CN108640889B - 一种低碳烯烃氧化制备低碳环氧烃类化合物的装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种低碳烯烃氧化制备低碳环氧烃类化合物的装置及方法，低碳烯烃与双氧水在密相循环流化床反应器内,在TS‑1分子筛类催化剂存在下氧化反应生成含低碳环氧烃类化合物,反应器上设置有分布提升器和多级进料雾化器，低碳烯烃原料分段以不同温度进入反应器，在反应内设置取热冷却器，将反应产生的热量及时取走，控制反应温度在±3℃范围内波动，提高了双氧水选择性和低碳烯烃的转化率，未反应的原料返回原料入口循环使用。本发明的装置和方法具有反应热移走及时、反应温度波动小，分离提纯简单，设备投资小、清洁环境等优点。

Description

一种低碳烯烃氧化制备低碳环氧烃类化合物的装置及方法

技术领域

本发明涉及烯烃氧化技术领域，特别涉及一种由低碳烯烃直接氧化生产低碳环氧烃类的装置及方法。

背景技术

环氧丙烷(Proylene Oxide,简称PO)，在常温常压下为无色透明低沸易燃液体，具有类似醚类气味。凝固点-112.13℃，沸点34.24℃，密度0.8309/cm3(20℃)，折射率(nD)1.3664，粘度(25℃)0.28mPa·s。与水部分混溶，20℃时水中溶解度40.5％(质量)，水在环氧丙烷中的溶解度12.8％(质量)，与乙醇、乙醚混溶，并与二氯甲烷、戊烷、戊烯、环戊烷、环戊烯等形成二元共沸物。

当前PO在工业上的生产方法主要有氯醇法和共氧化法(Halcon法)，约占PO全球产量的90％以上。氯醇法存在的问题是生产中会消耗特别多的氯气，设备也会被严重腐蚀，同时排放的大量含有氯化钙及有机氯化物的工业废水也会对环境造成很严重的污染。而间接氧化法虽然解决了氯醇法环境污染的难题，但其投资大，流程长，联产物比较多。随着环氧丙烷需求量的增大，改进现有生产工艺己成为人们关注的重要研究课题。近十年来许多企业对直接氧化法进行了探索，直接氧化法即空气或氧气直接氧化丙烯生产环氧丙烷的方法，但遗憾的是丙烯转化率小于20％，环氧丙烷的选择性也只有40～60％，这种结果很大程度上降低了该法工业化发展的可能。

H₂O₂直接氧化法是以钛硅分子筛TS-1为催化剂，以甲醇为溶剂，在适当的反应条件下，丙烯和过氧化氢在液相体系中进入催化剂床层发生氧化反应，生产环氧丙烷和水，该方法主要包括环氧化、环氧丙烷分离、环氧丙烷精制、溶剂分离、丙烯循环等几个单元。该工艺流程相对简单，无副产品生成，减少了产品后续处理设备和设施，整个生产过程基本没有污染，属于新型的环保生产工艺，废水排放量能够降低70％～80％，能耗也减少35％，所以该方法的发展前景被大家普遍看好。目前工业化的HPPO方法有两种工艺最为成熟，一是由巴斯夫公司(BASF)和陶氏化学(Dow)共同开发的技术，另一种是由赢创集团(原德固赛，Degussa)和伍德公司(Uhde)共同开发的技术。即US6610865B2披露了一种特制的具有一系列平行排列的热交换板的管式反应器，催化剂固定床设置在热交换板之间，然后使多相混合物以向下流动模式连续流过催化剂层，同时通过冷却水去除反应热。板间距优选l0～30mm，冷却水优选以并流方式通过热交换板。优选将催化剂涂敷在热交换板的外表面上，有利于减少板间距。在反应器尺寸固定的前提下，可增加总换热面积。该反应器中温度分布均匀，且不易发生堵塞和结构现象，因而可降低设备成本。

这两种技术的区别主要是环氧化反应的反应器类型，本质上没有太大的差别，二者都是在催化技术特别是TS-1的发展背景下逐渐走向成熟的。

中国专利申请号为201310522487.5的专利提出了一种催化精馏生产环氧丙烷的方法，该方法包括：将丙烯、过氧化氢水溶液以及有机溶剂送入催化精馏塔中在环氧化条件下与氧化催化剂进行接触，其中，从催化精馏塔塔顶排出的气相物料经过冷凝后，气液分离得到主要含丙烯的气体部分和主要含有机溶剂和环氧丙烷的液体部分；从所述气体部分中分离出环氧丙烷和有机溶剂，将分离出的环氧丙烷和有机溶剂返回精馏塔中；将所述液体部分进行气提，分离出丙烯，得到的不含丙烯的物料进行精制得到精环氧丙烷。

到目前为止，在低碳环氧烃类新工艺开发研制的诸多方法中，钛硅分子筛和稀双氧水构成的催化氧化体系具有催化性能卓越、反应条件平和、无污染等优点而最有工业化前景。特别是该工艺使用H₂0₂作为氧化剂后副产物为水，不污染环境，是很好的环境友好工艺。

但是由低碳烯烃直接氧化制备低碳环氧烃类的反应器均采用固定床或浆态床技术，存在大量溶剂甲醇的回收困难、反应热不能及时移走、反应温度波动范围大，分离提纯复杂，设备投资大、能耗高、催化剂再生困难等缺点。

有鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本发明的目的在于提供一种低碳烯烃氧化制备低碳环氧烃类化合物的装置及方法，克服现有技术溶剂甲醇的回收困难、反应热不能及时移走、反应温度波动范围大，分离提纯复杂，设备投资大、污染环境等缺陷。

本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据本发明提出的一种低碳烯烃氧化制备低碳环氧烃类化合物的装置，包括反应器、冷却换热器、分馏塔、低碳环氧烃类分馏塔、压缩机、水罐和粗低碳环氧烃类储罐，其中，反应器出口通过冷却换热器与分馏塔连通，分馏塔顶部通过压缩机与低碳环氧烃类分馏塔连通，分馏塔底部与水罐连通，低碳环氧烃类分馏塔顶部与低碳烯烃原料管线连通，低碳环氧烃类分馏塔底部与粗低碳环氧烃类储罐连通，反应器下部为预流化段，中部为密相流化段，反应器下部设有分布提升器和辅助加热系统，辅助加热系统位于分布提升器之上，分布提升器与原料罐连通，反应器下部的预流化段和中部的密相流化段上还设有取热冷却器，该取热冷却器由2～10组取热管束组成。

本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。

前述的一种低碳烯烃氧化制备低碳环氧烃类化合物的装置，其中：反应器内设有第一级双氧水进料雾化器、第二级双氧水进料雾化器和第三级双氧水进料雾化器，第一级双氧水进料雾化器设置在反应器下部，第二级双氧水进料雾化器设置在第一级双氧水进料雾化器上方，第三级双氧水进料雾化器设置在第二级双氧水进料雾化器上方，所述的第一级双氧水进料雾化器、第二级双氧水进料雾化器和第三级双氧水进料雾化器均与双氧水原料罐连通；

反应器上还设有催化剂补充口，该催化剂补充口通过催化剂补充管线与催化剂储罐连通。

前述的一种低碳烯烃氧化制备低碳环氧烃类化合物的装置，其中：所述原料罐分四路管线进入反应器，其中两路原料管线分别与第二级双氧水进料雾化器和第三级双氧水进料雾化器连通，另外两路原料管线合并后进入反应器下部的预流化段换热后再从反应器出来，然后分别与第一级双氧水进料雾化器和反应器底部的分布提升器连通；

所述的反应器上部还设有旋风分离器，旋风分离器出口与反应器出口连通。

前述的一种低碳烯烃氧化制备低碳环氧烃类化合物的装置，其中：所述的第一级双氧水进料雾化器、第二级双氧水进料雾化器和第三级双氧水进料雾化器设置在反应器的器壁上，每一级双氧水进料雾化器沿反应器圆周均匀设置多个，相邻两级双氧水进料雾化器之间的垂直距离均在1000～5000mm之间。

前述的一种低碳烯烃氧化制备低碳环氧烃类化合物的装置，其中：所述的取热冷却器的取热介质是低碳烯烃原料、双氧水、水或导热油中的一种，优选低碳烯烃原料、双氧水或水。

所述的冷却换热器的冷却介质是低碳烯烃原料、双氧水原料、水或其它不易汽化的液体介质，优选低碳烯烃原料或水。

前述的一种低碳烯烃氧化制备低碳环氧烃类化合物的装置，其中：该装置将双氧水氧化低碳烯烃制备低碳环氧烃类化合物的反应温度的波动范围控制在±3℃。

一种低碳烯烃氧化制备低碳环氧烃类化合物的方法，包括以下步骤：

1)将第一部分低碳烯烃原料从反应器底部送入反应器，在反应器预流化段将催化剂流化，使催化剂呈密相流化状态，第二部分低碳烯烃原料与双氧水混合后通过多级雾化喷嘴雾化进入反应器，第一部分低碳烯烃与第二部分低碳烯烃的分配比例为1～30:1，在反应器的密相循环流化段内，低碳烯烃与双氧水在TS-1分子筛类催化剂作用下，在反应温度为60～160℃,反应压力为0.08～0.3Mpa，催化剂与双氧水的重量比为5～30:1，低碳烯烃与双氧水摩尔比为5～15：1的条件下进行氧化反应，生成低碳环氧烃类化合物和水，反应生成的低碳环氧烃类化合物和反应生成的水与未反应的双氧水、低碳烯烃原料形成混合物从反应器顶部排出进入步骤(2)；

2)来自步骤1)从反应器顶部排出的混合物经冷却换热器的急冷后送入分馏塔进行分馏，分馏塔顶为反应生成的水和未反应的双氧水，反应生成的水和未反应的双氧水进入到水罐，分馏塔顶的低碳环氧烃类和未反应的低碳烯烃进入到步骤3)；

3)来自步骤2)的低碳环氧烃类和未反应的低碳烯烃经压缩机压缩进入到低碳环氧烃类分馏塔进行分馏，低碳环氧烃类分馏塔塔顶温度为40～80℃，塔底温度90～140℃，压力为1.0～2.2Mpa，低碳环氧烃类分馏塔塔顶分馏出的未反应的低碳烯烃返回到反应器入口与低碳烯烃原料混合，低碳环氧烃类分馏塔塔底分馏出的低碳环氧烃类进入到粗低碳环氧烃类储罐。

前述的一种低碳烯烃氧化制备低碳环氧烃类化合物的方法，其中：所述的低碳烯烃至少为丙烯、乙烯、丁烯中的一种，优选丙烯或乙烯。

前述的一种低碳烯烃氧化制备低碳环氧烃类化合物的方法，其中：步骤(3)所述的压缩机压缩的温度为25～80℃，压力为1.0～5.0Mpa。

本发明的原料低碳烯烃与双氧水在较高的反应温度(110-140℃)和常压(0.08-0.3MPa)下可以发生直接氧化生成低碳环氧烃类，其特点是快速反应、强放热、且剂油比(催化剂与双氧水的重量比)很高(可达20)，同时低碳烯烃与双氧水比(摩尔比)也高达10:1，催化剂寿命长，这与前面所述的现有专利技术反应条件完全不同。

如何实现这一个反应工业化是本发明的核心。本发明提出在密相循环流化床反应器中进行低碳烯烃双氧水环氧化生成低碳环氧烃类反应。这在工程技术开发时需要解决的技术问题有：(1)低碳烯烃与双氧水的比例大，如何充分利用低碳烯烃降低循环量；(2)TS-1分子筛类催化剂造价较高，如何最大程度减少催化剂的磨损和跑损。(3)由于反应为强放热过程，如何在反应过程中不断取走热量以维持稳定的反应温度，且将反应温度的波动范围控制在±3℃范围内，否则双氧水将快速分解，降低双氧水的选择性、转化率和低碳环氧烃类的产率，增加能量的消耗。

对于流化催化裂化工艺(FCC)的反应温度控制，由于其反应为吸热反应，其反应温度是靠再生催化剂带来的热量提供的，通过调节催化剂的循环量来调节反应温度，效果较好，反应温度一般可控制在±3℃范围内。但本发明的低碳烯烃与双氧水气相氧化为放热反应，采用密相床反应，而且催化剂几乎不循环，传统的FCC工艺通过控制催化剂循环量来调整反应温度的技术不适用于本发明。

本发明的关键在于如何实现将低碳烯烃双氧水气相氧化工艺反应器的反应温度控制在±3℃波动范围内以及提高双氧水的选择性和提高低碳烯烃的转化率。

通过调整原料进料温度来调整反应温度的方法一般用于固定床放热反应中，它可采用不同温度、多段进料的方法取走反应放出的热量，维持一定的反应温度，效果较好。但在密相流化床反应器中，由于本发明中低碳烯烃原料大量过量，为了提高低碳烯烃的利用率，维持反应温度不升高，本发明创造性地在密相流化床反应器中采用多段异温原料进料，分别调整不同进料位置低温双氧水原料和低碳烯烃原料的进料温度，用以适应反应温度的稳定要求，提高了密相流化床反应器的反应效率，满足了环氧化反应工艺的要求。

本发明是针对由低碳烯烃双氧水气相氧化生产制备低碳环氧烃类工艺的特点，在没有适合的现有技术来实现灵活控制反应温度的前提下，而提出一种新的由低碳烯烃双氧水气相氧化生产低碳环氧烃类工艺的装置及方法，可实现对反应器反应温度的灵活控制，提高低碳烯烃的利用率，降低低碳烯烃的循环量，并大幅度减少催化剂在装置内的磨损程度。与现有技术相比：本发明具有流程简单、转化率高，反应热能及时移走、反应温度波动范围小，分离提纯简单，设备投资小，环境友好等优势。

下面结合附图和具体实施方式来详细说明本发明，但并不限制本发明的使用范围。

附图说明

图1是本发明的装置图。

【主要元件符号说明】

1—双氧水原料输送管线 2—反应器 3—油气输出管线

4—第一级双氧水进料雾化器 5—第二级双氧水进料雾化器

6—第三级双氧水进料雾化器 7—原料罐 8—低碳烯烃原料管线

9—双氧水原料罐 10—分布提升器 11—取热冷却器 12—旋风分离器

13—催化剂补充管线 14—冷却换热器 15—分馏塔

16—低碳环氧烃类分馏塔 17—粗低碳环氧烃类储罐 18—水罐

19—低碳烯烃循环管线 20—生成水管线 21—低碳环氧烃类管线

22—压缩机 23—低碳烯烃低碳环氧烃类管线 24—催化剂储罐

25—辅助加热系统

具体实施方式

下面通过具体实施例并结合附图对本发明做进一步的详细描述。

如图1所示，本发明的装置中，反应器2出口通过冷却换热器14与分馏塔15连通，分馏塔15顶部通过压缩机22与低碳环氧烃类分馏塔16连通，分馏塔15底部与水罐18连通，低碳环氧烃类分馏塔16顶部与低碳烯烃原料管线连通，低碳环氧烃类分馏塔16底部与粗低碳环氧烃类储罐17连通，反应器2下部为预流化段，中部为密相流化段。

反应器2下部设有分布提升器10和辅助加热系统25，其中，辅助加热系统25位于分布提升器10之上，分布提升器10与原料罐7连通，反应器2下部的预流化段和中部的密相流化段上还设有取热冷却器11，该取热冷却器11由2～10组取热管束组成。

反应器2内设有第一级双氧水进料雾化器4、第二级双氧水进料雾化器5和第三级双氧水进料雾化器6，第一级双氧水进料雾化器4设置在反应器2下部，第二级双氧水进料雾化器5设置在第一级双氧水进料雾化器4上方，第三级双氧水进料雾化器6设置在第二级双氧水进料雾化器5上方，所述的第一级双氧水进料雾化器4、第二级双氧水进料雾化器5和第三级双氧水进料雾化器6均与双氧水原料罐9连通；

反应器2上还设有催化剂补充口，该催化剂补充口通过催化剂补充管线13与催化剂储罐24连通。反应器2上部还设有旋风分离器12，旋风分离器12出口与反应器2出口连通。

所述的第一级双氧水进料雾化器4、第二级双氧水进料雾化器5和第三级双氧水进料雾化器6设置在反应器2的器壁上,并在反应器内伸出一定距离，每一级均对称地或均匀分布有多个雾化器，上下相邻两级的多个双氧水进料雾化器均匀交错分布，相邻两级双氧水进料雾化器之间的垂直距离均在1000～5000mm之间。

所述的取热冷却器11的取热介质是低碳烯烃原料、双氧水、水或导热油中的一种，优选水。

所述的冷却换热器14的冷却介质是低碳烯烃原料、双氧水原料、水或其它不易汽化的液体介质，优选低碳烯烃原料或双氧水原料。

上述装置进行低碳烯烃氧化制备低碳环氧烃类化合物的方法及原理为：

低碳烯烃原料8分四路，其中两路不换热，两路换热并控制进料温度。换热的两路：一路作为预流化和提升催化剂介质从反应器底部的分布提升器10进入反应器2，促使催化剂流化,同时位于分布提升器10上方的辅助加热系统25对催化剂加热，弥补由于大量双氧水带入的水引起的反应器温度降低。另一路与双氧水混合通过第一级双氧水进料雾化器4雾化进入反应器2的密相流化段中与低碳烯烃、TS-1类分子筛催化剂类接触，生成含低碳环氧烃类和水以及未反应的过量低碳烯烃的反应产品物流。未换热的冷低碳烯烃原料分别与另外两路双氧水在第二、三级雾化器中混合使双氧水雾化，进入反应器与处于流化态的热催化剂接触，降低温度至低碳烯烃双氧水氧化的反应温度，发生反应生成低碳环氧烃类。催化氧化反应的条件为：反应温度60～160℃,反应压力0.08～0.3Mpa，催化剂与双氧水的重量比5～30:1，低碳烯烃与双氧水摩尔比为5～15：1。

其中，一部分液体低碳烯烃原料7经初步换热气化，换热后的低碳烯烃原料7继续进行换热调节，经过第一级双氧水进料雾化器中的双氧水通过与换热后的低碳烯烃原料混合也进行换热，使第一级双氧水进料雾化器中的双氧水和低碳烯烃原料的温度共同达到所需反应温度，换热的低碳烯烃原料分别经过反应器分布管10和第一级双氧水进料雾化器4均匀雾化后进入反应器2的催化剂床层进行催化反应，反应产生的过剩热量由设置在反应器2中的取热冷却器11取走。

反应产品物流通过油气输出管线3经冷却换热器14的急冷后送入分馏塔15进行分馏，将生成水以及双氧水中的水冷凝下来，同时将携带出来的少量催化剂细粉洗涤下来。在分馏塔15中，分馏塔顶的低碳环氧烃类和未反应的低碳烯烃混合物通过低碳烯烃低碳环氧烃类管线23经压缩机压缩后进入低碳环氧烃类分馏塔16，实现低碳烯烃与低碳环氧烃类的分离，压缩机压缩的温度为25～80℃，压力为1.0～5.0Mpa。低碳环氧烃类分馏塔16塔顶温度为40～80℃，塔底温度90～140℃，压力为1.0～2.2Mpa。

低碳环氧烃类液体进入粗低碳环氧烃类罐中进行进一步的精制。低碳烯烃则返回与原料罐7中出来的低碳烯烃混合，再次进入反应器反应。

所述的低碳烯烃至少为丙烯、乙烯、丁烯中的一种，优选丙烯或乙烯。

上述装置及方法可以实现将低碳烯烃与双氧水反应温度的波动范围控制在±3℃。

上述装置及方法中，生成低碳环氧烃类(生成物流计量不包含生成物中的水和双氧水溶液带的水)，同时也生成氧气、乙醛、乙酸、丙二醇等产物。

由于本发明的装置采用多段异温原料进料，使反应温度非常低，催化剂表面不会生成多的高分子聚合物，只是由于催化剂的流化导致催化剂磨损产生细粉，会从旋风分离器中跑掉，故要从催化剂补充管线13补充催化剂。

由于反应中还可能有更进一步的聚合反应，所以还生成约0.001～0.01重量％或更少的高分子聚合物。

图1中的取热冷却器11可以是2～10组取热管束立式布置的取热器，也可以是2～10组取热管束水平环形布置的取热器；其取热冷却介质可以是低碳烯烃、双氧水原料、水、惰性介质或导热油等，优先选用水作为取热介质。根据控制反应温度的高低，灵活开启取热器的组数，以调节在反应器密相流化段中含氧化合物接触的催化剂床层温度，从而达到严格控制反应区反应温度的目的。

实施效果对比：

中试装置规模为1公斤/小时低碳环氧烃类产能，反应温度控制为110-125℃。采用本发明的密相流化床反应器多段进料和微调进料温度的措施后，反应温度控制可为120℃±3℃，双氧水的选择性在90土5重量％范围内波动，双氧水的转化率为100重量％。低碳环氧烃类产率90土5重量％的。

采用固定床反应器催化剂装填，在低温、压力为3.0MPa反应并采用甲醇溶剂控制反应温度的方案，反应温度的控制精度为50±25℃，低碳环氧烃的选择性在85土5重量％范围内波动，双氧水的转化率为90±2重量％，低碳环氧烃类产率70.4～82.8重量％的。

实施例1

一种低碳烯烃氧化生成低碳环氧烃类的方法，其步骤为：

1)将第一部分低碳烯烃原料从反应器底部送入反应器，在反应器预流化段将催化剂流化，使催化剂呈密相流化状态，第二部分低碳烯烃原料与双氧水混合后通过多级雾化喷嘴雾化进入反应器，第一部分低碳烯烃和第二部分低碳烯烃的分配比例为2:1，通过多级雾化喷嘴雾化，在反应器的密相循环流化段内，低碳烯烃与双氧水在TS-1分子筛类催化剂作用下，在反应温度为60℃,反应压力0.08Mpa，催化剂与双氧水的重量比为5:1，低碳烯烃与双氧水摩尔比为5：1的条件下进行氧化反应，生成低碳环氧烃类化合物和水，反应生成的低碳环氧烃类化合物和反应生成的水与未反应的双氧水、低碳烯烃形成混合物从反应器顶部排出进入步骤(2)；

2)来自步骤1)从反应器顶部排出的混合物经冷却换热器的急冷后送入分馏塔进行分馏，分馏塔顶为低碳环氧烃类和未反应的低碳烯烃混合物，分馏塔底为未反应的双氧水和反应生成的水，未反应的双氧水和反应生成的水进入到水罐，分馏塔顶的低碳环氧烃类和未反应的低碳烯烃进入到步骤3)；

3)来自步骤2)的低碳环氧烃类和未反应的低碳烯烃经压缩机温度为25℃，压力为1.0Mpa压缩进入到低碳环氧烃类分馏塔，分馏塔塔顶温度为40℃，塔底温度90℃，分馏塔压力为1.0Mpa，低碳环氧烃类分馏塔塔顶分馏出未反应的低碳烯烃返回到反应器入口与低碳烯烃原料混合，低碳环氧烃类分馏塔塔底分馏出低碳环氧烃类，低碳环氧烃类进入到粗低碳环氧烃类储罐；

上述方法中，低碳烯烃与双氧水反应温度的波动范围为±3℃，低碳烯烃为丙烯，反应器上部设置有旋风分离器，下部设有催化剂补充口，混合物与低碳烯烃原料经换热器换热后进入急冷系统，然后进入到入分馏塔，反应器设有取热冷却器，取热介质为低碳烯烃原料。

实施例2

步骤(1)中第一部分低碳烯烃和第二部分低碳烯烃的分配比例为5:1，低碳烯烃与双氧水在反应温度70℃,反应压力0.10Mpa；

步骤(3)中压缩机温度为35℃，压力为1.5Mpa，分馏塔塔顶温度为50℃，塔底温度100℃，分馏塔压力为1.3Mpa；低碳烯烃为乙烯。

其它同实施例1。

实施例3

步骤(1)中第一部分低碳烯烃和第二部分低碳烯烃的分配比例为10:1，低碳烯烃与双氧水在反应温度100℃,反应压力0.12Mpa，催化剂与双氧水的重量比为15:1，低碳烯烃与双氧水摩尔比为9：1；

步骤(3)中压缩机温度为45℃，压力为2.0Mpa，分馏塔塔顶温度为55℃，塔底温度110℃，分馏塔压力为1.6Mpa；取热介质为双氧水。

其它同实施例1。

实施例4

步骤(1)中第一部分低碳烯烃和第二部分低碳烯烃的分配比例为15:1，低碳烯烃与双氧水在反应温度125℃,反应压力0.15Mpa，催化剂与双氧水的重量比为15:1，低碳烯烃与双氧水摩尔比为11：1；

步骤(3)中压缩机温度为45℃，压力为2.5Mpa，分馏塔塔顶温度为60℃，塔底温度120℃，分馏塔压力为1.8Mpa；取热介质为双氧水。

其它同实施例1。

实施例5

步骤(1)中第一部分低碳烯烃和第二部分低碳烯烃的分配比例为20:1，低碳烯烃与双氧水在反应温度130℃,反应压力0.20Mpa，催化剂与双氧水的重量比为20:1，低碳烯烃与双氧水摩尔比为12：1；

步骤(3)中压缩机温度为55℃，压力为3.0Mpa，分馏塔塔顶温度为65℃，塔底温度125℃，分馏塔压力为1.8Mpa；取热介质为双氧水。

其它同实施例1。

实施例6

步骤(1)中将一部分低碳烯烃原料从反应器底部送入反应器，在反应器预流化段将催化剂流化，使催化剂呈密相流化状态，另一部分低碳烯烃原料与双氧水混合后通过多级雾化喷嘴雾化进入反应器，两部分低碳烯烃的分配比例为25:1，低碳烯烃与双氧水在反应温度150℃,反应压力0.25Mpa，催化剂与双氧水的重量比为25:1，低碳烯烃与双氧水摩尔比为13：1；

步骤(3)中压缩机温度为65℃，压力为4.0Mpa，分馏塔塔顶温度为70℃，塔底温度135℃，分馏塔压力为2.0Mpa；取热介质为双氧水。

其它同实施例1。

实施例7

一种低碳烯烃氧化制备低碳环氧烃类化合物的装置，包括反应器2、冷却换热器14、分馏塔15、低碳环氧烃类分馏塔16、压缩机22、水罐18和粗低碳环氧烃类储罐17，反应器2出口通过冷却换热器14与分馏塔15连通，分馏塔15顶部通过压缩机22与低碳环氧烃类分馏塔16连通，分馏塔15底部与水罐18连通，低碳环氧烃类分馏塔16顶部与低碳烯烃原料管线连通，低碳环氧烃类分馏塔16底部与粗低碳环氧烃类储罐17连通，反应器2下部为预流化段，中部为密相流化段，反应器2下部设有分布提升器10和辅助加热系统25，辅助加热系统25位于分布提升器10之上，分布提升器10与原料罐7连通，反应器2下部的预流化段和中部的密相流化段上还设有取热冷却器11，该取热冷却器11由2～10组取热管束组成；反应器2内设有第一级双氧水进料雾化器4、第二级双氧水进料雾化器5和第三级双氧水进料雾化器6，第一级双氧水进料雾化器4设置在反应器2下部，第二级双氧水进料雾化器5设置在第一级双氧水进料雾化器4上方，第三级双氧水进料雾化器6设置在第二级双氧水进料雾化器5上方，所述的第一级双氧水进料雾化器4、第二级双氧水进料雾化器5和第三级双氧水进料雾化器6均与双氧水原料罐9连通；反应器2上还设有催化剂补充口，该催化剂补充口通过催化剂补充管线13与催化剂储罐24连通，所述原料罐7分四路管线进入反应器2，其中两路原料管线分别与第二级双氧水进料雾化器5和第三级双氧水进料雾化器6连通，另外两路原料管线合并后进入反应器2下部的预流化段换热后再从反应器2出来，然后分别与第一级双氧水进料雾化器4和反应器2底部的分布提升器10连通；反应器2上部还设有旋风分离器12，旋风分离器12出口与反应器2出口连通，第一级双氧水进料雾化器4、第二级双氧水进料雾化器5和第三级双氧水进料雾化器6设置在反应器2的器壁上，每一级双氧水进料雾化器沿反应器2圆周均匀设置多个，相邻双氧水进料雾化器之间的垂直距离在1000mm之间，取热冷却器11的取热介质是低碳烯烃原料，冷却换热器14的冷却介质是低碳烯烃原料。

实施例8

相邻双氧水进料雾化器之间的垂直距离在2000mm之间，取热冷却器11的取热介质是双氧水，冷却换热器14的冷却介质是水。

其他同实施例7。

实施例9

相邻双氧水进料雾化器之间的垂直距离在2500mm之间，取热冷却器11的取热介质是低碳烯烃双氧水，冷却换热器14的冷却介质是低碳烯烃原料。

其他同实施例7。

实施例10

相邻双氧水进料雾化器之间的垂直距离在3000mm之间，取热冷却器11的取热介质是水，冷却换热器14的冷却介质是水。

其他同实施例7。

实施例11

相邻双氧水进料雾化器之间的垂直距离在5000mm之间，取热冷却器11的取热介质是水，冷却换热器14的冷却介质是低碳烯烃原料。

其他同实施例7。

以上所述，仅是本发明专利的较佳实施例而已，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本专利技术方案范围内，依据本专利的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本专利技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种低碳烯烃氧化制备低碳环氧烃类化合物的装置，包括反应器（2）、冷却换热器（14）、分馏塔（15）、低碳环氧烃类分馏塔（16）、压缩机（22）、水罐（18）和粗低碳环氧烃类储罐（17），其特征在于：反应器（2）出口通过冷却换热器（14）与分馏塔（15）连通，分馏塔（15）顶部通过压缩机（22）与低碳环氧烃类分馏塔（16）连通，分馏塔（15）底部与水罐（18）连通，低碳环氧烃类分馏塔（16）顶部与低碳烯烃原料管线（8）连通，低碳环氧烃类分馏塔（16）底部与粗低碳环氧烃类储罐（17）连通，反应器（2）下部为预流化段，中部为密相流化段，反应器（2）下部设有分布提升器（10）和辅助加热系统（25），辅助加热系统（25）位于分布提升器（10）之上，分布提升器（10）与原料罐（7）连通，在反应器（2）下部的预流化段和中部的密相流化段还设有取热冷却器（11），该取热冷却器（11）由2～10组取热管束组成。

2.依照权利要求1所述的一种低碳烯烃氧化制备低碳环氧烃类化合物的装置，其特征在于：反应器（2）内设有第一级双氧水进料雾化器（4）、第二级双氧水进料雾化器（5）和第三级双氧水进料雾化器（6），第一级双氧水进料雾化器（4）设置在反应器（2）下部，第二级双氧水进料雾化器（5）设置在第一级双氧水进料雾化器（4）上方，第三级双氧水进料雾化器（6）设置在第二级双氧水进料雾化器（5）上方，所述的第一级双氧水进料雾化器（4）、第二级双氧水进料雾化器（5）和第三级双氧水进料雾化器（6）均与双氧水原料罐（9）连通；

反应器（2）上还设有催化剂补充口，该催化剂补充口通过催化剂补充管线（13）与催化剂储罐（24）连通。

3.依照权利要求1所述的一种低碳烯烃氧化制备低碳环氧烃类化合物的装置，其特征在于：所述原料罐（7）分四路管线进入反应器（2），其中两路原料管线分别与第二级双氧水进料雾化器（5）和第三级双氧水进料雾化器（6）连通，另外两路原料管线合并后进入反应器（2）下部的预流化段换热后再从反应器（2）出来，然后分别与第一级双氧水进料雾化器（4）和反应器（2）底部的分布提升器（10）连通；

所述的反应器（2）上部还设有旋风分离器（12），旋风分离器的出口与反应器出口连通。

4.依照权利要求1所述的一种低碳烯烃氧化制备低碳环氧烃类化合物的装置，其特征在于：所述的第一级双氧水进料雾化器（4）、第二级双氧水进料雾化器（5）和第三级双氧水进料雾化器（6）设置在反应器（2）的器壁上，每一级双氧水进料雾化器沿反应器的圆周均匀设置多个，相邻两级双氧水进料雾化器之间的垂直距离在1000～5000mm之间。

5.依照权利要求1所述的一种低碳烯烃氧化制备低碳环氧烃类化合物的装置，其特征在于所述的取热冷却器（11）的取热介质是低碳烯烃原料、双氧水、水或导热油中的一种；

所述的冷却换热器（14）的冷却介质是低碳烯烃原料、双氧水原料、水或其它不易汽化的液体介质。

6.依照权利要求1所述的一种低碳烯烃氧化制备低碳环氧烃类化合物的装置，其特征在于：该装置将双氧水氧化低碳烯烃制备低碳环氧烃类化合物的反应温度的波动范围控制在±3℃。

7.一种低碳烯烃氧化制备低碳环氧烃类化合物的方法，其特征在于采用权利要求1所述的一种低碳烯烃氧化制备低碳环氧烃类化合物的装置进行反应，包括以下步骤：

1）将第一部分低碳烯烃原料从反应器底部的分布提升器送入反应器，在反应器预流化段将催化剂流化，同时位于分布提升器上方的辅助加热系统对催化剂加热，使催化剂呈密相流化状态，第二部分低碳烯烃原料与双氧水混合后通过多级雾化喷嘴雾化进入反应器，第一部分低碳烯烃和第二部分低碳烯烃的分配比例为1～30:1，在反应器的密相循环流化段内，低碳烯烃与双氧水在TS-1分子筛类催化剂作用下，在反应温度为60～160℃,反应压力为0.08～0.3Mpa，催化剂与双氧水的重量比为5～30:1，低碳烯烃与双氧水摩尔比为5～15：1的条件下进行氧化反应，生成低碳环氧烃类化合物和水，反应生成的低碳环氧烃类化合物和反应生成的水与未反应的双氧水、低碳烯烃原料形成混合物从反应器顶部排出进入步骤2），反应产生的过剩热量由设置在反应器中的取热冷却器取走，由于催化剂的流化导致催化剂磨损产生细粉，会从旋风分离器中跑掉，故要从催化剂补充管线补充催化剂；

2）来自步骤1）从反应器顶部排出的混合物经冷却换热器的急冷后送入分馏塔进行分馏，分馏塔顶为低碳环氧烃类和未反应的低碳烯烃混合物，分馏塔底为反应生成的水和未反应的双氧水，反应生成的水和未反应的双氧水进入到水罐，分馏塔顶的低碳环氧烃类和未反应的低碳烯烃进入到步骤3）；

3）来自步骤2）的低碳环氧烃类和未反应的低碳烯烃经压缩机压缩进入到低碳环氧烃类分馏塔进行分馏，低碳环氧烃类分馏塔塔顶温度为40～80℃，塔底温度90～140℃，压力为1.0～2.2Mpa，低碳环氧烃类分馏塔塔顶分馏出的未反应的低碳烯烃返回与原料罐中出来的低碳烯烃混合，再次进入反应器反应，低碳环氧烃类分馏塔塔底分馏出的低碳环氧烃类进入到粗低碳环氧烃类储罐。

8.依照权利要求7所述一种低碳烯烃氧化制备低碳环氧烃类化合物的方法，其特征在于：所述的低碳烯烃至少为丙烯、乙烯、丁烯中的一种。

9.依照权利要求7所述一种低碳烯烃氧化制备低碳环氧烃类化合物的方法，其特征在于：所述的低碳烯烃为丙烯或乙烯。

10.依照权利要求7所述的一种低碳烯烃氧化制备低碳环氧烃类化合物的方法，其特征在于：步骤3）所述的压缩机压缩的温度为25～80℃，压力为1.0～5.0Mpa。

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