚，其它同实施例1。反应时间2.5小时。反应结果对硝基苯甲醚转化率99.99％，对氨基苯甲醚选择性99.55％。后续分离过程同实施例1，得到成品对氨基苯甲醚。实施例4反应装置同实施例1，向其反应器中加入90kg木糖水溶液(质量比为1∶1)及4kg骨架镍催化剂。氮气置换后，循环状态下升温至110～150℃，连续通入2.2MPa的氢气。反应时间3.0小时结束。反应结果木糖转化率为100％，木糖醇选择性≥98.5％。后续分离过程同实施例1，得到成品木糖醇。实施例5反应装置同实施例1，向其反应器中加入90kg己二腈的乙醇溶液(质量比为1∶1)，同时加入5kg骨架镍催化剂及助催化剂。氮气置换后，循环状态下升温至80～100℃，连续通入2.5MPa的氢气至反应结束。反应结果己二腈转化率为100％，己二胺选择性≥98.5％。后续分离过程同实施例1，得到成品己二腈。实施例6反应装置同实施例1，向其反应器中加入90kg邻硝基甲苯及1.35kg骨架镍催化剂。氮气置换后，循环状态下升温至130～180℃，连续通入2.2MPa的氢气，反应时间3.6小时。反应结果邻硝基甲苯转化率100％，邻甲苯胺选择性大于99.65％。后续分离同实施例1，得到成品邻甲苯胺。实施例7反应装置同实施例1，向其反应器中加入60kg苯酚及1.2kg酚盐催化剂。氮气置换后，循环状态下升温至160～180℃，连续通入丙烯。反应压力≤3.0MPa、反应温度160～250℃，反应时间1小时。苯酚转化率50～70％，邻异丙基酚选择性大于65％。后续分离过程同实施例1，得到成品邻异丙基酚。实施例8反应装置同实施例1，向其反应器中加入60kg异丁醛及催化剂。循环状态下升温至40℃，连续通入氧气。反应温度≤60℃、反应压力≤1.0MPa，反应时间1小时。反应结果异丁醛转化率92～98％，异丁酸选择性大于95％。氧化液经后续分离过程得到成品异丁酸。实施例9反应装置同实施例1，向其反应器中加入80kg异丙醇和8kg镍催化剂。氮气置换后，循环状态下升温至145～165℃，按一定比例连续通入2.2MPa氢气和氨气。反应时间4.5小时反应结果转化率为90～95％，一异丙胺选择性大于55％，二异丙胺选择性大于46％。实施例10反应装置同实施例1，向其反应器中加入60kg丁酮及6kg骨架镍催化剂及助催化剂。氮气本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种闭路循环反应装置，包括： 一个反应器； 一个喷射器，位于反应器内部，使工作流体与引射流体形成气、液、固高度混合流体； 一个换热器，位于循环泵及反应器之间，用于将反应产生的热量带走； 一个循环泵，安装在该反应器和换热器之间，用来将反应产物从反应器循环到换热器中； 一个气液分离器，位于反应器内部、喷射器下方，使从喷射器喷出的混合流体中的未反应气体与液固相充分分离。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：白彦兵，叶秋实，马玉玺，
申请(专利权)人：中国石油天然气股份有限公司，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]