[實用新型]外循環催化劑及溶劑的連續管式反應裝置

有效

• 申請號: 201020282918.7
• 申請日: 2010-08-05
• 公開（公告）號: CN201752655U
• 公開（公告）日: 2011-03-02
• 發明（設計）人: 詹其偉;顧正桂;陳云燕;曹宇鋒
• 申請（專利權）人: 南京師范大學
• 主分類號: B01J19/00
• 分類號: B01J19/00;C07C47/07;C07C45/34
• 代理公司: 南京知識律師事務所 32207
• 代理人: 韓朝暉

技術領域

本實用新型涉及一種催化反應裝置，特別是涉及一種外循環催化劑及溶劑的連續管式反應裝置。

背景技術

丙醛是一種重要的化工產品，在醫藥工業、油漆、橡膠等領域應用廣泛，作為一種有機合成原料，主要用于生產丙酸、丙醇、三羥甲基乙烷以及丙酮肟等。目前，全世界丙醛的總生產能力約為26.0萬噸/年，總消費量約為23.0萬噸/年，其中生產能力約76.0%集中在美國。我國丙醛生產處于起步階段，只有少數幾個小型丙醛生產裝置，產量遠遠不能滿足國內實際生產的需求，嚴重制約了其下游產品的正常發展，加速我國丙醛的開發利用勢在必行。

目前，丙醛的生產方法主要有以下5種：①氫甲酸化法，又稱“撥基合成”，氫甲酸化反應是在催化劑存在下，烯烴和CO及H₂反應生成醛的反應。1938年德國魯爾化學公司實驗室的奧托羅蘭發現此反應后，該反應被廣泛應用于醛、醇的制備，在工業生產中占有重要的地位，世界上工業化生產的醛、醇類化合物多采用氫甲酸化反應。②丙醇氧化法，在60℃以下，丙醇經重鉻酸鉀，稀硫酸氧化制得丙醛，制備過程中需要及時將丙醛移出。也可采用經過氧化鎂、氧化鈣等改性的五氧化二釩作催化劑，將丙醇用空氣氧化直接制取丙醛。③環氧丙烷異構化法，在200-210℃，以環氧丙烷為原料，以鉻釩為催化劑，先制取粗丙醛，經精餾得產品丙醛。另外在380-420℃時，以磷酸鋁為催化劑，環氧丙烷異構化法也可制取丙醛。④丙烯醛加氫法，將氧化鎳、硫磺、硅藻土、水玻璃、沸石混合物在100-150℃時，用氫還原，制得催化劑，當丙烯醛和氫氣通過上述催化劑時，在200℃下，可得到丙醛。⑤副產法，以丙烯為原料，在催化劑氯化銅、氯化鉛作用下，用空氣氧化丙烯，生產主產品丙酮，同時可得到副產品丙醛。以Rh-膦絡合物為催化劑的乙烯氫甲酸化法與另外四種方法相比具有產率高、選擇性好、成本低等特點，成為目前世界上生產丙醛的主要方法。

傳統制備丙醛的方法中，反應設備多采用高壓反應釜、固定床反應器等。該類設備因其結構簡單、操作方便、現象直觀，在小規模工業生產中使用較為普遍；但這種設備還存在一些問題，主要是反應過程中的催化劑及催化劑載體始終處于高溫狀態下，易造成催化劑結焦而失活，降低催化劑的性能，同時使用該設備，很難在反應過程中將生成的丙醛及時的移出，易產生二次反應，給丙醛的分離帶來困難，影響產品質量及收率。經過研究分析，這些問題是由反應設備自身的缺陷造成的。

發明內容

針對現有技術的不足，本實用新型的目的是提供一種催化反應裝置，能夠使催化劑及溶劑外循環使用，避免催化劑始終處于高溫狀態下結焦而失活，降低催化劑性能，同時可以使反應產物及時、連續的移出反應系統，避免二次反應的發生，降低產品分離提純的難度。

完成上述發明任務所采用的技術方案是：一種外循環催化劑及溶劑的連續管式反應裝置，是一種可用于催化反應制備丙醛的裝置，設有反應器，反應器前連接帶有氣體進口和液體進口的預熱器；所述反應器上部連接冷凝器Ⅰ，冷凝器Ⅰ出口連接氣液分離器Ⅰ，氣液分離器Ⅰ底部為液體產物出口，氣液分離器Ⅰ氣體出口管道連接預熱器氣體進口，實現未反應的反應氣的循環使用；所述反應器下部連接冷凝器Ⅱ，冷凝器Ⅱ出口連接氣液分離器Ⅱ，氣液分離器Ⅱ液體出口經加料泵管道連接預熱器液體進口，實現催化劑和溶劑外循環，氣液分離器Ⅱ氣體出口為尾氣排放口。

所述的反應器由三段加熱管式爐組成，內加拉西環不銹鋼填料，反應器外部為不銹鋼夾套。

所述的預熱器由預熱爐加熱，將通過的物料加熱到所需溫度再進入反應器。

本實用新型的外循環催化劑及溶劑的連續管式反應裝置，結構簡單、操作方便，用于催化反應制備丙醛能大大提高乙烯的轉化率和丙醛的產品質量。具體表現為：①外循環催化劑及溶劑的連續管式反應裝置，設有加料泵，可以實現催化劑和溶劑的循環，避免催化劑始終處于高溫狀態下結焦而失活；②外循環催化劑及溶劑的連續管式反應裝置，反應器上部設有冷凝器，反應生成的丙醛可以及時、連續的移出反應系統，避免二次反應的發生；③反應器上部設有氣液分離器，丙醛冷凝后從底部采出，未反應的乙烯、氫氣和一氧化碳氣體送入預熱器，循環使用。

附圖說明

圖1??外循環催化劑及溶劑的連續管式反應裝置。

具體實施方式