一种烯烃水合反应系统和烯烃水合方法技术方案

本发明专利技术公开了一种烯烃水合反应系统和烯烃水合方法，该系统包括反应原料混合区和烯烃水合反应区，其中所述的反应原料混合区包括第一混合设备、第二混合设备和物料均质设备。烯烃水合方法如下：（1）质量比≥1的烯烃和水作为第一进料进入第一混合设备，形成第一混合物料；（2）质量比≤1的烯烃和水作为第二进料进入第二混合设备，形成第二混合物料；（3）第一混合物料和第二混合物料分别进入物料均质设备同轴设置的导流筒，导流后经喷嘴喷射后发生对撞，形成烯烃微液滴和水微液滴分散均一、状态稳定的物料，进入烯烃水合反应器进行反应。本发明专利技术通过改进的混合设备及反应系统，强化烯烃和水的混合分散状态，提高烯烃水合反应单程转化率。化率。化率。

【技术实现步骤摘要】
一种烯烃水合反应系统和烯烃水合方法


[0001]本专利技术属于石油化工领域，具体地说涉及一种烯烃水合反应系统和烯烃水合方法。

技术介绍

[0002]烯烃水合反应过程就是典型液（烯烃）
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液（水）传质反应体系，反应速率及转化率受液
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液传质的影响很大，这主要是由于烯烃和水两液相的相互溶解度较小，制约了烯烃水合工艺的反应效率及产能。现有技术中一般采用静态混合的方式进行混合，在反应过程中，由于常规混合方式的液滴尺寸大（一般是毫米级），存在状态不稳定，使得两相之间的接触表面积大且容易分相，导致传质反应速率非常慢，因此一般都是采用多个反应器串联的方式，存在原料单程转化率低、停留时间长、容易分相、装置能耗高、效率低等问题。
[0003]典型的烯烃水合反应为环己烯水合制环己醇、正丁烯水合制仲丁醇。在环己烯水合制环己醇过程中，目前工业上使用的环己烯直接水合生产装置的反应器形式是二级串联全混釜反应器，单程转化率只有为9%，选择性为99%，环己烯水合反应单程转化率低、大量未反应的环己烯与环己醇多次循环精馏分离，能耗较高。
[0004]CN109651081A提出了一种环己烯水合制备环己醇的反应精馏方法及其装置，在反应液中加入相转移催化剂，使环己烯、水、催化剂和相转移催化剂形成浆态状溶液。
[0005]US3257469使用极性有机溶剂用来增加烯烃与水的互溶性，通过增大反应物分子向催化剂表面的扩散速度和产物向溶剂中的扩散速度，从而提高碳五烯烃的转化率。
[0006]US4182920采用三级烯烃水合反应器，反应温度为30～80℃，反应压力为0.46～1 .4MPa（绝压），水/戊烯的重量比范围为0.59～1.18，丙酮/戊烯的重量比范围为4.18～7.85。
[0007]上述专利中，通过添加提高两相混合的助剂或增加反应级数，都没有从根本上解决烯烃水合反应物之间存在的的混合分散效果差、传质效率低的问题。

技术实现思路

[0008]针对现有技术的不足，本专利技术公开了一种烯烃水合反应系统和烯烃水合方法，通过改进的混合设备及反应系统，强化烯烃和水这两种不易互溶相间的混合分散状态，强化传质，提高烯烃水合反应单程转化率。
[0009]本专利技术的烯烃水合反应系统，包括反应原料混合区和烯烃水合反应区，其中所述的反应原料混合区包括第一混合设备、第二混合设备和物料均质设备；所述的第一和第二混合设备包括微通道组件和壳体，微通道组件固定于壳体内，壳体一端设置烯烃和水原料入口，另一端设置混合物料出口；微通道组件包含多个堆叠的薄片以及相邻薄片夹缝间填充的亲油性纤维丝和亲水性纤维丝，纤维丝与纤维丝间构成若干微通道，纤维丝通过薄片夹紧固定；其中第一混合设备中亲油性纤维丝和亲水性纤维丝的比例1：1~50：1，优选1：1~20：1；第二混合设备中亲油性纤维丝和亲水性纤维丝的比例1:1
~1:50，优选1:1~1:20；所述的第一混合设备用于反应原料中烯烃和水的质量比≥1的混合，一般为300：1～1：1，优选30：1～1：1；所述的第二混合设备用于反应原料中烯烃和水的质量比≤1原料的混合，一般为1:300～1:1，优选1:30～1:1；所述的物料均质设备包含壳体和至少一组均质组件，优选设置1~3组；每组均质组件为一对同轴设置的导流筒，两个导流筒的各自一端为喷嘴，另一端分别连通第一混合设备的混合物料出口和第二混合设备的混合物料出口；壳体顶部或底部设置均质物料出料口；物料均质设备用于第一和第二混合设备的流出物料撞击混合；两股物料在导流筒的导流作用下进入喷嘴，经喷嘴喷射后发生对撞，实现物料均质；其中，所述的均质组件为固定于壳体内，均质组件之间并联设置；所述的喷嘴固定在导流筒的一端，喷嘴从结构上可以采用离心式、缝隙式、孔管式等中的一种或多种组合，使从喷嘴喷射出来的物料均匀分布在物料均质设备的径向截面，保证接触效率，减少无效接触。
[0010]所述的第一和第二混合设备中，所述的纤维丝可以单层或多层排布，优选1~50层，更优选为1~5层；当为多层排布时，优选相邻两层纤维丝沿薄片垂直方向的投影为网状结构；网状结构中的网格形状可以为任意形状，如多边形、圆形、椭圆形等中的一种或多种组合；每层纤维丝中，相邻纤维丝的间距一般为0.5μm～50μm，优选等间距排布，纤维丝沿薄片表面横向、纵向或斜向等任意一种；所述的纤维丝可以为任意曲线形状，优选周期性变化的曲线形状，如波浪形、锯齿形等，优选同一层的纤维丝的形状相同，更优选所有层的纤维丝的形状都相同。
[0011]所述的第一和第二混合设备中，微通道组件内相邻薄片夹缝间填充的亲油性纤维丝和亲水性纤维丝直径一般为0.5~50μm，优选为0.5~5μm，更优选为0.5~1μm。其中，所述的亲油性纤维丝一般选自聚酯纤维丝、尼龙纤维丝、聚氨酯纤维丝、聚丙烯纤维丝、聚丙烯腈纤维丝和聚氯乙烯纤维丝中的至少一种，或选自表面经过物理或化学方法亲油处理的纤维丝；所述的亲水性纤维丝一般选自主链或侧链含有羧基（
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COOH）、酰胺基（
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CONH
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）、氨基（
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NH2‑
）、或羟基（
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OH）等亲水性基团的高分子聚合物，且含有的亲水性基团数目越多，亲水性越好，常用的如丙纶纤维、聚酰胺纤维、丙烯酸纤维，或选自材料经过物理或化学方法亲水处理的纤维丝。
[0012]所述的第一和第二混合设备中，微通道组件内薄片厚度一般为0.05mm~5mm，优选0.1～1.5mm。薄片的材质一般根据过流物料性质、操作条件而定，可以为金属、陶瓷、有机玻璃、聚酯等材料中的任意一种，优选金属中的不锈钢（SS30403、SS30408、SS32168、SS31603）材料。薄片的形状可以为长方形、正方形、多边形、圆形、椭圆形、扇形等任意一种，优选长方形或正方形。薄片的尺寸和数量可以根据反应实际需要进行设计调整。
[0013]所述的第一和第二混合设备中，壳体内微通道组件沿夹缝方向分为进料端和出料端，物料入口与进料端之间设置进料分布空间，物料出口与出料端之间设置出料分布空间，除进料端和出料端外，微通道组件其余各端均与壳体密封连接。
[0014]所述的烯烃水合反应区用于来自反应原料混合区的混合物料进行烯烃水合反应。烯烃水合反应区内设置1个或多个烯烃水合反应器，所述的烯烃水合反应器可以为固定床反应器、流化床反应器、悬浮床反应器、鼓泡床反应器、移动床反应器、塔式反应器、管式反应器或喷射反应器等中的一种或多种组合。优选采用管式反应器，管式反应器之间可以并
联或串联。
[0015]对于烯烃水合反应来说，烯烃和水两相本身不易互溶，又需要一定的停留时间采用达到较高的单程转化率，经过反应原料混合区的强化混合，使二者形成了均一相，但在经过相当长的停留时间后仍然具有分相而降低反应速率的趋势，为此采用管式反应器，使反应进料在进入反应器后始终保持反应物连续稳定向前流动，即反应进料沿管式反应器半径方向流速处处相等，轴本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种烯烃水合反应系统，其特征在于包括反应原料混合区和烯烃水合反应区，其中所述的反应原料混合区包括第一混合设备、第二混合设备和物料均质设备；所述的第一和第二混合设备包括微通道组件和壳体，微通道组件固定于壳体内，壳体一端设置烯烃和水原料入口，另一端设置混合物料出口；微通道组件包含多个堆叠的薄片以及相邻薄片夹缝间填充的亲油性纤维丝和亲水性纤维丝，纤维丝与纤维丝间构成若干微通道，纤维丝通过薄片夹紧固定；其中第一混合设备中亲油性纤维丝和亲水性纤维丝的比例1：1~50：1；第二混合设备中亲油性纤维丝和亲水性纤维丝的比例1:50~1:1；所述的物料均质设备包含壳体和至少一组均质组件；每组均质组件为一对同轴设置的导流筒，两个导流筒的各自一端为喷嘴，另一端分别连通第一混合设备的混合物料出口和第二混合设备的混合物料出口；壳体顶部或底部设置均质物料出料口。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：所述的第一混合设备用于反应原料中烯烃和水的质量比≥1的混合，优选300：1～1：1。3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：所述的第二混合设备用于反应原料中烯烃和水的质量比≤1原料的混合，优选1:300～1:1。4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：物料均质设备用于第一和第二混合设备的流出物料撞击混合；两股物料在导流筒的导流作用下进入喷嘴，经喷嘴喷射后发生对撞，实现物料均质。5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：所述的均质组件为固定于壳体内，均质组件之间并联设置；所述的喷嘴固定在导流筒的一端，喷嘴采用离心式、缝隙式或孔管式中的一种或多种组合，使从喷嘴喷射出来的物料均匀分布在物料均质设备的径向截面。6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：所述的第一和第二混合设备中，所述的纤维丝单层或多层排布，优选1~50层；当为多层排布时，相邻两层纤维丝沿薄片垂直方向的投影为网状结构。7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于：每层纤维丝中，相邻纤维丝的间距为0.5μm～50μm。8.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：所述的第一和第二混合设备中，微通道组件内相邻薄片夹缝间填充的亲油性纤维丝和亲水性纤维丝直径为0.5~50μm；所述的亲油性纤维丝选自聚酯纤维丝、尼龙纤维丝、聚氨酯纤维丝、聚丙烯纤维丝、聚丙烯腈纤维丝、聚氯乙烯纤维丝或表面经过物理或化学方法亲油处理的纤维丝中的一种或多种；所述的亲水性纤维丝选自主链或侧链含有羧基、酰胺基、氨基、或羟基的高分子聚合物，优选丙纶纤维、聚酰胺纤维、丙烯酸纤维或选自材料经过物理或化学方法亲水处理的纤维丝中的一种或多种。9.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：所...

【专利技术属性】
技术研发人员：周峰，乔凯，杨秀娜，马会霞，张淑梅，姜睿，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司大连石油化工研究院，
类型：发明
国别省市：