[發明專利]一種HPPO法制備環氧丙烷中快速取走反應熱的裝置及方法

有效

• 申請號: 201811189903.3
• 申請日: 2018-10-12
• 公開（公告）號: CN109289721B
• 公開（公告）日: 2021-07-16
• 發明（設計）人: 譚素華;常偉先;張偉華
• 申請（專利權）人: 勝幫科技股份有限公司
• 主分類號: B01J19/00
• 分類號: B01J19/00;F28D7/16;F25D17/02;F25B43/00;C07D301/12;C07D303/04
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 鞏克棟

本發明提供了一種HPPO法制備環氧丙烷中快速取走反應熱的裝置及方法，所述裝置包括反應裝置和冷卻單元，所述的冷卻單元包括分液裝置和冷凝裝置，所述分液裝置的出口連接反應裝置底部，分液裝置的入口連接反應裝置的上部或者頂部，冷凝裝置入口和出口均與分液裝置連接。本發明通過選用高溫低壓的制冷劑配合冷凝裝置和分液裝置，少用甚至不用循環水既可達到更為理想的取熱效果，大大減少了運行和后續的維護成本。

技術領域

本發明屬于生產環氧丙烷的工藝領域，具體涉及一種HPPO法制備環氧丙烷中快速取走反應熱的裝置及方法，尤其涉及一種采用高溫低壓型制冷劑快速取走HPPO法制備環氧丙烷反應熱的裝置及方法。

背景技術

環氧丙烷(PO)是除聚丙烯和丙烯腈以外的第三大丙烯衍生物，是重要的基本有機化工合成原料，主要用于生產聚醚和丙二醇等，它也是第四代洗滌劑、非離子表面活性劑、油田破乳劑和農藥乳化劑的主要原料。環氧丙烷的衍生物廣泛用于汽車、建筑、食品、煙草、醫藥及化妝品等行業，已生產的下游產品近百種，是精細化工產品的重要原料。

目前，環氧丙烷的工業生產方法主要有氯醇化法、共氧化法(也稱聯產法、間接氧化法)、異丙苯氧化法(CHP法)和過氧化氫直接氧化法(HPPO法)，其中HPPO法因為環保無污染而成為當今研究開發的重點和熱門，并且日趨成熟，展現出良好的工業化前景。

其中，過氧化氫直接氧化(HPPO)法是在催化劑作用下將過氧化氫和丙烯進行反應生成環氧丙烷和水的過程，反應過程副產物少、產物無污染且后續分離純化過程簡單，因此得到相關領域研究人員的廣泛關注。

HPPO反應具有放熱量大、反應迅速、溫度敏感等特點，基于不同系列的催化劑，反應的放熱量為700～1400MJ/h/m³，適宜反應溫度在30～60℃之間，在現有技術中，主要采用循環水冷卻散熱，所需冷卻水量為反應物料流量的10～30倍，循環水循環量較大，泵的運行成本較高，同時，由于冷卻水與反應物料的溫差較小，且反應側物料流速緩慢，傳熱系數低，因此對反應器的傳熱能力提出了較高的工藝要求。

CN103638876A公開了一種HPPO裝置反應器的節能優化方法，在列管式固定床反應器的夾套內通入冷卻介質與反應器換熱，控制反應器內的溫升；當反應溫度為30～40℃時，采用冷凍水移走反應產生的熱量；當反應溫度為40～50℃時，采用循環水移走反應產生的熱量；當反應溫度為50～60℃時，采用較高溫度的循環水移走反應產生的熱量。但該方法仍需要大量的冷凍水和循環水，經濟效益較低。

CN107417645A公開了一種HPPO裝置反應器工藝控制方法，采用4臺串聯波紋板式反應器，將循環冷卻水強制循環以優化撤熱并通過溫度計和調節閥控制循環冷卻水溫度以均勻反應溫度，解決現有技術中傳熱效果差、反應溫度不均勻、反應器內溫度難以控制等問題，但所需設備投資和運行成本較高，不利于工業化推廣。

CN207031299U公開了一種異辛烷裝置循環異丁烷優化系統，包括反應器，還包括制冷壓縮機、第一冷卻器及制冷劑收集罐，制冷壓縮機設于反應器出口的下游，第一冷卻器連接于制冷壓縮機下游，制冷劑收集罐連接于第一冷卻器下游，制冷劑收集罐的出口端通過第一管道與反應器進口相連接，第一管道中部開有供來自異丁烷塔的循環異丁烷匯入的開口，通過在制冷壓縮機與制冷劑收集罐之間設置第一冷卻器，有效降低了制冷劑收集罐的溫度和壓力，減小了異丁烷的損失，也在很大程度上降低了混合后的循環異丁烷溫度，從而改善了反應工況，減少副反應的發生，提高了異辛烷產品質量，而該工藝主要用于制備異辛烷，而并非環氧丙烷。

可以認為，在HPPO法制備環氧丙烷的常規工藝流程中，并未出現能有效解決反應過程中熱量快速升高無法散出、冷卻水循環量大且循環泵的運行和維護成本較高等問題的有效手段，因此，目前急需對常規的HPPO法制備環氧丙烷的工藝流程進行優化以有效解決上述問題。

發明內容