[發明專利]一種丙烯水合制備異丙醇的固定床強化反應系統及工藝

在審

• 申請號: 202010217599.X
• 申請日: 2020-03-25
• 公開（公告）號: CN111569786A
• 公開（公告）日: 2020-08-25
• 發明（設計）人: 張志炳;周政;張鋒;李磊;孟為民;王寶榮;楊高東;羅華勛;楊國強;田洪舟;曹宇
• 申請（專利權）人: 南京延長反應技術研究院有限公司
• 主分類號: B01J8/04
• 分類號: B01J8/04
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明涉及一種丙烯水合制備異丙醇的固定床強化反應系統及工藝，包括：反應器、微界面發生器和催化劑固定床等。本發明通過微界面發生器破碎丙烯氣體使其形成微米尺度的微米級氣泡與液態反應物去離子水混合形成氣液乳化物，以增大氣液兩相的相界面積，并達到在較低預設操作條件范圍內強化傳質的效果；同時，微米級氣泡能夠與去離子水充分混合形成氣液乳化物，通過將氣液兩相充分混合，能夠保證系統中的去離子水與丙烯充分接觸，同時保證與催化劑充分接觸，有效提高丙稀的單程轉化率。

技術領域

本發明涉及異丙醇制備技術領域，尤其涉及一種丙烯水合制備異丙醇的固定床強化反應系統及工藝。

背景技術

異丙醇是一種重要的化學產品和化工原料，被廣泛的應用于制藥、有機原料、溶劑、香料、化妝品、塑料和涂料等領域。由于異丙醇可以替代三氯乙烷與CFC-113等危害大氣環境的氟氯烴及其衍生物在制冷工業中的使用，從1990年起我國市場的異丙醇需求開始迅速增長，到2010年為止，我國異丙醇的年產能已達25萬噸，但是由于需求量超過30萬噸，致使我國成為亞洲地區最大的異丙醇進口國，需要不斷從國外進口異丙醇以供市場需求。

近年來煤化工發展迅速，煤制合成氣轉制甲醇再生產烯烴技術成熟，丙烯下游產品需求量跟不上丙烯產能的擴充速度，導致丙烯產量過剩，而市場異丙醇緊缺，因此由丙烯為原料直接水合生產異丙醇可以同時緩解丙烯與異丙醇的市場壓力。目前，我國異丙醇生產方法主要是丙烯氣相直接水合法，最大的生產裝置坐落于國內石化公司，因此針對于丙烯氣相直接水合制備異丙醇工藝的改進具有十分重要的意義。

氣相直接水合法最早由德國維巴公司所開發，現有氣相直接水合法生產異丙醇工藝過程為液態丙烯、去離子水和循環丙烯氣體一起通入反應器，反應溫度180～260℃，反應壓力2～2.5Mpa，丙烯氣體在催化劑作用下與去離子水反應生成異丙醇，后反應產物經水洗精餾等流程進行精制即可。

該工藝對環境污染小，相對于間接水合法工藝流程更為簡單而被廣泛應用，但該方法在使用過程中存在明顯缺點與不足：

在丙烯氣體和去離子水接觸過程中，氣液兩項混合，產生較大較多氣泡，由于氣泡較多較大，致使氣液兩項無法充分混合，并且影響與催化劑的接觸，降低異丙醇制備效率，丙烯單程轉化率只有6％～7％，同時系統反應效率較低，雖然丙烯可循環重復使用，但相對應的也會使能耗增加。

發明內容

為此，本發明提供一種丙烯水合制備異丙醇的固定床強化反應系統及工藝，用以提高現有技術中制備異丙醇的效率。

一方面，本發明提供一種丙烯水合制備異丙醇的固定床強化反應系統，包括：

反應器，用以為去離子水和丙烯提供反應場所制備異丙醇，所述反應器內沿豎直方向設置有多個催化劑固定床，所述催化劑固定床上設置有催化劑，所述反應器內的上下端設置有水路循環區，所述水路循環區用以為上行水路或下行水路提供循環空間；

微界面發生器，其將氣體的壓力能和/或液體的動能轉變為氣泡表面能并傳遞給氣體反應物，將氣體反應物丙烯破碎形成直徑≥1μm、且＜1mm的微米級氣泡，以提高氣體反應物與液體反應物之間的傳質面積、減小液膜厚度、降低傳質阻力；

冷凝器，所述冷凝器與所述反應器相連通，用以對生成物進行冷凝處理。

進一步的，多個所述催化劑固定床上方或下方均設置有微界面發生器，所述微界面發生器為氣動式微界面發生器，用以將丙烯破碎形成微米尺度的微米級氣泡并在破碎完成后將微米級氣泡輸出至所述反應區內與所述反應區內的去離子水混合形成氣液乳化物。

進一步的，多個所述微界面發生器上連通設置有丙烯進入管，多個所述丙烯進入管均與總管相連通，所述總管上安裝有第一泵體，所述第一泵體用以將丙烯沿所述總管和多個所述丙烯進入管傳輸至對應的所述微界面發生器。