[發(fā)明專利]一種丙烯醛水合制備3-羥基丙醛的反應(yīng)裝置和方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011613603.0
• 申請日: 2020-12-30
• 公開（公告）號: CN112808178B
• 公開（公告）日: 2022-05-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 賈振宇;彭華峰;柳銘軒;張保勇;謝燦燦;尹婉鈺;馮連芳
• 申請（專利權(quán)）人: 浙江恒瀾科技有限公司;浙江大學(xué)
• 主分類號: B01J8/06
• 分類號: B01J8/06
• 代理公司: 杭州杭誠專利事務(wù)所有限公司 33109
• 代理人: 俞潤體;何俊

本發(fā)明涉及化工領(lǐng)域，公開了一種丙烯醛水合制備3?羥基丙醛的反應(yīng)裝置和方法，在本發(fā)明裝置中，催化劑裝填于列管中，原料從進(jìn)料口進(jìn)料、流經(jīng)列管內(nèi)的催化劑，從出料口出料，走管程；撤熱介質(zhì)從環(huán)形通道的撤媒進(jìn)口進(jìn)料，從撤媒出口出料。本發(fā)明裝置特點(diǎn)是：進(jìn)料口處設(shè)進(jìn)料分布板，列管為軸向的內(nèi)翅片管，管內(nèi)填充催化劑；殼程撤媒進(jìn)出料口均設(shè)環(huán)形通道，環(huán)形通道內(nèi)殼程筒體壁上設(shè)有均布的撤媒通孔；殼程采用圓盤?環(huán)形導(dǎo)流板，管板中心和邊緣分別設(shè)有非布管區(qū)。本發(fā)明結(jié)構(gòu)的裝置可以實(shí)現(xiàn)物料均勻流動和均勻換熱，使反應(yīng)溫度控制在合理的小范圍之內(nèi)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及化工領(lǐng)域，尤其涉及一種丙烯醛水合制備3-羥基丙醛的反應(yīng)裝置和方法。

背景技術(shù)

PTT被稱為“智能型”聚合物，被廣泛應(yīng)用于紡織、地毯和工程塑料領(lǐng)域，PTT制成的纖維具有比滌綸和錦綸纖維更為優(yōu)異的性能和更廣泛的應(yīng)用。合成新型聚酯PTT的主要原料之一為1,3丙二醇，而丙烯醛水合制3-羥基丙醛進(jìn)一步加氫制1,3丙二醇是目前主要生產(chǎn)工藝之一。

目前國內(nèi)對丙烯醛水合制1,3丙二醇的研究更多地著眼于催化劑的選擇，對于工藝過程中所涉及的生產(chǎn)裝置的研究較少。現(xiàn)有技術(shù)中，列管式固定床反應(yīng)器適用于丙烯醛制1,3丙二醇的水合反應(yīng)。然而，目前工業(yè)上常用的列管式固定床反應(yīng)器主要問題是：物料進(jìn)入反應(yīng)器后，在一定的溫度、壓力下，在列管中的催化劑作用下發(fā)生反應(yīng)，反應(yīng)生成的熱量一部分由反應(yīng)物料帶走，大部分熱量需由反應(yīng)器殼程的撤熱介質(zhì)帶走，由于反應(yīng)物料在反應(yīng)器列管中經(jīng)常出現(xiàn)分布不均，列管與撤熱介質(zhì)的傳熱不均勻等因素，造成反應(yīng)溫度差別大，嚴(yán)重影響反應(yīng)器的處理效果和反應(yīng)效率；對于放熱反應(yīng)，尤其是放熱量大時(shí)，容易引起催化劑床層局部溫度偏高，甚至出現(xiàn)飛溫現(xiàn)象，嚴(yán)重影響催化劑的使用壽命和反應(yīng)效率。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種丙烯醛水合制備3-羥基丙醛的反應(yīng)裝置和方法。本發(fā)明裝置能夠滿足丙烯醛制3-羥基丙醛的水合反應(yīng)特點(diǎn)，其物料分布及傳熱均勻、反應(yīng)效率高、生產(chǎn)穩(wěn)定性高、能耗低。本發(fā)明的裝置不僅僅適應(yīng)于丙烯醛水合制3-羥基丙醛，也適用于其它反應(yīng)條件類似的反應(yīng)中。

本發(fā)明的具體技術(shù)方案為：

第一方面，本發(fā)明提供了一種丙烯醛水合制備3-羥基丙醛的反應(yīng)裝置，包括：

殼程筒體，頂面和底面分別為管板；所述管板上布設(shè)有列管孔；管板的中心區(qū)域和邊緣區(qū)域分別為中心圓形非布管區(qū)、邊緣環(huán)形非布管區(qū)。

若干列管，軸向設(shè)于所述殼程筒體內(nèi)，所述列管內(nèi)用于填充催化劑，列管兩端分別與殼程筒體頂面和底面管板的列管孔連通。每根所述列管內(nèi)設(shè)有若干軸向設(shè)置的高肋內(nèi)翅片，所述內(nèi)翅片在列管橫截面上呈等角度分布。

若干圓形導(dǎo)流板和環(huán)形導(dǎo)流板，軸向交錯設(shè)于殼程筒體內(nèi)構(gòu)成曲折狀的撤媒流道；所述圓形導(dǎo)流板的外徑與所述邊緣環(huán)形非布管區(qū)的內(nèi)徑對應(yīng)，所述環(huán)形導(dǎo)流板的內(nèi)徑與所述中心圓形非布管區(qū)的外徑對應(yīng)。

撤媒進(jìn)口和撤媒出口，直接或間接設(shè)于殼程筒體的外側(cè)壁上。

上封頭，蓋設(shè)于殼程筒體的頂部，所述上封頭上設(shè)有進(jìn)料口或出料口。

下封頭，蓋設(shè)于殼程筒體的底部，所述下封頭上設(shè)有出料口或進(jìn)料口。

進(jìn)料分布板，設(shè)于殼程筒體的頂面或底面與進(jìn)料口之間。

丙烯醛水合制備3-羥基丙醛的水合反應(yīng)放熱量大，且對反應(yīng)溫度要求嚴(yán)格，允許的反應(yīng)溫度變化區(qū)間小，溫度對副反應(yīng)的比例以及3-羥基丙醛的選擇性影響大，因此實(shí)現(xiàn)反應(yīng)物料均勻分布、均勻移熱是反應(yīng)器設(shè)計(jì)時(shí)考慮的關(guān)鍵因素。

本發(fā)明裝置的工作原理為：將催化劑裝填于列管中，原料丙烯醛和水的混合液從下封頭或上封頭的進(jìn)料口進(jìn)料走管程，經(jīng)進(jìn)料分布板均勻地分布到各列管進(jìn)口處，流經(jīng)列管內(nèi)的催化劑，從下封頭或下封頭的出料口出料；同時(shí)，撤熱介質(zhì)由撤媒進(jìn)口進(jìn)入走殼程，從撤媒出口出料，實(shí)現(xiàn)換熱。