【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于丁醛和丁醇制备，具体而言属于一种丁醛-丁醇混合物的制备系统及方法。
技术介绍
1、在化学工业中，丁醇和丁醛是及其重要的化学品，广泛应用于制造塑料、溶剂和各种化工产品。丁醇通常通过丁醛的加氢还原而得，而丁醛的生产则主要依赖于丙烯和一氧化碳的氢甲酰化反应。现有技术中，氢甲酰化反应过程通常使用金属铑作为催化剂，尽管已经开发了多种铑基催化剂，但这些方法面临着转化率不高和反应步骤繁琐的问题。首先，反应生成的丁醛需要经过复杂的分离过程，以获得高纯度的丁醛，然后才能进行加氢还原以生产丁醇。这不仅增加了生产成本，也降低了整体的生产效率。
2、并且，当前的丁醛和丁醇生产流程因其多步骤操作、高能耗和复杂的分离过程而受到限制。尤其是，从丙烯和一氧化碳出发直接制备丁醛-丁醇混合物的过程中，既有的技术不能有效地简化生产步骤且反应过程中丙烯和一氧化碳气体的转化不完全，气体的利用率低。此外，传统的方法需要昂贵的催化剂和高投资的设备，进一步增加了生产成本。
3、有鉴于此，特提出本专利技术。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种丁醛-丁醇混合物的制备系统及方法，该系统整体结构简单，通过设置两个反应区进行丁醛-丁醇的制备，提高了反应效率；同时在高压反应器内设置气泡破碎机组，能够提高气液两相的相界传质面积，提高气体利用率和反应效率，降低能耗和原料损耗，简化操作流程。
2、为了实现本专利技术的上述目的，特采用以下技术方案：
3、本专利技术提供了一种丁
4、高压反应器，所述高压反应器中间设置有分隔板；所述分隔板上方为第一反应区，下方为第二反应区，所述第一反应区和所述第二反应区的侧壁设置有催化剂入口；
5、所述第一反应区侧壁配置有丙烯入口和一氧化碳入口；所述第一反应区内设置有第一气泡破碎机组；
6、所述第二反应区侧壁配置有混合气入口；所述第二反应区内设置有第二气泡破碎机组。
7、现有技术中，反应生成的丁醛需要经过复杂的分离过程，以获得高纯度的丁醛，然后才能进行加氢还原以生产丁醇。当前的丁醛和丁醇生产流程因其多步骤操作、高能耗和复杂的分离过程而受到限制。尤其是，从丙烯和一氧化碳出发直接制备丁醛-丁醇混合物的过程中，既有的技术不能有效地简化生产步骤且反应过程中丙烯和一氧化碳气体的转化不完全，气体的利用率低。
8、本专利技术简化丁醛-丁醇混合物的制备流程，不需要复杂且繁琐的装置，通过一步法制备得到丁醛-丁醇混合物，本专利技术在装置选择中，采用高压反应器作为反应装置，并且通过设置分隔板将高压反应器分成两个反应区，实现在同一反应区进行两阶段反应的功能，其中第一反应区为预反应区，用以进行丙烯和一氧化碳的氢甲酰化制备丁醛；第二反应区为主反应区，用以对第一反应区未反应完全及生成的丁醛进一步反应生成丁醛-丁醇混合物；并且分别在第一反应区和第二反应区内部设置第一气泡破碎机组和第二气泡破碎机组，能够对反应器内的反应原料进行破碎分散成微米级别的气泡，提高气体的溶解度，同时提高气液两相的接触面积，从而提高原料的利用率。
9、优选的，所述第一气泡破碎机组包括设置在所述第一反应区底部的第一气泡破碎器和设置在所述第一气泡破碎器上方的多个扩散盘，相邻两个所述扩散盘之间存在空层。通过设置第一气泡破碎器能够对丙烯和一氧化碳气体进行破碎分散，在第一气泡破碎器上方设置扩散盘，通过第一气泡破碎器和扩散盘联合使用，能够对从第一气泡破碎器出来的气泡进一步细化，增加气液接触的表面积，提高物质传递效率；同时，设置扩散盘能够使气液分布更均匀，减少气体聚集，通过设置空层，优化气体流动路径，避免气泡在上升过程中过度聚集，进而维持气泡从第一气泡破碎器和扩散盘出来的最小尺寸，进一步提高气液反应的效率和气体利用率。
10、优选的，相邻所述扩散盘之间连接有多个用以支撑所述扩散盘的横梁，多个所述横梁将所述空层分割成多个独立区域。通过横梁将空层分割成多个独立区域，能够有效控制从第一气泡破碎器出来的气体通过扩散盘的路径，进而使气体均匀分布，增加气液接触的机会，增强反应的均匀性和效率。通过优化气体的分布和传质过程，提高反应的效率，并且提高丁醛和丁醇的产率。同时横梁的支撑作用能够增强扩散盘的整体结构稳定性。
11、优选的，所述第二气泡破碎机组包括第二气泡破碎器和第三气泡破碎器，所述第二气泡破碎器设置在所述第三气泡破碎器的上方且所述第二气泡破碎器与所述第三气泡破碎器设置在同一直线，所述第二气泡破碎器与所述第三气泡破碎器之间设置有连通管道，所述连通管道中间的部位设置有输出内部物料的输出孔。通过设置两个气泡破碎器并上下方向设置，能够使从两个气泡破碎器出来的原料实现对冲，进一步细化气泡尺寸，增加气液接触的表面积，同时提高反应均匀性，从而提高反应速度和效率。
12、并且，本专利技术第二反应区作为主反应区，需要将从第一反应区溢流过来的丁醛及其未反应完全的原料，进一步通过加氢反应生成丁醛-丁醇混合物，因此，第二气泡破碎机组不仅需要继续提供良好的气泡破碎和分散的效果，同时需要考虑加氢气体的有效分散和利用，以确保丁醛的充分反应，本专利技术在第二气泡破碎机组设置两个相对设置的气泡破碎器，能够产生更细小且分布均匀的气泡，减少局部过度反应或未反应区域的出现，提高产品品质。
13、优选的，所述连通管道内部设置有多层节流盘，相邻两个所述节流盘之间的距离相等。通过在连通管道设置节流盘，通过节流盘在连通管道中产生的局部压降，增加了流体的剪切力，能够进一步细化通过的气泡，使得气泡在进入第二反应区之前达到更小的尺寸，从而增加气液接触的表面积，提高气体的溶解度。同时，通过节流盘均匀布局，气体流经每一层节流盘时都会经历一次压降和速度的调整，一方面延长反应时间，另一方面能够使气体分布更均匀，有利于提高整个反应体系的反应效率和反应物的转化率。
14、优选的，所述第二气泡破碎机组的下方设置有搅拌组件，所述搅拌组件包括搅拌轴和安装在所述搅拌轴端部的搅拌扇叶。当第二气泡破碎机组产生的微小气泡通过搅拌区时，搅拌扇叶的运动进一步分散气泡，增加了气-液接触面积，从而提高了气体的溶解率和传质效率。搅拌组件确保了整个反应液的连续流动，使得反应区内的反应物能够持续更新，保证了反应的均匀进行。
15、本领域所属技术人员可以理解的是，本专利技术所采用的气泡破碎器在本专利技术人在先专利中已有体现，如申请号cn201610641119.6、cn201610641251.7、cn201710766435.0、cn106187660、cn105903425a、cn109437390a、cn205833127u及cn207581700u的专利。在先专利cn201610641119.6中详细介绍了微米气泡发生器(即气泡破碎器)的具体产品结构和工作原理，该申请文件中记载了“微米气泡发生器包括本体和二次破碎件、本体内具有空腔，本体上设有与空腔连通的进口，空腔的相对的第一端和第二端均敞开，其中空腔的横截面积从本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种丁醛-丁醇混合物的制备系统，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的丁醛-丁醇混合物的制备系统，其特征在于，所述第一气泡破碎机组包括设置在所述第一反应区底部的第一气泡破碎器和设置在所述第一气泡破碎器上方的多个扩散盘，相邻两个所述扩散盘之间存在空层；
3.根据权利要求1所述的丁醛-丁醇混合物的制备系统，其特征在于，所述第二气泡破碎机组包括第二气泡破碎器和第三气泡破碎器，所述第二气泡破碎器设置在所述第三气泡破碎器的上方且所述第二气泡破碎器与所述第三气泡破碎器设置在同一直线，所述第二气泡破碎器与所述第三气泡破碎器之间设置有连通管道，所述连通管道中间的部位设置有输出内部物料的输出孔；
4.根据权利要求1所述的丁醛-丁醇混合物的制备系统，其特征在于，所述第一反应区内设置有溢流管，所述溢流管穿透所述分隔板连通所述第一反应区和第二反应区；所述第一反应区生成的产物通过所述溢流管进入所述第二反应区中。
5.根据权利要求1所述的丁醛-丁醇混合物的制备系统，其特征在于，所述第一反应区顶部设置有集气室，所述集气室高于所述第一反应区内的液面，所述
6.根据权利要求1所述的丁醛-丁醇混合物的制备系统，其特征在于，所述丁醛-丁醇混合物的制备系统还包括：
7.一种丁醛-丁醇混合物的制备方法，所述方法采用如权利要求1-6任一项所述的丁醛-丁醇混合物的制备系统，其特征在于，包括如下步骤：
8.根据权利要求7所述的丁醛-丁醇混合物的制备方法，其特征在于，所述催化剂体系为有机膦-铑、有机膦-钌按比例构成的催化体系；
9.根据权利要求8所述的丁醛-丁醇混合物的制备方法，其特征在于，所述有机膦-铑和有机膦-钌的质量比为(0-200):100。
10.根据权利要求7所述的丁醛-丁醇混合物的制备方法，其特征在于，所述丙烯、一氧化碳和氢气的总压力为0.5-3.0MPa；
...【技术特征摘要】
1.一种丁醛-丁醇混合物的制备系统，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的丁醛-丁醇混合物的制备系统，其特征在于，所述第一气泡破碎机组包括设置在所述第一反应区底部的第一气泡破碎器和设置在所述第一气泡破碎器上方的多个扩散盘，相邻两个所述扩散盘之间存在空层；
3.根据权利要求1所述的丁醛-丁醇混合物的制备系统，其特征在于，所述第二气泡破碎机组包括第二气泡破碎器和第三气泡破碎器，所述第二气泡破碎器设置在所述第三气泡破碎器的上方且所述第二气泡破碎器与所述第三气泡破碎器设置在同一直线，所述第二气泡破碎器与所述第三气泡破碎器之间设置有连通管道，所述连通管道中间的部位设置有输出内部物料的输出孔；
4.根据权利要求1所述的丁醛-丁醇混合物的制备系统，其特征在于，所述第一反应区内设置有溢流管，所述溢流管穿透所述分隔板连通所述第一反应区和第二反应区；所述第一反应区生成的产物通过所述溢流管进入所述第二反应区中。
5.根据权利要求...
【专利技术属性】
技术研发人员：张志炳，孙海宁，胡兴邦，姚晨飞，周政，李磊，
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：
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