CN100443462C - 用于制备碳酸乙烯酯或碳酸丙烯酯的径向反应器 - Google Patents

Abstract

本发明提供的制备碳酸乙(丙)烯酯的径向反应器1，包括位于反应器内部轴向中心的管壁表面开孔的进料管2、带有小孔的两个半径不等的同心圆内筒5和外筒6，内筒5和外筒6之间的催化剂床层3及催化剂床层3中的U型管4。使用本发明可使原料气与催化剂充分接触，催化剂床层中温度分布均匀，并可及时移出反应热，提高了催化剂表面利用率，减少固体催化剂的活性组分的流失，增加催化剂的寿命，增加生产能力，并降低能耗，环氧乙烷转化率可达到95—99%；选择性达到96—98%。

Description

用于制备碳酸乙烯酯或碳酸丙烯酯的径向反应器

技术领域

本发明涉及一种制备碳酸乙烯酯或碳酸丙烯酯的反应器。

背景技术

在工业生产中反应器是核心设备，其效率和特征对装置的技术经济起决定性的影响，催化剂的特性及反应过程将影响反应器的效率，可能会造成催化剂床层局部过热，影响产物的质量和反应器的生产能力。

Fette，Seifen，anstrichmittel 73，1971中用于合成碳酸乙烯酯或碳酸丙烯酯的反应器由单管组成，没有内部构件，没有产物循环，反应过程中产生的反应热借助传递介质-冷却水移出，而反应热量移出的效率低，催化剂床层轴向温差大，反应温度更是最高达到220℃，会对产物产生破坏影响；在工业装置生产过程中，很难克服这一缺点。

German Offenlegungsschrift 232中采用物流管和泵组合形成循环反应器，在1.0～5.0MPa及100～200℃条件下制备碳酸乙烯酯，反应器连有搅拌器；但是由于不能对反应产生的反应热进行控制，因此环氧乙烷会发生部分转化，使反应转化率降低。

U.S.P 5,508,442采用泡罩反应器，其长径比为2∶50，原料二氧化碳和环氧乙(丙)烷从反应器底部加入到已存在反应介质碳酸乙烯酯或碳酸丙烯酯的反应器中，反应器顶部出口处安装分配装置，使反应产物在反应器中循环；但泡罩反应器内有挡板、孔板等构件，结构复杂；而且反应热仍使反应系统温度升高5～80℃。

CN 1098100A提供了一种环状碳酸酯复合溶剂，含碳酸乙烯酯和碳酸丙烯酯两种组份，反应在一合成塔内进行，催化剂采用四乙基溴化铵；其缺点在于：因通常的合成塔反应效率低，所以在发明实施过程中需“将从合成塔引出的溶液进入第二合成塔和完成器的设备中继续反应”，且“其生产的复合溶剂粗制品，需要间歇真空蒸馏提纯”，另外，所采用的四乙基溴化铵为均相催化剂，不易从反应产物体系中分离出去，影响产品纯度，增加设备投资。

发明内容

本发明的任务是提供一种阻力小、传热好、效率高的用于制备碳酸乙烯酯或碳酸丙烯酯的径向反应器。

采用非均相负载碘化钾固体催化剂制备碳酸乙烯酯或碳酸丙烯酯时，催化剂的活性组分在反应介质中易流失，并且反应过程中放出的热量易使催化剂床层飞温。根据这一反应特点，用于制备碳酸乙烯酯或碳酸丙烯酯的反应器应具有反应产物一旦生成就可离开催化剂床层、以及将反应热及时移出的特点。

本发明提供的制备碳酸乙烯酯或碳酸丙烯酯的径向反应器采用如下技术方案：

本发明提供的制备碳酸乙烯酯或碳酸丙烯酯的径向反应器1，包括位于反应器内部轴向中心的管壁表面开孔的进料管2、带有小孔的两个半径不等的同心圆内筒5和外筒6，内筒5和外筒6之间的催化剂床层3及催化剂床层3中的U型管4。

具体来说，本发明提供的制备碳酸乙烯酯或碳酸丙烯酯的径向反应器1包括：

一个反应器内部轴向中心的管壁表面开孔的进料管2，位于同心圆内筒中心；

一个内筒5和一个外筒6，其半径不等，与反应器筒体同心；

催化剂床层3，由内筒和外筒之间填充催化剂形成；

U型管4，位于内筒5和外筒6之间，可以多组。

下面结合附图对本发明作进一步说明：

在一定的压力下，原料混合气体(环氧乙(丙)烷和二氧化碳)以一定的比例进入反应器1后，经由其内部轴向中心的进料管2的开孔分布后，沿半径方向通过由两个半径不等的同心圆内筒5和外筒6组成的催化剂床层3，反应气穿过内筒5和外筒6筒壁上的小孔实现径向流动，使原料混合气体(环氧乙烷和二氧化碳)与催化剂充分接触，在一定的温度和压力条件下进行反应，生成的碳酸乙烯酯或碳酸丙烯酯产物从具有分布孔的环状的催化剂床层3的外侧流出至反应器下出口排出，反应生成的反应热由催化剂床层3中U型管4中的冷却介质移出。

为达到更好的效果，内筒5和外筒6上的小孔可以是均匀分布的广角开孔，开孔率最好为15～20％。

进料管2壁上的开孔可为均匀分布的广角开孔，数目为一个以上，开孔率为1.0-1.2％。

催化剂床层中设置的U型管，可以是由多组U型管均匀排布在催化剂床层中。

本发明具有如下优点：

(1)本发明提供的反应器通过采用表面开孔的进料管及带有小孔的两个半径不等的同心圆内筒和外筒，使原料气沿其内部轴向中心的进料管径向流动，原料气与催化剂进行充分接触，同时将反应产物及时从开孔的外筒离开催化剂床层，降低了催化剂的活性组分在反应介质中流失量，在这一过程中，由于混合气体不断从进料管壁的开孔流出，其沿程与壁面摩擦和气体动量交换均可以使流体通过的进料管的静压下降，这样混合气体径向流动推动力沿轴向变化较小，从而使混合气体沿轴向均匀分布。

(2)本发明为了改善催化剂床层中温度分布均匀性，且及时移出反应放出的热，在催化剂床层中设置U型管，通过U型管中的冷却介质来降低径向温度差和轴向温度差，达到了催化剂床层径向和轴向温度均匀分布，解决了固定床反应器内反应物在催化剂床层入口处的原料混合气体浓度高，从而造成反应温度易失控，进一步引起催化剂床层局部过热的问题。

(3)本发明原料气体径向流道短，反应物在分配通道中的阻力大大降低，使催化剂的径向温度均匀分布，大大提高了催化剂的表面利用率，降低了固体催化剂的活性组分的流失，增加了催化剂的寿命。同时可以提高转化率，增加生产能力，并可降低能耗，环氧乙烷转化率可达到95-99％；选择性达到96-98％。

附图说明

附图为制备碳酸乙烯酯或碳酸丙烯酯的径向反应器结构示意图。

其中：1-反应器      2-进料管    3-催化剂床层    4-U型管

      5-内筒        6-外筒      7-环氧乙烷与二氧化碳入口

      8-冷却介质入口            9-冷却介质出口

      10-碳酸乙烯酯出口

具体实施方式

见附图，使用本发明的径向反应器进行制备碳酸乙烯酯。在一定的压力下，二氧化碳及环氧乙烷以20∶1～80∶1的比例进入反应器1中，经由其内部轴向中心的进料管2上的孔分布后(进料管2壁上的开孔是均匀分布的广角开孔，开孔率为1.15％)，沿同心圆内筒5径向流入催化剂床层3，从催化剂床层3的同心圆外筒6流出，内筒5和外筒6上小孔的开孔率为17％，在110-125℃、2.0-2.5MPa条件下，原料二氧化碳及环氧乙(丙)烷经过催化剂床层3反应，生成的碳酸乙烯酯产物从具有分布孔的环状的催化剂床层3的外侧出来流至反应器下出口排出。反应生成的反应热由床层中U型管中的冷却介质移出。反应产物用气相色谱法鉴定，结果环氧乙烷转化率可达到95-99％；选择性达到96-98％。

Claims (3)

1.制备碳酸乙烯酯或碳酸丙烯酯的径向反应器(1)，包括：位于反应器内部轴向中心的管壁表面开孔的进料管(2)、带有小孔的两个半径不等的同心圆内筒(5)和外筒(6)，内筒(5)和外筒(6)之间的催化剂床层(3)及催化剂床层(3)中的U型管(4)。

2.根据权利要求1所述的径向反应器，其特征在于其中的进料管(2)壁上的开孔是均匀分布的广角开孔，开孔率为1.0-1.2％。

3.根据权利要求1所述的径向反应器，其特征在于其中的内筒(5)和外筒(6)上的小孔是均匀分布的广角开孔，开孔率为15～20％。