CN102911102B - 过氧化氢蒎烷的生产方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种过氧化氢蒎烷的生产方法及装置，其特征是：将蒎烷从氧化塔的底部加入氧化塔中，将空气压缩入氧化塔的底部，压力为0.05MPa～0.10MPa，使空气在氧化塔底部形成鼓泡，使空气与蒎烷能够充分接触，加热至95～110℃，反应2～6小时，把温度降至85～97℃，继续反应1～3小时，通入压缩空气将反应液压入产品储罐，去蒸馏提纯得到高浓度过氧化氢蒎烷。本发明的方法反应时间短，过氧化氢蒎烷的选择性好，容易分离提纯，回收率高，能耗低且环境友好。
Description
技术领域
发明涉及一种过氧化氢蒎烷的生产方法及装置，属于松香深加工领域。
背景技术
过氧化氢蒎烷是一种重要的精细化工产品，它不仅是制造芳樟醇香料和维生素E等的中间体，还是制造丁苯橡胶等烯烃聚合反应的高效引发剂。过氧化氢蒎烷一般是由蒎烯加氢制得蒎烷，然后再由蒎烷通过氧化制备得到。
目前，工业上由蒎烷氧化制备过氧化氢蒎烷的工艺有间歇法和连续法。典型的间歇生产工艺是将一定量的蒎烷和催化剂加入搅拌釜式反应器，在搅拌下连续通入氧气或空气，反应达到规定要求后即可出料。该方法生产的产品品质较难控制，并且由于氧化气体与蒎烷不能充分有效的接触，使用空气氧化时效率比较低，氧化反应时间长，通常要用纯氧进行氧化，蒎烷中加入催化剂进行，这样既存在较大的安全问题，又增加了除去催化剂的工作。如赵振东等[蒎烷空气氧化反应的研究。林产化学与工业，2003，23（1）。]报导了用空气代替纯氧气进行氧化以制备过氧化氢蒎烷，指出蒎烷的空气氧化需要使用催化剂，反应时间约25小时，氧化反应时在装有温度计，搅拌器和回流冷凝管以及气体导入管的四口玻璃烧瓶中进行的。杨国恩等[制备芳樟醇的中间体—蒎烷氢过氧化物的合成研究。精细化工中间体，2004，35（3）]报道了催化剂种类、催化剂用量、空气流量、反应温度及反应时间对空气氧化蒎烷合成过氧化氢蒎烷的影响。
连续法生产过氧化氢蒎的方法有，例如中国专利CN1422845A公开的蒎烷自氧化制备蒎烷基过氧化物的连续生产方法及其装置中，将蒎烷和催化剂组成的蒎烷溶液预热后从顶部加入到板式分馏塔结构的氧化塔中，同时通入经过预热的氧气或氧气与空气的混合气，反应得到的过氧化氢蒎烷溶液再取一部分经加热或冷却后与预热后的蒎烷一同从氧化塔顶部加入到氧化塔中，使之进一步反应，即不断放出过氧化氢蒎烷，同时不断将蒎烷和生成物溶液加入到氧化塔中，形成连续生产。黄卫文等[过氧化氢蒎烷制备中蒎烷氧化及其工艺条件研究。食品工业科技，2011，32（8）]报道了采用空塔连续氧化的方法，研究了在反应的起始阶段加少量的催化剂，使用空气氧化蒎烷生产过氧化氢蒎烷，研究催化剂用量、反应温度、反应时间、空气流量等对氧化反应的影响。本方法的缺点是当空气流量大时，气泡难以细碎均匀，造成液体在塔内循环不好和气液想混合不充分，直接影响反应效率，同时，气体流量过大会造成原料损失。
发明内容
本发明的目的是针对目前蒎烷氧化反应制备过氧化蒎烷的生产方法中存在的问题，提供一种氧化效率高，产品质量好，生产过程操作方便、安全稳定、节能环保的过氧化氢蒎烷的生产方法及装置。
本发明的技术方案如下：
一种过氧化氢蒎烷的无催化生产方法，它是将蒎烷从氧化塔的底部加入氧化塔中，将空气压缩入氧化塔的底部，压力为0.05MPa～0.10 MPa，使空气在氧化塔底部形成鼓泡，使空气与蒎烷能够充分接触，加热至95～110℃，反应2～6小时，把温度降至85～97℃，继续反应1～3小时，通入压缩空气将反应物压入中间罐，去蒸馏提纯得到高浓度过氧化氢蒎烷。
上述的生产方法中，加热的方式为夹套水蒸气加热、夹套导热油加热或夹套电加热中的一种。
上述的方法中，降温的方法为向氧化塔中安装的蛇形冷却管通入冷却水或通过氧化塔的夹套装置降温或通过调节冷凝器、气液分离器回流液的大小。
上述的过氧化氢蒎烷的生产方法采用的装置，包括进料泵、压缩空气储罐、氧化塔，空气布气管、缓冲罐、冷凝器、气液分离器、放空槽及温度传感器、压力传感器、阀门；原料罐的底部用管道与进料泵的进料口连接，进料泵的出料口用管道与氧化塔的底部相连接，从进料泵与氧化塔之间的管道引出一条管道与产品储罐的底部相连，压缩空气储罐的底部用管道与氧化塔底部放置的空气布气管相连通，氧化塔的顶部用管道与缓冲罐的底部相连通，氧化塔与缓冲罐之间的管道引出一条管道与氧化塔德尔底部相连，缓冲罐的顶部用管道与冷凝器的进料口相连通，冷凝器的出料口用管道与气液分离器的侧面相连接，气液分离器的底部用管道与氧化塔的底部连接，气液分离器的顶部用管道与放空槽相连。
上述装置中的氧化塔的塔体为圆筒形，氧化塔的内部结构为空塔，底部装有管式气体分布器，塔的外壁装有夹套，塔的中部和顶部分别安装有温度传感器，氧化塔的顶部与底部之间有液体物料回流管相连。
所述的空气布气管，为不锈钢中空圆管，管径大小为10～50mm，一圈圈紧密围绕为蛇形盘状，大小为氧化塔底部投影面积的1/2～4/5，管四周开有微孔，孔径为微米级。
上述装置中的气液分离器可以是旋风气液分离器或丝网破沫气液分离器或是两者的组合体或复合体。
本发明的优点是：
1、反应不需要加入催化剂，减少了分离催化剂的步骤，对后续产品的提纯有好处，没有催化剂，产品的纯度更高，能用于要求更高的场合。
2、工艺简单，所需设备也简单，没有加入催化剂，氧化反应很平稳，生产操作安全性高，避免了加入催化剂反应剧烈，有可能发生爆炸的风险。
3、在氧化塔的顶部增加了一个缓冲罐，可以有效的防止由于在氧化塔中通入空气以及气泡在液体物料中的生成及破灭而产生较大液体物料波动，而使大量的液体物料通过冷凝器，使通过冷凝器的物料以汽态为主，这样不仅可以有效的保障氧化反应的平稳进行，也减少了冷凝器的工作负荷，增强冷凝器的冷凝效果。
4、在氧化塔顶部与氧化塔底之间加装了液体物料回流管，增强了氧化塔内部液体物料的上下对流，使用氧化塔内部各部分的空气含量更加均衡，防止局部空气含量过高，同时也使用液体物料的传热更加快速有效，避免物料的局部过热，因此，对氧化反应效率和产品的质量均有很大的提高。
5、在冷凝器后安装一个高效的气液分离器，气液分离器可以把气体夹带出来的蒎烷最大限度的冷凝，冷凝的蒎烷液体再回流到氧化塔的底部而进入氧化塔中，正好可以抵消氧化反应所产生的热量，不仅减少了蒎烷物料的损失，也保证了氧化反应的平稳进行。
6、装置中含有一个放空槽，用于吸收气体夹带出来的蒎烷，即能回收原料减少原料的损失又能避免了周围环境的污染。
附图说明
附图是本发明过氧化氢蒎烷的生产方法及装置的生产设备图，其中：1为原料罐，2、4、5、8、12、13、14、18为阀门，3为进料泵，6为产品储罐，7为压缩空气储罐、9为氧化塔，10为空气布气管，11为氧化塔夹套，15为缓冲罐，16为冷凝器，17为气液分离器，19为放空阀，20为放空槽，P为压力表，T为温度传感器。
具体实施方式
实施例1
由空气无催化氧化蒎烷制备过氧化氢蒎烷，采用本发明装置，如附图所示，它主要包括原料罐1、压缩空气储罐7、产品储罐6、进料泵3、氧化塔9、空气布气管10、塔顶缓冲罐15、冷凝器16、气液分离器17、回流管、放空管、放空槽20、温度传感器、压力表、管路和阀门。氧化塔的内径为530mm，氧化塔高为7500mm。通过进料泵向氧化塔进蒎烷1500Kg，控制通入氧化塔的压缩空气压力为0.07MPa，控制氧化塔的温度在100℃，氧化反应进行5h后，降温，控制氧化温度为90℃，再进行反应1h。空气从氧化塔底部上升的过程中，氧化塔内的液体物料也会随着空气从塔底往塔顶运动，液体物料通过回流管从塔顶回流到塔底，氧化塔内的蒸汽和未参加氧化反应的空气经过缓冲罐进入到冷凝器，一部分被冷凝器冷凝下来的液体物料回流到缓冲罐，其它物料进入气液分离器，被气液分离器分离出来的液体物料回流到氧化塔的底部，空气部分则通过放空管放空。氧化反应进行6h后降温，用空气压至产品储罐，得到过氧化氢蒎烷的含量为20.7%。
实施例2
由空气无催化氧化蒎烷制备过氧化氢蒎烷，采用附图所示的本发明装置，流程和步骤同实施例1，通过进料泵向氧化塔进蒎烷1500Kg，控制通入氧化塔的压缩空气压力为0.07MPa，控制氧化塔的温度在100℃，氧化反应进行3h后，降温，控制氧化温度为95℃，再进行反应3h，后降温，用空气压至产品储罐，得到过氧化氢蒎烷的含量为23.4%。
实施例3
由空气无催化氧化蒎烷制备过氧化氢蒎烷，采用附图所示的本发明装置，流程和步骤同实施例1，通过进料泵向氧化塔进蒎烷1500Kg，控制通入氧化塔的压缩空气压力为0.07MPa，控制氧化塔的温度在100℃，氧化反应进行4h后，降温，控制氧化温度为95℃，再进行反应2h。氧化反应进行6h后降温，用空气压至产品储罐，得到过氧化氢蒎烷的含量为24.9%。
Claims (6)
1.一种过氧化氢蒎烷的生产方法，其特征是：将蒎烷从氧化塔的底部加入氧化塔中，将空气压缩入氧化塔的底部的空气布气管，压力为0.05MPa～0.10 MPa，使空气在氧化塔底部形成鼓泡，使空气与蒎烷能够充分接触，加热至95～110℃，反应2～6小时，把温度降至85～97℃，继续反应1～3小时，通入压缩空气将反应物压入中间罐，去蒸馏提纯得到高浓度过氧化氢蒎烷；
所述的过氧化氢蒎烷的生产方法采用的装置，包括进料泵（3）、压缩空气储罐（8）、氧化塔（9），空气布气管（10）、缓冲罐（15）、冷凝器（16）、气液分离器（17）、放空槽（20）及温度传感器、压力传感器、阀门；原料罐（1）的底部用管道与进料泵（3）的进料口连接，进料泵（3）的出料口用管道与氧化塔（9）的底部相连接，从进料泵（3）与氧化塔（9）之间的管道引出一条管道与产品储罐（6）的底部相连，压缩空气储罐（7）的底部用管道与氧化塔（9）底部放置的空气布气管（10）相连通，氧化塔（9）的顶部用管道与缓冲罐（15）的底部相连通，氧化塔（9）与缓冲罐（15）之间的管道引出一条管道与氧化塔（9）的底部相连，缓冲罐（15）的顶部用管道与冷凝器（16）的进料口相连通，冷凝器（16）的出料口用管道与气液分离器（17）的侧面相连接，气液分离器（17）的底部用管道与氧化塔（9）的底部连接，气液分离器（17）的顶部用管道与放空槽（20）相连。
2.根据权利要求1所述的过氧化氢蒎烷的生产方法，其特征在于：所述的加热方式为夹套水蒸气加热、夹套导热油加热或夹套电加热中的一种。
3. 根据权利要求1所述的过氧化氢蒎烷的生产方法，其特征在于：所述的降温方式为向氧化塔中安装的蛇形冷却管通入冷却水或通过氧化塔的夹套装置降温或通过调节冷凝器、气液分离器回流液的大小。
4. 根据权利要求1所述的过氧化氢蒎烷的生产方法，其特征在于：所述的氧化塔的塔体为圆筒形，氧化塔的内部结构为空塔，底部装有管式气体分布器，塔的外壁装有夹套，塔的中部和顶部分别安装有温度传感器，氧化塔的顶部与底部之间有液体物料回流管相连。
5. 根据权利要求1所述的过氧化氢蒎烷的生产方法，其特征在于：所述的空气布气管，为不锈钢中空圆管，管径大小为10～50mm，一圈圈紧密围绕为蛇形盘状，大小为氧化塔底部投影面积的1/2～4/5，管四周开有微孔，孔径为微米级。
6. 根据权利要求1所述的过氧化氢蒎烷的生产方法，其特征在于：所述的气液分离器为旋风气液分离器或丝网破沫气液分离器或是两者的组合体或复合体。
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