CN105111100A - 环己酮肟的小试连续生产系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种环己酮肟的连续生产系统，其包括反应器、进料系统、出料系统、供热系统、冷凝系统和供气系统，进料系统从该反应器的顶部向反应器内输送物料，通过冷凝系统、供热系统和供气系统配合运作，反应器内的料液从反应器底部的出口端排出，经离心式循环泵后，从其出口端进入膜分离器组，膜分离器是由并列连接的两个膜分离器组成，每个膜分离器的中部均设置有出口一，在其底部设置有出口二，出口一通过管路与产品收集罐连接，出口二通过管路连接至回液接口形成一循环回路。由于膜管内外的压力差，部分液相渗透出来，保证了催化剂能从产品中剥离出来，本发明可以实现从进料到出料、中间产品采集的全流程连续性生产。

Description

环己酮肟的小试连续生产系统

技术领域

本发明涉及环己酮肟的制备技术领域，具体涉及一种环己酮肟的小试连续生产系统。

背景技术

目前，环己酮肟的生产大都采用环己酮直接羟胺盐肟化的方法，这种工艺路线复杂，使用大量腐蚀和污染严重的原料，对环境造成很大危害。环己酮直接氨氧化合成环己酮肟新工艺是采用环己酮、氨和双氧水在低压条件下由TS分子筛催化反应直接制备环己酮肟，大大缩短工艺流程，并且减少了对环境有害的物质的排放，应用前景广泛。

目前现有技术中的生产工艺是通过气、液、固三相的进料，反应放出大量的热，如不及时移走反应热，易发生超温危险；反应同时释放大量气体，易发生超压危险。现有的小试装置，或者采用玻璃材质的器皿组装而成，耐高温、高压的能力差、反应规模小，不能适应新的工艺要求；或者结构简单，只有一个反应装置，不能进行从进料到出料、中间产品采集、气体采样等全流程的连续小试生产；也不能实现反应器超温冷却、超压卸放等安全控制手段。

此外，由于反应过程需要使用TS分子筛催化剂，因此在反应结束收集产品时需将颗粒状的分子筛从产品中剥离，目前还没有一种小试装置可以实现连续生产中将固体催化剂从产品液中除掉的功能。因此，到目前为止，还没有适应于环己酮直接氨氧化合成环己酮肟新工艺的小试装置。

发明内容

本发明的目的在于提供一种环己酮肟的小试连续生产系统，该系统可实现从进料到出料的连续生产和中间产品采集的全流程生产，同时该系统带有冷凝降温系统、泄压系统等，进一步提高了系统运行的安全性；在终产品的采集管路上配置膜分离系统，保证在产品出料的过程中将催化剂剥离出来，整套系统采用DCS控制系统，提高了系统的自动化程度。

其技术解决方案包括：

一种环己酮肟的小试连续生产系统，其包括反应器、进料系统、出料系统、供热系统、冷凝系统和供气系统，

所述反应器的顶部设置有进料接口、进气接口、回液接口和排气接口，所述反应器的底部设置有出料接口，所述进料接口设置有两个；

所述进料系统包括四个原料罐和混合器，四个原料罐内分别盛放环己酮、氨、双氧水和叔丁醇，其中，盛放环己酮的原料罐通过管路与其中的一个进料接口连接，其余原料罐通过各自的管路连接至混合器，在混合器的出口端经管路连接至另一个进料接口；

所述供气系统连接所述进气接口，用于向反应釜内输入气体以保持适当的压力；

所述出料系统包括离心式循环泵和膜分离器组，所述离心式循环泵的进口端通过管路与所述反应器的出料接口连接，所述离心泵的出口端通过管路连接所述膜分离器组，所述膜分离器组是由并列连接的两个膜分离器组成，每个膜分离器的中部均设置有出口一，在其底部设置有出口二，所述出口一通过管路与产品收集罐连接，所述出口二通过管路连接至所述回液接口形成一循环回路；

所述供热系统用于对反应器加热，所述冷凝系统与所述排气接口连接，用于将反应器顶部产生的溶剂冷凝并使其回流至反应器内。

作为本发明的一个优选方案，上述反应器的顶部还设置有安全阀接口，上述安全阀接口通过管路连接有安全阀，安全阀通过管路连接有废料罐，上述废料罐用于收集反应器内反应产生的废料。

作为本发明的另一个优选方案，上述四个原料罐、产品收集罐和废料罐的底部均设置有电子地秤。

优选的，上述反应器的顶部设置有搅拌装置，上述搅拌装置的搅拌桨伸入上述反应器内，并且位于反应器的中下部。

优选的，盛放环己酮的原料罐与进料接口连接的管路上设置有平流计量泵，其余原料罐与混合器连接的管路上分别设置有平流计量泵。

优选的，上述冷凝系统包括冷凝管和气体取样管，上述冷凝管的回流管与上述排气接口连接，上述气体取样管位于冷凝管的顶部。

优选的，上述供热系统包括油浴锅和压缩机，通过油浴锅对上述反应器供热，通过压缩机实现制冷。

优选的，上述膜分离器是由陶瓷材料制备而成的具有分离功能的半透明膜。

优选的，上述供气系统与进气接口连接的管路上设置有减压阀。

优选的，上述反应器的器壁上设置有液位计和压力表，上述液位计和压力表分别与DSC控制系统连接

本发明的有益技术效果是：

首先本发明通过四个原料罐向反应器内输送物料，其中装有叔丁醇、过氧化氢和双氧水的原料罐经混合器混合后，选定合适的配比混合均匀，在混合器的出口端经过管路输送至反应器内，在反应器内催化剂的作用下发生反应，通过供热系统对反应器加热，通过供气系统向反应器内输送气体，以保证反应器内压力的稳定，当反应器内压力大于正常值时，可调整泄压以确保反应的正常进行。

本发明通过DSC控制系统监控反应器内的压力和液位高度，并且本发明反应器耐高温，其采用304SS材质制造，3.5L容积，最大工作压力5.0MPa(g)，最高工作温度250℃，采用法兰结构密封，确保反应的稳定性。

从出料接口流出的料液经过离心循环泵进入膜分离器，两个膜分离器并列连接，在每个膜分离器内，由于膜管内外的压力差，部分液相渗透出来，保证了催化剂能从产品中剥离出来，本发明可以实现从进料到出料、中间产品采集的全流程连续性生产。

附图说明

下面结合附图对本发明做进一步说明：

图1为本发明系统的工艺流程图；

图中，1、反应器，2、原料罐，3、产品收集罐，4、废料罐，5、电子地秤，6、平流计量泵，7、离心式循环泵，8、供热系统，9、膜分离器，10、搅拌装置，11、气体取样管路，12、安全阀，13、供气系统，14、混合器。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明做详细说明。

本发明，一种环己酮肟的小试连续生产系统，如图1所示，其包括反应器1、进料系统、出料系统、供热系统8、冷凝系统和供气系统13，其中供热系统是采用油浴加热的方式对反应器供热，冷凝系统用于对蒸发的溶剂如叔丁醇进行冷凝并使其回流至反应器1内部，冷凝系统可选用实验室常规选用的直形冷凝管和蛇形冷凝管，在该冷凝管的上方连接气体取样管路11，供气系统对反应器1内输送气体，以使反应器达到反应所需的压力值，并且在供气系统与反应器连接的管路上设置有减压阀等，可控制向反应器1内的进气量，并确保达到一定的压力值再输送。

反应器1选用反应釜，本发明反应釜采用304SS材质制造，3.5L容积，最大工作压力5.0MPa(g)，最高工作温度250℃，采用法兰结构密封，竖直摆放，在该反应釜的顶部设置有搅拌装置10，搅拌装置与现有技术中的相同，均是通过电机带动搅拌轴、搅拌浆叶来运转，可起到对反应釜内的物料均匀搅拌的目的，并且，搅拌轴的转数可根据需要进行调节。

下面对本发明的改进点部分做详细说明。

在反应器1的顶部设置有2个进料接口、1个进气接口、1个回液接口、1个排气接口和1个安全阀接口，其底部设置有出料接口；

安全阀接口通过管路与安全阀12连接，安全阀的起跳压力设置为4.0MPa(g)，安全阀通过管路接入废料罐4，收集反应过程中产生的废气等。

进料系统包括四个原料罐2和混合器14，四个原料罐内分别盛放反应原料环己酮、氨、双氧水和叔丁醇，其中，叔丁醇作为溶剂，盛放环己酮的原料罐通过管路与其中的一个进料接口连接，其余原料罐通过各自的管路连接混合器14，在混合器的出口端经管路连接至另一个进料接口，在四个原料罐的底部均放置有电子地秤5，可对原料罐内的原料以及输送至反应器内的原料进行监测，盛放环己酮的原料罐与进料接口连接的管路上设置有平流计量泵6，其余原料罐与混合器连接的管路上也分别设置有平流计量泵6。

出料系统包括离心式循环泵7和膜分离器组，膜分离器组本发明选用了两个并列连接的膜分离器9组成，离心式循环泵的进口端通过管路与反应器的出料接口连接，离心泵的出口端通过管路连接膜分离器组，每个膜分离器9的中部均设置有出口一，在其底部设置有出口二，出口一通过管路与产品收集罐连接，产品收集罐3下方放置有电子地秤5，出口二通过管路连接至回液接口形成一循环回路；在出口一与产品收集罐连接的管路上有气动调节阀控制，控制后排入产品收集罐3。

上述膜分离器的工作原理是：从离心式循环泵7流出的料液在经过膜分离器时，由于膜管内外的压力差，部分液相渗透出来，固相催化剂颗粒则被截留在膜的另一侧，采用膜分离器对固液两相进行分离，保证了催化剂能从产品中剥离出来。

本发明环己酮肟连续生产系统的运作方法，大体包括以下步骤：

步骤1、称取占反应物料体系的质量分数为3％～5％的催化剂钛硅分子筛(HTS)，并将该催化剂加入反应器内；

步骤2、向反应器内加入环己酮肟产品液，开启搅拌装置，打开供热系统进行升温、打开冷凝系统开启循环，以稳定生产系统，待加热至80℃时，按比例分别从原料罐内将叔丁醇、环己酮、液氨及双氧水加入反应釜内，环己酮：叔丁醇(体积比)为1:3.5；环己酮：液氨(体积比)为1:0.5；环己酮：双氧水(按过氧化氢计算的体积比)为1:095，连续进料，体系开始反应；

步骤3、持续对反应体系进行搅拌，维持体系温度在80℃～85℃，通过控制供气系统，维持体系压力在0.3MPa～0.5MPa，反应持续进行4～8h；

步骤4、待反应体系稳定后，利用膜分离器将产品液中的固体颗粒催化剂除掉，完成产品收集。

对上述方法制备得到的产品进行检测，得出：反应的选择性达到99％以上，转化率达到99％以上。

本发明膜分离器不限于上述实施例例举的两个，本领域技术人员在本发明的启示下，通过简单替换得到的其它分离器也在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种环己酮肟的小试连续生产系统，包括反应器、进料系统、出料系统、供热系统、冷凝系统和供气系统，其特征在于：

所述反应器的顶部设置有进料接口、进气接口、回液接口和排气接口，所述反应器的底部设置有出料接口，所述进料接口设置有两个；

所述进料系统包括四个原料罐和混合器，四个原料罐内分别盛放环己酮、氨、双氧水和叔丁醇，其中，盛放环己酮的原料罐通过管路与其中的一个进料接口连接，其余原料罐通过各自的管路连接至混合器，在混合器的出口端经管路连接至另一个进料接口；

所述供气系统连接所述进气接口，用于向反应釜内输入气体以保持适当的压力；

所述出料系统包括离心式循环泵和膜分离器组，所述离心式循环泵的进口端通过管路与所述反应器的出料接口连接，所述离心泵的出口端通过管路连接所述膜分离器组，所述膜分离器组由并列连接的两个膜分离器组成，每个膜分离器的中部均设置有出口一，在其底部设置有出口二，所述出口一通过管路与产品收集罐连接，所述出口二通过管路连接所述回液接口形成一循环回路；

所述供热系统用于对反应器加热，所述冷凝系统与所述排气接口连接，用于将反应器顶部产生的溶剂冷凝并使其回流至反应器内。

2.根据权利要求1所述的环己酮肟的小试连续生产系统，其特征在于：所述反应器的顶部还设置有安全阀接口，所述安全阀接口通过管路连接有安全阀，安全阀通过管路连接有废料罐，所述废料罐用于收集反应器内反应产生的废料。

3.根据权利要求2所述的环己酮肟的小试连续生产系统，其特征在于：所述四个原料罐、产品收集罐和废料罐的底部均设置有电子地秤。

4.根据权利要求1所述的环己酮肟的小试连续生产系统，其特征在于：所述反应器的顶部设置有搅拌装置，所述搅拌装置的搅拌桨伸入所述反应器内，并且位于反应器的中下部。

5.根据权利要求1所述的环己酮肟的小试连续生产系统，其特征在于：盛放环己酮的原料罐与进料接口连接的管路上设置有平流计量泵，其余原料罐与混合器连接的管路上分别设置有平流计量泵。

6.根据权利要求1所述的环己酮肟的小试连续生产系统，其特征在于：所述冷凝系统包括冷凝管和气体取样管，所述冷凝管的回流管与所述排气接口连接，所述气体取样管位于冷凝管的顶部。

7.根据权利要求1所述的环己酮肟的小试连续生产系统，其特征在于：所述供热系统包括油浴锅和压缩机，通过油浴锅对所述反应器供热，通过压缩机实现制冷。

8.根据权利要求1所述的环己酮肟的连续生产系统，其特征在于：所述膜分离器是由陶瓷材料制备而成的具有分离功能的半透明膜。

9.根据权利要求1所述的环己酮肟的小试连续生产系统，其特征在于：所述供气系统与进气接口连接的管路上设置有减压阀。

10.根据权利要求1所述的环己酮肟的小试连续生产系统，其特征在于：所述反应器的器壁上设置有液位计和压力表，所述液位计和压力表分别与DSC控制系统连接。