[發(fā)明專(zhuān)利]一種用于烴類(lèi)氧化反應(yīng)-分離耦合過(guò)程的膜反應(yīng)器

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201010206250.2
• 申請(qǐng)日: 2010-06-23
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN101862625A
• 公開(kāi)（公告）日: 2010-10-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 趙虹;曾楚怡;黃敏;王濤
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 湘潭大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): B01J8/06
• 分類(lèi)號(hào): B01J8/06;C07C27/12;C07C35/08;C07C29/50;C07C49/403;C07C45/33
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技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種用于烴類(lèi)氧化反應(yīng)-分離耦合過(guò)程的膜反應(yīng)器。

背景技術(shù)

烴類(lèi)液相氧化是化學(xué)工業(yè)中常用的生產(chǎn)方法，在石油化學(xué)工業(yè)中有著重要的地位。烴類(lèi)氧化反應(yīng)是典型的自氧化的自由基鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，這種緩慢發(fā)展的不穩(wěn)定鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，及其發(fā)展過(guò)程的不穩(wěn)定自動(dòng)加速特性使得烴類(lèi)液相氧化反應(yīng)普遍存在反應(yīng)誘導(dǎo)期長(zhǎng)、速度慢、原料轉(zhuǎn)化率低、目標(biāo)產(chǎn)物選擇性不高、氧化產(chǎn)物易于過(guò)度氧化生成一系列的副產(chǎn)物等缺陷，其目標(biāo)產(chǎn)物的分離大都采用萃取、精餾、蒸餾等傳統(tǒng)的單元操作，耗能大，且反應(yīng)過(guò)程與產(chǎn)物的分離是分開(kāi)的，使得原料循環(huán)量大。目前，對(duì)烴類(lèi)液相氧化的改進(jìn)主要的方向是研發(fā)新型有效的催化劑和設(shè)計(jì)更加合理高效的反應(yīng)器。

舉例來(lái)說(shuō)，環(huán)己烷液相氧化生成環(huán)己醇和環(huán)己酮(KA油)，其目標(biāo)產(chǎn)物KA油是重要的有機(jī)中間體和化工原料，廣泛應(yīng)用與纖維、合成橡膠、工業(yè)涂料、醫(yī)藥、有機(jī)溶劑等工業(yè)，此外環(huán)己酮是制備己內(nèi)酰胺和己二酸進(jìn)而制得尼龍-6和尼龍-66的主要中間體。工業(yè)上大都采用空氣或氧氣氧化環(huán)己烷來(lái)制備，由于分子氧的動(dòng)力學(xué)惰性，環(huán)己烷分子中強(qiáng)共價(jià)C-H鍵鍵能大，部分氧化困難，而環(huán)己醇(酮)化學(xué)性質(zhì)較環(huán)己烷更加活潑，很容易被深度氧化，生成二氧化碳和水等副產(chǎn)物；另一方面有研究表明，環(huán)己烷氧化的選擇性強(qiáng)烈地依賴(lài)反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率，所以要同時(shí)獲得較為理想的環(huán)己烷轉(zhuǎn)化率和環(huán)己醇(酮)選擇性難以實(shí)現(xiàn)，使得該工藝中環(huán)己醇、環(huán)己酮收率低。目前，國(guó)內(nèi)外環(huán)己烷氧化工業(yè)生產(chǎn)中，大多將環(huán)己烷單程轉(zhuǎn)化率控制在4～6％以獲得75～85％的環(huán)己醇(酮)的選擇性，反應(yīng)產(chǎn)物經(jīng)過(guò)堿洗、環(huán)己烷精餾、皂化、萃取以及蒸餾的復(fù)雜工藝制得目標(biāo)產(chǎn)物環(huán)己醇(酮)，因此現(xiàn)有環(huán)己烷液相氧化制環(huán)己醇(酮)工藝普遍存在環(huán)己烷轉(zhuǎn)化率低，醇酮選擇性不高，三廢嚴(yán)重，能量消耗大等問(wèn)題。針對(duì)上述問(wèn)題現(xiàn)有技術(shù)的改進(jìn)都集中在開(kāi)發(fā)更加高效的催化劑，提高反應(yīng)效率；設(shè)計(jì)新型的反應(yīng)器，開(kāi)發(fā)更加合理的生產(chǎn)工藝。因此如若能構(gòu)建一種高效低耗的反應(yīng)-分離耦合過(guò)程和設(shè)備，將環(huán)己烷氧化反應(yīng)系統(tǒng)與環(huán)己烷/環(huán)己醇(酮)分離系統(tǒng)結(jié)合起來(lái)，在氧化反應(yīng)同時(shí)及時(shí)移走環(huán)己醇(酮)，防止其進(jìn)一步氧化，這樣在保持高的轉(zhuǎn)化率的同時(shí)也能獲得較高的選擇性，減少副產(chǎn)物的生成，提高了原料的利用率，同時(shí)對(duì)環(huán)境的污染也少。這種方法打開(kāi)了通過(guò)尋找新型的催化劑來(lái)提高反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率這一常用的思路，同時(shí)也能簡(jiǎn)化傳統(tǒng)的工藝操作，具有可比性。

膜分離技術(shù)是新型化工分離技術(shù)，滲透汽化是膜分離技術(shù)的一種。滲透汽化是一種利用液體混合物中各組分在致密膜內(nèi)的溶解、擴(kuò)散性能差異而使之分離的新型膜過(guò)程。與傳統(tǒng)的環(huán)己烷氧化產(chǎn)物多次精餾分離工藝相比，它具有分離效率高、設(shè)備簡(jiǎn)單、操作方便、能耗低、不污染環(huán)境、便于與反應(yīng)過(guò)程耦合-集成等優(yōu)點(diǎn)。若能將環(huán)己烷氧化反應(yīng)系統(tǒng)與滲透汽化膜分離系統(tǒng)結(jié)合起來(lái)，利用理論和實(shí)驗(yàn)手段設(shè)計(jì)和篩選高分子膜材料，構(gòu)造一種新型的滲透汽化膜反應(yīng)器，就可以實(shí)現(xiàn)在較高轉(zhuǎn)化率的同時(shí)將產(chǎn)物環(huán)己醇(酮)分離，從而避免發(fā)生環(huán)己醇(酮)被繼續(xù)氧化的連串副反應(yīng)，這樣可以實(shí)現(xiàn)高環(huán)己烷轉(zhuǎn)化率下高選擇性地獲得產(chǎn)物環(huán)己醇(酮)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供一種新的用于烴類(lèi)氧化反應(yīng)-分離耦合過(guò)程的膜反應(yīng)器。這種膜反應(yīng)器克服了傳統(tǒng)烴類(lèi)氧化反應(yīng)設(shè)備原料轉(zhuǎn)化率低、目標(biāo)產(chǎn)物選擇性不高、氧化產(chǎn)物易于過(guò)度氧化生成一系列的副產(chǎn)物等缺陷的不足，在氧化反應(yīng)的同時(shí)及時(shí)將氧化產(chǎn)物分離出來(lái)，提高了反應(yīng)的選擇性，減少副產(chǎn)物的生成，相比傳統(tǒng)精餾也降低了能耗。

本發(fā)明是采用如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

一種用于烴類(lèi)氧化反應(yīng)-分離耦合過(guò)程的膜反應(yīng)器，包括殼體、膜管、支撐板，其中殼體內(nèi)兩端裝有支撐板，殼體內(nèi)至少有一根膜管，膜管兩端固定在支撐板上。

上述的用于烴類(lèi)氧化反應(yīng)-分離耦合過(guò)程的膜反應(yīng)器，其中所述的膜管為無(wú)機(jī)陶瓷微濾膜管。

上述的用于烴類(lèi)氧化反應(yīng)-分離耦合過(guò)程的膜反應(yīng)器，其中所述的支撐板由多孔的聚四氟乙烯制成。

上述的用于烴類(lèi)氧化反應(yīng)-分離耦合過(guò)程的膜反應(yīng)器，其中支撐板與殼體結(jié)合部位以及與膜管的結(jié)合部位采用樹(shù)脂澆注密封。

上述的用于烴類(lèi)氧化反應(yīng)-分離耦合過(guò)程的膜反應(yīng)器，其中所述的無(wú)機(jī)陶瓷微濾膜管，微孔內(nèi)填充具有選擇性分離環(huán)己烷/環(huán)己醇(酮)混合物性能的聚合物膜材料，管內(nèi)堆填環(huán)己烷氧化反應(yīng)的催化劑。

上述的用于烴類(lèi)氧化反應(yīng)-分離耦合過(guò)程的膜反應(yīng)器，其中所述的聚合物膜材料采用如下步驟制備：