一种采用微通道反应器合成醋酐的制备方法和工艺系统技术方案

本发明专利技术公开一种采用微通道反应器合成醋酐的制备方法和工艺系统，CO和催化剂母液在第一微通道混合器进行充分混合后输入一级微通道反应器进行催化剂活化后，再与反应气在第二微通道混合器中充分混合后，再与预热过的反应原料在第三微通道混合器充分混合后，输入二级微通道反应器进行羰基化反应，反应液进入闪蒸罐进行气相和液相分离，气相组分进入后级精馏塔中进行分离，分离得到塔釜液、尾气组分及醋酐产品，尾气送入后级吸收系统处理。反应原料为连续进料，接触充分，混合均匀，为醋酸甲酯羰基化合成醋酐提供了良好环境，原料转化率高，产品收率高，副产物少，且数增放大、操作性好、安全性高。安全性高。

【技术实现步骤摘要】
一种采用微通道反应器合成醋酐的制备方法和工艺系统


[0001]本专利技术涉及有机合成
，特别是涉及一种采用微通道反应器合成醋酐的制备方法和工艺系统。

技术介绍

[0002]醋酸是一种重要的有机化工原料，主要用于生产醋酸乙烯、醋酸酯、醋酐、氯乙酸、对苯二甲酸等，广泛应用于化工、纺织、医药、印染等领域。醋酸的工业化生成方法主要有轻烃液相氧化法、乙醛氧化法、乙烯直接氧化法和甲醇羰基化法等，其中，甲醇羰基化法具有甲醇转化率高、副产物少等优点，成为生产乙酸的主要方法之一。目前，世界上醋酸产量的70％均是采用甲醇羰基化法生产。
[0003]醋酐也是一种需求量大的有机化工原料，主要用于生产醋酸纤维素，其中二醋酸纤维素用于制造香烟过滤嘴和塑料，三醋酸纤维素是制造高级感光胶片的材料，还广泛用于医药、染料、农药、军工、香料等行业。工业化的醋酐生产工艺包括乙醛氧化法、乙烯酮法和醋酸甲酯羰基化法，其中乙醛氧化法流程简单，工艺成熟，但腐蚀严重，消耗较高，已逐渐被淘汰；乙烯酮法相对乙醛氧化法和醋酸甲酯羰基化工艺来说，流程复杂，副反应多，能耗较大，利润低；醋酸甲酯羰基合成法具有流程短、产品质量好、消耗低、三废排放少等优点，代表着醋酐生产技术的先进水平。目前，国外主要的醋酐供应厂均采用该工艺。
[0004]传统的甲醇低压羰基化合成醋酸生产工艺中主要采用常规釜式反应器，原料甲醇、一氧化碳连续通入反应器中，在主催化剂(主要为铑系、铱系催化剂)，助催化剂碘甲烷及添加剂(主要为碱金属碘盐或醋酸盐)的作用下，在反应压力2.8～3MPa，温度180～200℃下进行羰基化反应生成粗醋酸，再通过闪蒸、精馏工序制得醋酸产品，反应过程中由于催化剂铑活性物种在反应中不稳定，很容易在反应过程中转化为二羰基四碘铑阴离子配合物，而失去活性。传统的羰基化合成醋酐工艺中也采用釜式反应装置，反应器由酯化器和羰基化反应器构成，甲醇和醋酸在酯化器中生成醋酸甲酯，醋酸甲酯在羰基化反应器内与CO合成醋酐，醋酐合成反应中需引入氢气，氢气在系统中的存在可将体系中的三价铑还原到活化的一价铑状态，使反应体系中催化剂的活性组分能够长期保持。甲醇羰基化法生产醋酸和醋酸甲酯羰基化生产醋酐的技术有异曲同工之处，由于两者都是羰基化反应，而且催化剂体系、反应流程相似，所以反应器型式很大程度上可以通用。
[0005]传统工艺中存在以下问题：1)反应过程中会剧烈放热，容易产生控温不准现象，若移热不及时会使催化剂活性物种失活，影响体系中的催化剂稳定性及活性；2)体系中循环液量大，物料在高温高压条件下停留时间较长，副产物如甲酸、乙醛、醚类等杂质含量较高，影响产品品质；3)该反应为典型的气液反应，传质不充分会影响产品生成效率；4)系统中催化剂活性组分易于在低一氧化碳氛围下失活析出，造成贵金属催化剂损失，不利于成本控制；5)常规搅拌反应釜以机械搅拌的方式进行混合，在甲醇羰基化合成醋酸和醋酸甲酯羰基化合成醋酐反应中有大量腐蚀性介质，对机械传动的轴封和搅拌设备具有强烈的腐蚀作用，常造成搅拌设备损坏，难以实现持续、稳定和安全运行。

技术实现思路

[0006]鉴于以上所述现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种采用微通道反应器合成醋酐的工艺系统。
[0007]为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术的一方面提供一种采用微通道反应器合成醋酐的工艺系统，包括一级微通道反应器、二级微通道反应器、闪蒸罐和精馏塔；
[0008]所述一级微通道反应器用于制备活性催化剂母液，设有：第一物料进口，用于输入催化剂母液和CO；第一物料出口，与所述二级微通道反应器连通；
[0009]所述二级微通道反应器设有：第二物料进口，用于输入活性催化剂母液、反应气和反应原料；第二物料出口，与所述闪蒸罐连通；
[0010]所述闪蒸罐与所述精馏塔连通。
[0011]在本专利技术的一些实施方式中，所述工艺系统还包括CO输送管路、催化剂母液输送管路和第一微通道混合器；
[0012]所述第一微通道混合器设有：两个进料口，分别与所述CO输送管路和催化剂母液输送管路连通；一个出口，与所述一级微通道反应器的第一物料进口连通。
[0013]在本专利技术的一些实施方式中所述工艺系统还包括反应气输送管路和第二微通道混合器；
[0014]所述第二微通道混合器设有：两个进料口，分别与所述反应气输送管路和一级微通道反应器的第一物料出口连通；一个出口，与所述二级微通道反应器的第二物料进口连通。
[0015]在本专利技术的一些实施方式中所述工艺系统还包括反应原料输送管路和第三微通道混合器；
[0016]所述第三微通道混合器设有：两个进料口，分别与所述反应原料输送管路和第二微通道混合器的出口连通；一个出口，与所述二级微通道反应器的第二物料进口连通。
[0017]在本专利技术的一些实施方式中所述工艺系统还包括原料预热器，所述反应原料输送管路连通原料预热器后与第三微通道混合器的一个进料口连通。
[0018]在本专利技术的一些实施方式中所述工艺系统还包括闪蒸循环管路和精馏循环管路；
[0019]所述闪蒸循环管路连通闪蒸罐和催化剂母液输送管路，形成液相回流；
[0020]所述精馏循环管路连通精馏塔和催化剂母液输送管路，形成液相回流。
[0021]在本专利技术的一些实施方式中所述工艺系统还包括反应气补入管路和第四微通道混合器；
[0022]所述第四微通道混合器设有：两个进料口，分别与反应气补入管路和闪蒸循环管路、精馏循环管路连通；一个出料口，与所述催化剂母液输送管路连通，形成回流。
[0023]本专利技术还提供一种采用微通道反应器合成醋酐的制备方法，可利用上述提供的工艺系统，包括如下步骤：
[0024]S1、将铑催化剂母液与CO混合后，至一级微通道反应器中进行催化剂活化，得到活性催化剂母液；
[0025]S2、将活性催化剂母液、反应气和反应原料输入二级微通道反应器中进行羰基化反应，得到羰基化反应液；
[0026]S3、将羰基化反应液输入闪蒸罐进行气液分离；其中，气相组分输入后级精馏塔，
液相循环作为铑催化剂母液使用；
[0027]S4、精馏塔处理气相组分得到塔釜液、尾气组分和产品；其中塔釜液作为铑催化剂母液使用。
[0028]在一些实施方式中，所述铑催化剂母液包括铑催化剂、醋酸、碘甲烷及添加剂；反应原料为醋酸甲酯；反应气为CO和H2，CO和H2的体积比为8～25:1。
[0029]在一些实施方式中，合成醋酐的方法包括如下技术特征中的一项或多项：
[0030]a1)所述铑催化剂选自碘化铑、氧化铑或氯化铑中一种或多种；
[0031]a2)所述添加剂选自碘化锂、醋酸锂或碘化锌中的一种或多种；
[0032]a3)所述铑催化剂母液中各组分质量百分数为：制备醋酐时：铑催化剂中活性金属铑为200ppm～1000ppm，碘甲烷含量为5％～20％，添加剂含量为5％～15％，余量为醋酸。
[0033]在一些实施方式中，合成醋酐本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种采用微通道反应器合成醋酐的工艺系统，其特征在于，包括一级微通道反应器(1)、二级微通道反应器(2)、闪蒸罐(3)和精馏塔(4)；所述一级微通道反应器(1)用于制备活性催化剂母液，设有：第一物料进口，用于输入铑催化剂母液和CO；第一物料出口，与所述二级微通道反应器(2)连通；所述二级微通道反应器(2)设有：第二物料进口，用于输入活性催化剂母液、反应气和反应原料；第二物料出口，与所述闪蒸罐(3)连通；所述闪蒸罐(3)与所述精馏塔(4)连通；所述铑催化剂母液包括铑催化剂、醋酸、碘甲烷及添加剂；反应原料为醋酸甲酯；反应气为CO和H2，CO和H2的体积比为8～25:1。2.根据权利要求1所述的工艺系统，其特征在于，所述工艺系统还包括CO输送管路(11)、催化剂母液输送管路(12)和第一微通道混合器(13)；所述第一微通道混合器设有：两个进料口，分别与所述CO输送管路(11)和催化剂母液输送管路(12)连通；一个出口，与所述一级微通道反应器(1)的第一物料进口连通；和/或，所述工艺系统还包括反应气输送管路(21)和第二微通道混合器(22)；所述第二微通道混合器(22)设有：两个进料口，分别与所述反应气输送管路(21)和一级微通道反应器(1)的第一物料出口连通；一个出口，与所述二级微通道反应器(2)的第二物料进口连通。3.根据权利要求2所述的工艺系统，其特征在于，所述工艺系统还包括反应原料输送管路(23)和第三微通道混合器(24)；所述第三微通道混合器(24)设有：两个进料口，分别与所述反应原料输送管路(23)和第二微通道混合器(22)的出口连通；一个出口，与所述二级微通道反应器(2)的第二物料进口连通。4.根据权利要求3所述的工艺系统，其特征在于，所述工艺系统还包括原料预热器(25)，所述反应原料输送管路(23)连通原料预热器(25)后与第三微通道混合器(24)的一个进料口连通。5.根据权利要求2所述的工艺系统，其特征在于，所述工艺系统还包括闪蒸循环管路(31)和精馏循环管路(41)；所述闪蒸循环管路(31)连通闪蒸罐(3)和催化剂母液输送管路(12)，形成液相回流；所述精馏循环管路(41)连通精馏塔(4)和催化剂母液输送管路(12)，形成液相回流。6.根据权利要求5所述的工艺系统，其特征在于，所述工艺系统还包括反应气补入管路(51)和第四微通道混合器(52)；所...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙予罕，王慧，曾正，杨博豪，
申请(专利权)人：上海簇睿低碳能源技术有限公司，
类型：发明
国别省市：