一种丙烯羰基化制丁辛醇的反应系统及方法技术方案

本发明专利技术提供了一种丙烯羰基化制丁辛醇的反应系统，包括：合成反应器、异构物分离器、第一加氢反应器和缩合反应器；所述合成反应器与所述异构物分离器相连；所述异构物分离器上设置有正丁醛出口和混合丁醛出口；所述混合丁醛出口与所述第一加氢反应器相连，所述正丁醛出口与所述缩合反应器相连；所述异构物分离器与所述第一加氢反应器间设置有外置式微米气泡发生器和冷凝器；混合丁醛从所述混合丁醛出口排出，一部分直接进入所述外置式微米气泡发生器中，另一部分经所述冷凝器冷凝后进入所述外置式微米气泡发生器中。本发明专利技术的反应系统能耗低、成本低、安全性高、所需反应温度和压力低、副反应少、丁醛转化率高，值得广泛推广应用。值得广泛推广应用。值得广泛推广应用。

【技术实现步骤摘要】
一种丙烯羰基化制丁辛醇的反应系统及方法


[0001]本专利技术涉及丙烯羟基化反应制备领域，具体而言，涉及一种丙烯羰基化制丁辛醇的反应系统及方法。

技术介绍

[0002]丁辛醇是合成精细化工产品的重要原料，目前我国丁辛醇产量巨大，约占世界总量的21％，丁辛醇以合成气和丙烯为原料，经过甲酰化反应生成正异丁醛，进而得到正异丁醇，亦可两分子正丁醛缩合生再加成不饱和键得到辛醇，所以习惯称为丁辛醇。丁醇和辛醇具有醇类有机物的典型特征，均具有特殊气味，为无色透明、易燃液体，有中等毒性，与水能够形成共沸物。主要用于生产增塑剂、溶剂、脱水剂、消泡剂、分散剂、浮选剂、石油添加剂及合成香料等。由于其广泛的用途，丁辛醇的产量和用量也逐年提高。
[0003]丁辛醇的主要生产方法有发酵法、乙醛缩合法和丙烯羰基合成法，其中，丙烯羰基合成法在世界范围内以显著地优势而迅速发展，是生产丁醇和辛醇的主要方法。
[0004]丙烯羰基合成法制备丁辛醇的步骤如下：
[0005](1)丁醛的生成：以合成气和丙烯为原料，以羰基铑、三苯基膦络合物或其它工业上使用的同类型物质为催化剂，反应生产生成混合丁醛，分离催化剂后进一步精馏分离得到丁醛混合物；
[0006](2)丁醇的生成：丁醛混合物进入丁醛加氢系统，产生丁醇，再经过精馏脱除轻重组分、异构物分离得到正丁醇和异丁醇；
[0007](3)辛醇的生成：以正丁醛进入缩合系统进行羰基缩合，生产辛烯醛，再加氢、精馏脱除轻重组分，最终生产辛醇。
[0008]丙烯羰基合成法制备丁辛醇的主要方程式如下：
[0009](1)丙烯氢甲酰化生成正丁醛(n
‑
Bal)：
[0010]CH3CH＝CH2+CO+H2→
CH3CH2CH2CHO
[0011](2)丙烯氢甲酰化生成异丁醛(i
‑
Bal)：
[0012]CH3CH＝CH2+CO+H2→
CH3CH2(CHO)CH3[0013](3)混合丁醛加氢生成异丁醇和正丁醇：
[0014]CH3CH2CH2CHO+H2→
CH3CH2CH2CH2OH
[0015]CH3CH2(CHO)CH3+H2→
CH3CH(CH3)CH2OH
[0016](4)正丁醛缩合反应生成2
‑
乙基
‑3‑
丙基丙烯醛(EPA):
[0017]2CH3CH2CH3CHO
→
CH3CH2CH2CH＝C(C2H5)CHO+H2O
[0018](5)2
‑
乙基
‑3‑
丙基丙烯醛加氢生成辛醇：
[0019]CH3CH2CH2CH＝C(C2H5)CHO+2H2→
CH3CH2CH2CH(CH2CH3)CH2OH
[0020]中国专利公开号：CN103012089A公开了一种丙烯羰基合成的方法，包括将丙烯和气提合成气以及氢甲酰化催化剂溶液送入第一羰基合成丁醛缩合单元中接触反应，将该丁醛缩合单元中的含有氢甲酰化催化剂的泡沫组分送入第一分离器分离，得到的气相组分的
一部分返回，另一部分与合成气和氢甲酰化催化剂溶液送入第二羰基合成丁醛缩合单元中接触反应，并将该丁醛缩合单元中的含有氢甲酰化催化剂的泡沫组分送入第二分离器分离；将至少部分的第一、第二羰基合成丁醛缩合单元釜底的液相和合成气一起送入气提塔中气提，塔底得到液相组分，塔顶得到所述气提合成气；将气提塔塔底液相组分送入分离塔中分离，塔顶采出丁醛粗产品，塔底采出催化剂溶液。该方法能够有效地提高丙烯的利用率，减少尾气中丙烯的含量。由此可见，所述方法存在以下问题：
[0021]第一，所述方法中仅通过第一羰基合成丁醛缩合单元使丙烯、合成气与催化剂接触，气相组分进入第一羰基合成形成大气泡，然而由于气泡体积过大，无法与液相组分催化剂充分接触，降低了系统的反应效率。
[0022]第二，所述方法中合成气与丙烯与催化剂反应速率降低，导致丙烯和合成气利用率降低，很大程度上造成原料的浪费，增加了丁辛醇的生产成本，不符合现有的循环经济的要求。
[0023]第三，所述方法未考虑碱液与正丁醛溶液直接反应中，相界面积小，液滴凝并现象严重，反应效率低等问题。
[0024]第四，所述方法中加氢反应利用固定床反应器，由于其为强放热反应，过程中需移出大量的热，且反应能耗大效率低。
[0025]有鉴于此，特提出本专利技术。

技术实现思路

[0026]本专利技术的第一目的在于提供一种丙烯羰基化制丁辛醇的反应系统，该反应系统一方面通过使用外置式微米气泡发生器将混合丁醛破碎成为微米级别的微气泡，并将氢气通过第一微米气泡发生器分散破碎成氢气微气泡，增大了混合丁醛与氢气间的传质面积，提高了传质效果，大幅度提高传质速率，降低了反应需要的温度与压力；另一方面通过设置第一分散器，预先将氢气分散成为大气泡，第一微米气泡发生器再将这些大气泡破碎成微气泡，提高了微气泡生成效率。
[0027]本专利技术的第二目的在于提供一种采用上述反应系统进行制丁辛醇的反应方法，该反应方法操作简便，丁醛转化率高，产品品质高，有利于减少能耗，达到比现有工艺更佳的反应效果。
[0028]为了实现本专利技术的上述目的，特采用以下技术方案：
[0029]本专利技术提供了一种丙烯羰基化制丁辛醇的反应系统，包括：合成反应器、异构物分离器、第一加氢反应器和缩合反应器；所述合成反应器与所述异构物分离器相连；所述异构物分离器上设置有正丁醛出口和混合丁醛出口；所述混合丁醛出口与所述第一加氢反应器相连，所述正丁醛出口与所述缩合反应器相连；
[0030]所述异构物分离器与所述第一加氢反应器间设置有外置式微米气泡发生器和冷凝器；混合丁醛从所述混合丁醛出口排出，一部分直接进入所述外置式微米气泡发生器中，另一部分经所述冷凝器冷凝后进入所述外置式微米气泡发生器中；混合丁醛经所述外置式微米气泡发生器分散破碎成微米级别的微气泡后，流入所述第一加氢反应器中；
[0031]所述第一加氢反应器底部设置有氢气进口；所述氢气进口连接有氢气瓶；所述第一加氢反应器与所述氢气瓶之间设置有第一分散器；所述第一分散器设置有液相进口和气
相进口；所述第一分散器的液相进口与所述冷凝器的出口相连，所述第一分散器的气相进口与所述氢气瓶相连，氢气经所述第一分散器分散破碎成大气泡后进入所述第一加氢反应器中；
[0032]所述第一加氢反应器内设置有第一喷淋器和第一微米气泡发生器，所述第一喷淋器位于所述第一微米气泡发生器的上方；所述第一喷淋器与所述外置式微米气泡发生器相连；所述第一微米气泡发生器与所述氢气进口相连以将氢气大气泡分散破碎为微米级别的微气泡。
[0033]现有技术中，丙烯羰基化合成丁辛醇一般是通过丙烯与合成器进行羰基化反应，生成的粗产物进一步分离出正丁醛和混合丁醛，其中混合丁醛直接与氢气进行加氢反应，但是反应时由于混合丁醛与氢气的相界传质面积小，严重影响本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种丙烯羰基化制丁辛醇的反应系统，其特征在于，包括：合成反应器、异构物分离器、第一加氢反应器和缩合反应器；所述合成反应器与所述异构物分离器相连；所述异构物分离器上设置有正丁醛出口和混合丁醛出口；所述混合丁醛出口与所述第一加氢反应器相连，所述正丁醛出口与所述缩合反应器相连；所述异构物分离器与所述第一加氢反应器间设置有外置式微米气泡发生器和冷凝器；混合丁醛从所述混合丁醛出口排出，一部分直接进入所述外置式微米气泡发生器中，另一部分经所述冷凝器冷凝后进入所述外置式微米气泡发生器中；混合丁醛经所述外置式微米气泡发生器分散破碎成微米级别的微气泡后，流入所述第一加氢反应器中；所述第一加氢反应器底部设置有氢气进口；所述氢气进口连接有氢气瓶；所述第一加氢反应器与所述氢气瓶之间设置有第一分散器；所述第一分散器设置有液相进口和气相进口；所述第一分散器的液相进口与所述冷凝器的出口相连，所述第一分散器的气相进口与所述氢气瓶相连，氢气经所述第一分散器分散破碎成大气泡后进入所述第一加氢反应器中；所述第一加氢反应器内设置有第一喷淋器和第一微米气泡发生器，所述第一喷淋器位于所述第一微米气泡发生器的上方；所述第一喷淋器与所述外置式微米气泡发生器相连；所述第一微米气泡发生器与所述氢气进口相连以将氢气大气泡分散破碎为微米级别的微气泡。2.根据权利要求1所述的丙烯羰基化制丁辛醇的反应系统，其特征在于，所述异构物分离器与所述缩合反应器间设置有再沸器和第二分散器；所述再沸器将正丁醛分成气液两相物流，均通入所述第二分散器中，正丁醛经所述第二分散器分散为大气泡后，进入所述缩合反应器中。3.根据权利要求2所述的丙烯羰基化制丁辛醇的反应系统，其特征在于，所述缩合反应器中设置有第二微米气泡发生器和第二喷淋器，所述第二微米气泡发生器与所述第二分散器相连以将所述第二分散器分散出的大气泡分散破碎成微米级别的微气泡；所述第二喷淋器位于所述第二微米气泡发生器的上方，所述第二喷淋器连接有碱液储罐。4.根据权利要求3所述的丙烯羰基化制丁辛醇的反应系统，其特征在于，所述缩合反应器的物料出口连接有第二加氢反应器；所述缩合反应器与所述第二加氢反应器之间设置有蒸发器，从所述缩合反应器中流出的物料经所述蒸发器气化后，流入所述第二加氢反应器...

【专利技术属性】
技术研发人员：张志炳，孟为民，周政，王宝荣，杨高东，罗华勋，张锋，李磊，杨国强，田洪舟，曹宇，
申请(专利权)人：南京延长反应技术研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：