CN104437265A - 环己酮自缩合反应的制备装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于环己酮自缩合反应的制备装置，由1、反应釜，2、蒸汽上升管，3、螺旋式换热器，4、槽式液体分布器，5、不锈钢规整丝网填料，6、催化剂板组件，7、液封U形管，8、加热套，9、加热套，10、进料管，11、产物导出管，12、导热油输入管，13、导热油输出管组成；原料由进料管加入，在反应釜中汽化，经蒸汽运输上升管进入螺旋式换热器进行液化，再由槽式液体分布器、不锈钢规整丝网填料的作用均匀滴落至催化剂板组件与催化剂接触并反应，反应液经过液封U形管又回到反应釜。

Description

环己酮自缩合反应的制备装置
技术领域
本发明介绍了一种环己酮自缩合反应的制备装置，该装置属于化工领域。
技术背景
众所周知，邻苯基苯酚是重要的化工产品，应用的领域有染料，防腐剂，表面活性剂，印染助剂，阻燃剂等。工业生产中，以二步法合成最有前景，以环已酮为原料，在酸或碱的催化下，缩合脱水得到二聚中间体，2-(1-环已烯基)环已酮和它的共振异构体2-环已亚烷基环已酮，再脱氢得到邻苯基苯酚。 
关于环己酮缩合制备二聚体已有一些研究和报道。刘晨光等使用了氧化铝基固体催化剂，包括改性后得到的氧化铝催化剂。在反应中，也可以同时使用合适的一定量的带水剂，其中固体催化剂的用量为环已酮质量的2%至5%，反应时间在4至8小时，最后得到最好结果为：环已酮转化率在80%以上，二聚物选择性在95%以上，且催化剂能重复使用10次以上。
钱利敏以燃烧法制备具有特殊结构的氧化铝和镁铝复合氧化物。在制备过程中，通过加入碱金属或碱土金属的硝酸盐或硫酸盐对催化剂进行改性。在实验反应容器中，标准大气压，温度在350 ℃，碱含量为原料质量的3 %的条件下，反应后产物的收率为44%。
李君等以环已酮为原料，采用芳磺酸类和负载芳磺酸类有机酸的固体酸为催化剂，加入带水剂，常压下，控制反应温度在110 ℃至160 ℃，反应1至5小时，然后进行产物分离。该方法使环已酮转化率在60%以上，选择性可达98%。
李瑞硕使用脲燃烧法制备氧化铝，通过加入碱金属和碱土金属的硝酸盐或硫酸盐改性制备的催化剂用于环己酮自缩合反应。在固定床反应器中，常压，温度 350℃，碱含量 2.88%条件下，反应收率为 44%。
李叶芝等采用硫酸铁催化环己酮自缩合反应。在硫酸铁水合物的催化下，环己酮进行自缩合脱水反应，在回流装置中，得到环己亚烷基环己酮（I）、环己烯基环己酮（II）及少量三分子缩合产物（III）。产物I+II的产率和最高是52%，此时副产物III的含量为 16%。
陈红艳等实验了将大孔固体酸脱铝超稳Y型沸石用于环己酮二聚缩合反应。作者将工业超稳Y型沸石经盐酸处理后获得不同比表面积和酸强度的脱铝Y型沸石。因比表面和酸强度的增加而使催化环己酮缩合反应的活性增加，得到了较好的效果，但过强的脱铝使酸中心数下降同样也会导致催化活性降低。
专利CN102311326A介绍了一种由带夹套和搅拌的反应釜、全回流冷凝器、油水分离器和催化剂过滤装置的反应器，用该装置做环己酮自缩合反应，固体氧化物γ-AlO3、WO3/SiO2等做催化剂，在100-180℃下环己酮转化率仅为75%。
专利CN1535945A采用缩合双套管常减压连续催化反应及分离装置，以酸性或碱性离子交换树脂为催化剂制备环己酮二聚物，二聚物的收率仅为75%-85%以上，且要通过减压控制反应温度，此法生产二聚物不经济实用。
上述经典的研究方法均是将催化剂加在环己酮中在一定温度下反应，反应产物与反应物处于同一体系中，随着反应的进行体系中二聚物的浓度不断增高，增加了二聚物与环己酮进一步反应生成多聚的机会，使选择性下降。虽然专利CN101613262A介绍了一种催化剂与环己酮不放在一起的生产方法，但该方法对装置有特殊要求，且该装置复杂制备较麻烦。除此之外，该方法制备二聚体对工艺要求苛刻，需要反应分离段每块塔板上催化剂为塔板上液体重量的1-10%，此工艺条件比较难控制。
综上所述，为进一步降低生产二聚物的成本，对环己酮缩合反应装置进行改进，是二聚物生产过程中急需解决的问题。本发明介绍的装置既可保证环己酮与催化剂不放在同一区域，且装置制备简单、反应条件温和，适合工业化生产环己酮二聚物。
发明内容
本发明针对目前环己酮转化率低，二聚物收率低，生产中废液难处理等问题，提出一种适合环己酮自缩合高转化率、高选择性制备二聚体的装置。
本发明中环己酮自缩合反应的制备装置由1、反应釜2、蒸汽运输上升管3、螺旋式换热器4、槽式液体分布器5、不锈钢规整丝网填料6、催化剂板组件7、液封U形管8、加热套9、加热套10、进料管11、产物导出管12、导热油输入管13、导热油输出管组成。本装置安有槽式液体分布器和不锈钢规整丝网填料可使料液均匀滴落到催化剂板组件上，本装置采用不锈钢规整丝网填料与催化剂板组件交替排列，是一种高流量、防阻塞、高分布的适用于液固、气固反应的装置。
环己酮由进料管加入，在反应釜中汽化，经蒸汽运输上升管进入螺旋式换热器进行液化，再经槽式液体分布器、不锈钢规整丝网填料的作用均匀滴落至催化剂板组件与催化剂接触并反应，反应液经过液封U形管又回到反应釜，未反应的环己酮将继续进行下一循环的反应，二聚物沸点高将留在反应釜中，二聚物与催化剂分离，有效阻止了三聚及多聚的生成。
附图说明
附图为本发明装置图。
附图标名列表：1—反应釜，2—蒸汽运输上升管，3—螺旋式换热器，4—槽式液体分布器，5—不锈钢规整丝网填料，6—催化剂板组件，7—液封U形管，8—加热套，9—加热套，10—进料管，11、产物导出管，12、导热油输入管，13、导热油输出管。
具体实施方式
下面结合附图与具体实施方式，进一步阐明本发明。
实施例1：组装包括1、反应釜，2、蒸汽运输上升管，3、螺旋式换热器，4、槽式液体分布器，5、不锈钢规整丝网填料，6、催化剂板组件，7、液封U形管，8、加热套，9、加热套，10、进料管，11、产物导出管，12、导热油输入管，13、导热油输出管的装置，其中反应釜的容积为200L，蒸汽运输上升管2的尺寸为150mm，高为1m，其它管道尺寸为80mm，填充催化剂，使其长与高的比为3:1，不锈钢规整丝网填料的底部与催化剂上表面的距离为2mm，催化剂膜组件底部与不锈钢规整丝网填料顶部的距离为2mm；加入150L环己酮于反应釜中，控制反应釜温度为180℃，加入固体催化剂1kg，控制反应区温度为160℃，反应时间2h，反应结束后气相色谱分析得环己酮转化率90.3%，二聚物选择性仅为83%，所填催化剂太高，增加了二聚物与催化剂的接触时间，增加了三聚和多聚的产量。
实施例2：组装包括1、反应釜，2、蒸汽运输上升管，3、螺旋式换热器，4、槽式液体分布器，5、不锈钢规整丝网填料，6、催化剂板组件，7、液封U形管，8、加热套，9、加热套，10、进料管，11、产物导出管，12、导热油输入管，13、导热油输出管的装置，其中反应釜的容积为200L，蒸汽运输上升管2的尺寸为150mm，高为1m，其它管道尺寸为80mm，填充催化剂，使其长与高的比为5:1，不锈钢规整丝网填料的底部与催化剂上表面的距离为2mm，催化剂膜组件底部与不锈钢规整丝网填料顶部的距离为2mm；加入150L环己酮于反应釜中，控制反应釜温度为180℃，加入固体催化剂1kg，控制反应区温度为160℃，反应时间2h，反应结束后气相色谱分析得环己酮转化率95.9%，二聚物选择性为98.7%。
实施例3：组装包括1、反应釜，2、蒸汽运输上升管，3、螺旋式换热器，4、槽式液体分布器，5、不锈钢规整丝网填料，6、催化剂板组件，7、液封U形管，8、加热套，9、加热套，10、进料管，11、产物导出管，12、导热油输入管，13、导热油输出管的装置，其中反应釜的容积为200L，蒸汽运输上升管2的尺寸为200mm，高为1m，其它管道尺寸为100mm，填充催化剂，使其长与高的比为10:1，不锈钢规整丝网填料的底部与催化剂上表面的距离为3mm，催化剂膜组件底部与不锈钢规整丝网填料顶部的距离为3mm；加入150L环己酮于反应釜中，控制反应釜温度为180℃，加入固体催化剂1kg，控制反应区为160℃，反应时间2h，反应结束后气相色谱分析得环己酮转化率98.9%，二聚物选择性为99.3%。
实施例4：组装包括1、反应釜，2、蒸汽运输上升管，3、螺旋式换热器，4、槽式液体分布器，5、不锈钢规整丝网填料，6、催化剂板组件，7、液封U形管，8、加热套，9、加热套，10、进料管，11、产物导出管，12、导热油输入管，13、导热油输出管的装置，其中反应釜的容积为200L，蒸汽运输上升管2的尺寸为250mm，高为1m，其它管道尺寸为120mm，填充催化剂，使其长与高的比为20:1，不锈钢规整丝网填料的底部与催化剂上表面的距离为5mm，催化剂膜组件底部与不锈钢规整丝网填料顶部的距离为2mm；加入150L环己酮于反应釜中，控制反应釜温度为180℃，加入固体催化剂1kg，控制反应区温度为160℃，反应时间2h，反应结束后气相色谱分析得环己酮转化率97.1%，二聚物选择性为98.3%。
实施例5：组装包括1、反应釜，2、蒸汽运输上升管，3、螺旋式换热器，4、槽式液体分布器，5、不锈钢规整丝网填料，6、催化剂板组件，7、液封U形管，8、加热套，9、加热套，10、进料管，11、产物导出管，12、导热油输入管，13、导热油输出管的装置，其中反应釜的容积为200L，蒸汽运输上升管2的尺寸为250mm，高为1m，其它管道尺寸为120mm，填充催化剂，使其长与高的比为25:1，不锈钢规整丝网填料的底部与催化剂上表面的距离为5mm，催化剂膜组件底部与不锈钢规整丝网填料顶部的距离为2mm；加入150L环己酮于反应釜中，控制反应釜温度为180℃，加入固体催化剂1kg，控制反应区温度为160℃，反应时间2h，反应结束后气相色谱分析得环己酮转化率87.3%，二聚物选择性为99.8%，所填催化剂太低，虽然二聚物的选择性很高，但环己酮与催化剂接触时间太短，环己酮转化率不高。

Claims (6)

1.一种用于环己酮自缩合反应的制备装置，包括1、反应釜，2、蒸汽上升管，3、螺旋式换热器，4、槽式液体分布器，5、不锈钢规整丝网填料，6、催化剂板组件，7、液封U形管，8、加热套，9、加热套，10、进料管，11、产物导出管，12、导热油输入管，13、导热油输出管；原料由进料管加入，在反应釜中汽化，经蒸汽运输上升管进入螺旋式换热器进行液化，再由槽式液体分布器、不锈钢规整丝网填料的作用均匀滴落至催化剂板组件与催化剂接触并反应，反应液经过液封U形管又回到反应釜。
2.按权利要求1所述的一种用于环己酮自缩合反应的制备装置，其特征在于：蒸汽运输上升管的尺寸要大于装置中其它管道的尺寸。
3.按权利要求1所述的一种用于环己酮自缩合反应的制备装置，其特征在于：催化剂板组件由多孔薄板制作，耐酸碱、耐高温、耐高压、可上下移动，催化剂板可承受的最大重力为100kg，催化剂填充的长与高的比为20:1-5:1。
4.按权利要求1所述的一种用于环己酮自缩合反应的制备装置，其特征在于：不锈钢规整丝网填料与催化剂板组件交替排列，不锈钢规整丝网填料的底部与催化剂上表面的距离为1-5mm，催化剂膜组件底部与不锈钢规整丝网填料顶部的距离为1-5mm。
5.按权利要求1所述的一种用于环己酮自缩合反应的制备装置，其特征在于：装置中9处既可采用电热套加热也可采用通入导热油的方法加热，10处采用通入导热油的方法加热。
6.按权利要求1所述的一种用于环己酮自缩合反应的制备装置，其特征在于：所用固体催化剂包括所有固体碱、杂多酸、固体超强酸、酸性碱性盐及将这些催化剂负载到载体上所得的改性催化剂，载体包括分子筛、Al2O3，硅胶、石墨等。
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