CN109289721B - 一种hppo法制备环氧丙烷中快速取走反应热的装置及方法 - Google Patents

一种hppo法制备环氧丙烷中快速取走反应热的装置及方法 Download PDF

Info

Publication number
CN109289721B
CN109289721B CN201811189903.3A CN201811189903A CN109289721B CN 109289721 B CN109289721 B CN 109289721B CN 201811189903 A CN201811189903 A CN 201811189903A CN 109289721 B CN109289721 B CN 109289721B
Authority
CN
China
Prior art keywords
reaction
condensing
refrigerant
liquid
temperature
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201811189903.3A
Other languages
English (en)
Other versions
CN109289721A (zh
Inventor
谭素华
常伟先
张伟华
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Spang Technology Co ltd
Original Assignee
Spang Technology Co ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Spang Technology Co ltd filed Critical Spang Technology Co ltd
Priority to CN201811189903.3A priority Critical patent/CN109289721B/zh
Publication of CN109289721A publication Critical patent/CN109289721A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN109289721B publication Critical patent/CN109289721B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J19/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J19/0006—Controlling or regulating processes
    • B01J19/0013—Controlling the temperature of the process
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J19/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J19/0053—Details of the reactor
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07D—HETEROCYCLIC COMPOUNDS
    • C07D301/00—Preparation of oxiranes
    • C07D301/02—Synthesis of the oxirane ring
    • C07D301/03—Synthesis of the oxirane ring by oxidation of unsaturated compounds, or of mixtures of unsaturated and saturated compounds
    • C07D301/12—Synthesis of the oxirane ring by oxidation of unsaturated compounds, or of mixtures of unsaturated and saturated compounds with hydrogen peroxide or inorganic peroxides or peracids
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07D—HETEROCYCLIC COMPOUNDS
    • C07D303/00—Compounds containing three-membered rings having one oxygen atom as the only ring hetero atom
    • C07D303/02—Compounds containing oxirane rings
    • C07D303/04—Compounds containing oxirane rings containing only hydrogen and carbon atoms in addition to the ring oxygen atoms
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B43/00—Arrangements for separating or purifying gases or liquids; Arrangements for vaporising the residuum of liquid refrigerant, e.g. by heat
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25D—REFRIGERATORS; COLD ROOMS; ICE-BOXES; COOLING OR FREEZING APPARATUS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F25D17/00—Arrangements for circulating cooling fluids; Arrangements for circulating gas, e.g. air, within refrigerated spaces
    • F25D17/02—Arrangements for circulating cooling fluids; Arrangements for circulating gas, e.g. air, within refrigerated spaces for circulating liquids, e.g. brine
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D7/00—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
    • F28D7/16—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being arranged in parallel spaced relation

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Epoxy Compounds (AREA)

Abstract

本发明提供了一种HPPO法制备环氧丙烷中快速取走反应热的装置及方法，所述装置包括反应装置和冷却单元，所述的冷却单元包括分液装置和冷凝装置，所述分液装置的出口连接反应装置底部，分液装置的入口连接反应装置的上部或者顶部，冷凝装置入口和出口均与分液装置连接。本发明通过选用高温低压的制冷剂配合冷凝装置和分液装置，少用甚至不用循环水既可达到更为理想的取热效果，大大减少了运行和后续的维护成本。

Description

一种HPPO法制备环氧丙烷中快速取走反应热的装置及方法
技术领域
本发明属于生产环氧丙烷的工艺领域，具体涉及一种HPPO法制备环氧丙烷中快速取走反应热的装置及方法，尤其涉及一种采用高温低压型制冷剂快速取走HPPO法制备环氧丙烷反应热的装置及方法。
背景技术
环氧丙烷(PO)是除聚丙烯和丙烯腈以外的第三大丙烯衍生物，是重要的基本有机化工合成原料，主要用于生产聚醚和丙二醇等，它也是第四代洗涤剂、非离子表面活性剂、油田破乳剂和农药乳化剂的主要原料。环氧丙烷的衍生物广泛用于汽车、建筑、食品、烟草、医药及化妆品等行业，已生产的下游产品近百种，是精细化工产品的重要原料。
目前，环氧丙烷的工业生产方法主要有氯醇化法、共氧化法(也称联产法、间接氧化法)、异丙苯氧化法(CHP法)和过氧化氢直接氧化法(HPPO法)，其中HPPO法因为环保无污染而成为当今研究开发的重点和热门，并且日趋成熟，展现出良好的工业化前景。
其中，过氧化氢直接氧化(HPPO)法是在催化剂作用下将过氧化氢和丙烯进行反应生成环氧丙烷和水的过程，反应过程副产物少、产物无污染且后续分离纯化过程简单，因此得到相关领域研究人员的广泛关注。
HPPO反应具有放热量大、反应迅速、温度敏感等特点，基于不同系列的催化剂，反应的放热量为700～1400MJ/h/m3，适宜反应温度在30～60℃之间，在现有技术中，主要采用循环水冷却散热，所需冷却水量为反应物料流量的10～30倍，循环水循环量较大，泵的运行成本较高，同时，由于冷却水与反应物料的温差较小，且反应侧物料流速缓慢，传热系数低，因此对反应器的传热能力提出了较高的工艺要求。
CN103638876A公开了一种HPPO装置反应器的节能优化方法，在列管式固定床反应器的夹套内通入冷却介质与反应器换热，控制反应器内的温升；当反应温度为30～40℃时，采用冷冻水移走反应产生的热量；当反应温度为40～50℃时，采用循环水移走反应产生的热量；当反应温度为50～60℃时，采用较高温度的循环水移走反应产生的热量。但该方法仍需要大量的冷冻水和循环水，经济效益较低。
CN107417645A公开了一种HPPO装置反应器工艺控制方法，采用4台串联波纹板式反应器，将循环冷却水强制循环以优化撤热并通过温度计和调节阀控制循环冷却水温度以均匀反应温度，解决现有技术中传热效果差、反应温度不均匀、反应器内温度难以控制等问题，但所需设备投资和运行成本较高，不利于工业化推广。
CN207031299U公开了一种异辛烷装置循环异丁烷优化系统，包括反应器，还包括制冷压缩机、第一冷却器及制冷剂收集罐，制冷压缩机设于反应器出口的下游，第一冷却器连接于制冷压缩机下游，制冷剂收集罐连接于第一冷却器下游，制冷剂收集罐的出口端通过第一管道与反应器进口相连接，第一管道中部开有供来自异丁烷塔的循环异丁烷汇入的开口，通过在制冷压缩机与制冷剂收集罐之间设置第一冷却器，有效降低了制冷剂收集罐的温度和压力，减小了异丁烷的损失，也在很大程度上降低了混合后的循环异丁烷温度，从而改善了反应工况，减少副反应的发生，提高了异辛烷产品质量，而该工艺主要用于制备异辛烷，而并非环氧丙烷。
可以认为，在HPPO法制备环氧丙烷的常规工艺流程中，并未出现能有效解决反应过程中热量快速升高无法散出、冷却水循环量大且循环泵的运行和维护成本较高等问题的有效手段，因此，目前急需对常规的HPPO法制备环氧丙烷的工艺流程进行优化以有效解决上述问题。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种双氧水直接氧化法制备环氧丙烷中快速取走反应热的装置及方法，通过选用合适的制冷剂配合冷凝装置和分液装置，节省了循环水用量，大大减少了运行和后续的维护成本。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
第一方面，本发明提供了一种双氧水直接氧化法制备环氧丙烷中快速取走反应热的装置，所述装置包括反应装置和冷却单元，所述的冷却单元包括分液装置和冷凝装置，所述分液装置的出口连接反应装置底部，分液装置的入口连接反应装置的上部或者顶部，冷凝装置入口和出口均与分液装置连接。
作为本发明优选的技术方案，所述冷却单元还包括设置于分液装置和冷凝装置之间的压缩装置。
在本发明提供的工艺流程中，也可通过调整分液装置和冷凝装置的安装高度控制管道内的流体压力，以达到压力平衡，从而省去压缩装置，进一步减少设备的固定投资和装置的占地面积，减小后续维护成本。
作为本发明优选的技术方案，所述的反应装置为列管式反应器、釜式反应器、塔式反应器或固定床反应器；优选列管式反应器，更优选管壳式反应器。
优选地，所述的分液装置为卧式分液罐或立式分液罐。
优选地，所述的冷凝装置为蒸发式冷却器或空冷器。
第二方面，本发明提供了一种双氧水直接氧化法制备环氧丙烷工艺中快速取走反应热的方法，该方法包括：
制冷剂自反应装置底部进入，在反应热的作用下部分气化取走热量，制冷剂自反应装置上部或者顶部进入分液装置，气体进入冷凝装置冷凝后进入分液装置，分液装置中的液体从反应装置的底部进入。
作为本发明优选的技术方案，所述的制冷剂为高温低压制冷剂。
优选地，所述的制冷剂为二氟二氯甲烷、四氟乙烷、二氟一氯甲烷、二氯一氟乙烷、二氟一氯乙烷、三氟二氯乙烷或四氟一氯乙烷中的一种或多种的组合，优选三氟二氯乙烷或二氟一氯乙烷中的一种或两种的组合，进一步优选三二氟一氯乙烷。
本发明通过采用高温低压型制冷剂达到快速取热的效果，充分利用了制冷剂的汽化潜热，将反应热带走，不仅节省了大量循环水，也省去了常规工艺中的循环水泵，运行和维护成本可大大减少，在达到更好的取热效果前提下，固定投资和运行成本大幅降低。
作为本发明优选的技术方案，所述气化的气化率为10％～60％，例如气化率可以是10％、20％、30％、40％、50％或60％，优选20％～50％，进一步优选30％～40％，制冷剂的气化率低于10％时，汽化潜热较低，制冷剂汽化过程吸收的热量较少，不利于达到理想的取热效果，制冷剂的气化率超过60％时，不利于反应均匀取热，影响反应转化率。
优选地，所述分液的压力为0MPa～1.5MPa，例如可以是0MPa、0.1MPa、0.2MPa、0.3MPa、0.4MPa、0.5MPa、0.6MPa、0.7MPa、0.8MPa、0.9MPa、1MPa、1.1MPa、1.2MPa、1.3MPa、1.4MPa或1.5MPa，优选0MPa～1.0MPa，进一步优选0.05MPa～0.5MPa。
优选地，所述分液的温度为20℃～60℃，例如分液的温度可以是20℃、30℃、40℃、50℃或60℃，优选20℃～48℃，进一步优选25℃～40℃。
优选地，所述冷凝的压力为0MPa～1.5MPa，例如冷凝的压力可以是0MPa、0.1MPa、0.2MPa、0.3MPa、0.4MPa、0.5MPa、0.6MPa、0.7MPa、0.8MPa、0.9MPa、1MPa、1.1MPa、1.2MPa、1.3MPa、1.4MPa或1.5MPa，优选0～1.0MPa，进一步优选0.1MPa～0.5MPa。
优选地，所述冷凝的温度为20℃～60℃，例如冷凝的温度可以是20℃、30℃、40℃、50℃或60℃，优选20℃～48℃，进一步优选25℃～40℃。
第三方面，本发明提供了一种快速取走反应热的双氧水直接氧化法制备环氧丙烷的装置，所述装置包括反应装置和冷却单元，所述的冷却单元包括分液装置和冷凝装置，所述分液装置的出口连接反应装置底部，分液装置的入口连接反应装置的上部或者顶部，冷凝装置入口和出口均与分液装置连接。
作为本发明优选的技术方案，所述装置还包括与反应装置上部或顶部连接的气液分离装置。
第四方面，本发明提供了一种快速取走反应热的双氧水直接氧化法制备环氧丙烷的方法，所述方法包括：
(1)进入反应装置的原料液在催化剂的作用下反应生成环氧丙烷、水和副产物，经分离和可选的富集或提纯获得环氧丙烷；
(2)制冷剂自反应装置底部进入，在反应热的作用下部分气化取走热量，制冷剂自反应装置上部或者顶部进入分液装置，气体进入冷凝装置冷凝后进入分液装置，分液装置中的液体进入反应装置底部。
作为本发明优选的技术方案，所述原料液为丙烯、双氧水和溶剂。
优选地，所述的溶剂为甲醇、丙酮或水中的一种或多种的组合，例如可以是甲醇、丙酮、水、甲醇和丙酮的组合、甲醇和水的组合或丙酮和水的组合，优选为甲醇或水的一种或两种的组合，进一步优选甲醇。
优选地，所述的反应压力1MPa～10MPa，例如反应压力可以是1MPa、2MPa、3MPa、4MPa、5MPa、6MPa、7MPa、8MPa、9MPa或10MPa，优选1.5MPa～8MPa，进一步优选2MPa～5MPa。
优选地，所述的反应温度为20℃～80℃，例如反应温度可以是20℃、30℃、40℃、50℃、60℃、70℃或80℃，优选20℃～70℃，进一步优选30℃～60℃。
优选地，所述的制冷剂为高温低压制冷剂。
优选地，所述的制冷剂为二氟二氯甲烷、四氟乙烷、二氟一氯甲烷、二氯一氟乙烷、二氟一氯乙烷、三氟二氯乙烷或四氟一氯乙烷中的一种或多种的组合，优选三氟二氯乙烷或二氟一氯乙烷中的一种或两种的组合，进一步优选二氟一氯乙烷。
优选地，所述气化的气化率为10％～60％，例如气化率可以是10％、20％、30％、40％、50％或60％，优选20％～50％，进一步优选30％～40％。
优选地，所述分液的压力为0MPa～1.5MPa，例如分液的压力可以是0MPa、0.1MPa、0.2MPa、0.3MPa、0.4MPa、0.5MPa、0.6MPa、0.7MPa、0.8MPa、0.9MPa、1MPa、1.1MPa、1.2MPa、1.3MPa、1.4MPa或1.5MPa，优选0MPa～1.0MPa，进一步优选0.05MPa～0.5MPa。
优选地，所述分液的温度为20℃～60℃，例如分液的温度可以是20℃、30℃、40℃、50℃或60℃，优选20℃～48℃，进一步优选25℃～40℃。
优选地，所述冷凝的压力为0MPa～1.5MPa，例如冷凝的压力可以是0MPa、0.1MPa、0.2MPa、0.3MPa、0.4MPa、0.5MPa、0.6MPa、0.7MPa、0.8MPa、0.9MPa、1MPa、1.1MPa、1.2MPa、1.3MPa、1.4MPa或1.5MPa，优选0MPa～1.0MPa，进一步优选0.05MPa～0.5MPa。
优选地，所述冷凝的温度为20℃～60℃，例如冷凝的温度可以是20℃、30℃、40℃、50℃或60℃，优选20℃～48℃，进一步优选25℃～40℃。
本发明所述的数值范围不仅包括上述例举的点值，还包括没有例举出的上述数值范围之间的任意的点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。
所述系统是指设备系统、装置系统或生产装置。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
1、本发明提供的快速取走反应热的方法，充分利用了高温低压型制冷剂的汽化潜热，将反应热带走，少用甚至不用循环水既可达到更为理想的反应温度，冷却介质的用量减少了60％以上，且反应制得的环氧丙烷的选择性由使用循环水冷却时的92％提高至95％以上，双氧水的转化率由使用循环水冷却时的95％提高至98％以上。
2、通过调整冷凝装置和分液装置的安装高度，以调节管道内的压力平衡，省去了压缩设备和常规工艺中的循环水泵，改善了设备工况，避免了副反应发生，投资和维修成本大幅降低。
附图说明
图1为实施例1中快速取走反应热的双氧水直接氧化法制备环氧丙烷的装置结构示意图。
其中，1-列管式反应器，2-卧式分液罐，3-压缩机，4-蒸发式冷却器，5-气液分离器。
具体实施方式
下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
实施例1
本实施例提供了一种快速取走反应热的双氧水直接氧化法制备环氧丙烷的装置，所述装置如图1所示，包括列管式反应器1、卧式分液罐2、压缩机3、蒸发式冷却器4和气液分离器5，其中卧式分液罐2的出口连接列管式反应器1的下部，卧式分液罐2的入口连接列管式反应器1的上部，蒸发式冷却器4的入口和出口均与卧式分液罐2连接，压缩机3设置于卧式分液罐2和蒸发式冷却器4之间，并分别与卧式分液罐2的出口和蒸发式冷却器4的入口连接，气液分离器5的入口连接列管式反应器1的顶部。
使用上述装置制备环氧丙烷的操作步骤如下：
(1)丙烯、双氧水和甲醇的混合液从列管式反应器1的底部进入，在20℃、1MPa的反应条件下经钛硅沸石固定床催化剂作用，反应生成环氧丙烷、水和副产物，经气液分离器5的分离操作后获得环氧丙烷；
(2)制冷剂二氟一氯乙烷自列管式反应器1的底部进入，在反应热的作用下部分气化10％，取走热量后自列管式反应器1的上部进入卧式分液罐2，在20℃、0.19MPa的分液操作条件下进行分液，分液后得到的气相进入蒸发式冷却器4，气相在20℃、0.19MPa的冷凝操作条件下冷凝后进入卧式分液罐2，在卧式分液罐2中的液相从列管式反应器1的底部进入。
经过上述制备步骤制备得到的环氧丙烷的选择性为96.8％，原料中双氧水的转换率为98.5％，制冷剂二氟一氯乙烷的循环用量为160kg/kw热量。
实施例2
本实施例提供了一种快速取走反应热的双氧水直接氧化法制备环氧丙烷的装置，所述装置包括釜式反应器、立式分液罐、蒸发式冷却器和气液分离器，其中立式分液罐的出口连接釜式反应器的下部，立式分液罐的入口连接釜式反应器的上部，气液分离器的入口连接釜式反应器的顶部，蒸发式冷却器的入口和出口均与立式分液罐连接，蒸发式冷却器的安装位置距釜式反应器顶部2.14米，立式分液罐的安装位置距釜式反应器的底部5.4米。
使用上述装置制备环氧丙烷的操作步骤如下：
(1)丙烯、双氧水和丙酮的混合液从釜式反应器的底部进入，在30℃、1.5MPa的反应条件下经钛硅沸石固定床催化剂作用，反应生成环氧丙烷、水和副产物，经气液分离器的分离操作后获得环氧丙烷；
(2)二氟二氯甲烷和三氟二氯乙烷混合制冷剂自釜式反应器的底部进入，在反应热的作用下部分气化20％，取走热量后自釜式反应器的上部进入立式分液罐，在25.7℃、0MPa的分液操作条件下进行分液，分液后得到的气相进入蒸发式冷却器，气相在25.7℃、0MPa的冷凝操作条件下冷凝后进入立式分液罐，在立式分液罐中的液相从釜式反应器的底部进入。
经过上述制备步骤制备得到的环氧丙烷的选择性为96.0％，原料中双氧水的转换率为98.6％，混合制冷剂的循环用量为105kg/kw热量。
实施例3
本实施例提供了一种快速取走反应热的双氧水直接氧化法制备环氧丙烷的装置，所述装置包括塔式反应器、卧式分液罐、压缩机、空冷器和气液分离器，其中卧式分液罐的出口连接塔式反应器的下部，卧式分液罐的入口连接塔式反应器的上部，空冷器的入口和出口均与卧式分液罐连接，压缩机设置于卧式分液罐和空冷器之间，并分别与卧式分液罐的出口和空冷器的入口连接，气液分离器的入口连接塔式反应器的顶部。
使用上述装置制备环氧丙烷的操作步骤如下：
(1)丙烯、双氧水和水的混合液从塔式反应器的底部进入，在35℃、2MPa的反应条件下经钛硅沸石固定床催化剂作用，反应生成环氧丙烷、水和副产物，经气液分离器的分离操作后获得环氧丙烷；
(2)制冷剂四氟乙烷自塔式反应器的底部进入，在反应热的作用下部分气化30％，取走热量后自塔式反应器的上部进入卧式分液罐，在30℃、0.5MPa的分液操作条件下进行分液，分液后得到的气相进入空冷器，气相在30℃、0.5MPa的冷凝操作条件下冷凝后进入卧式分液罐，在卧式分液罐中的液相从塔式反应器的底部进入。
经过上述制备步骤制备得到的环氧丙烷的选择性为96.4％，原料中双氧水的转换率为98.7％，制冷剂四氟乙烷的循环用量为70kg/kw热量。
实施例4
本实施例提供了一种快速取走反应热的双氧水直接氧化法制备环氧丙烷的装置，所述装置包括固定床反应器、立式分液罐、压缩机、空冷器和气液分离器，其中立式分液罐的出口连接固定床反应器的下部，立式分液罐的入口连接固定床反应器的上部，空冷器的入口和出口均与立式分液罐连接，压缩机设置于立式分液罐和空冷器之间，并分别与立式分液罐的出口和空冷器的入口连接，气液分离器的入口连接固定床反应器的顶部。
使用上述装置制备环氧丙烷的操作步骤如下：
(1)丙烯、双氧水、甲醇和丙酮的混合液从固定床反应器的底部进入，在50℃，4MPa的反应条件下经钛硅沸石固定床催化剂作用，反应生成环氧丙烷、水和副产物，经气液分离器的分离操作后获得环氧丙烷；
(2)制冷剂二氟一氯甲烷自固定床反应器的底部进入，在反应热的作用下部分气化35％，取走热量后自固定床反应器的上部进入立式分液罐，在38.4℃、1.37MPa的分液操作条件下进行分液，分液后得到的气相进入空冷器，气相在38.4℃、1.37MPa的冷凝操作条件下冷凝后进入立式分液罐，在立式分液罐中的液相从固定床反应器的底部进入。
经过上述制备步骤制备得到的环氧丙烷的选择性为96.3％，原料中双氧水的转换率为98.6％，制冷剂二氟一氯甲烷的循环用量为55kg/kw热量。
实施例5
本实施例提供了一种快速取走反应热的双氧水直接氧化法制备环氧丙烷的装置，所述装置包括列管式反应器、卧式分液罐、压缩机、蒸发式冷却器和气液分离器，其中卧式分液罐的出口连接列管式反应器的下部，卧式分液罐的入口连接列管式反应器的上部，蒸发式冷却器的入口和出口均与卧式分液罐连接，压缩机设置于卧式分液罐和蒸发式冷却器之间，并分别与卧式分液罐的出口和蒸发式冷却器的入口连接，气液分离器的入口连接列管式反应器的顶部。
使用上述装置制备环氧丙烷的操作步骤如下：
(1)丙烯、双氧水、甲醇和水的混合液从列管式反应器的底部进入，在60℃、5MPa的反应条件下经钛硅沸石固定床催化剂作用，反应生成环氧丙烷、水和副产物，经气液分离器的分离操作后获得环氧丙烷；
(2)制冷剂二氯一氟乙烷自列管式反应器的底部进入，在反应热的作用下部分气化40％，取走热量后自列管式反应器的上部进入卧式分液罐，在41.6℃、0.04MPa的分液操作条件下进行分液，分液后得到的气相进入蒸发式冷却器，气相在41.6℃、0.04MPa的冷凝操作条件下冷凝后进入卧式分液罐，在卧式分液罐中的液相从列管式反应器的底部进入。
经过上述制备步骤制备得到的环氧丙烷的选择性为96.3％，原料中双氧水的转换率为98.7％，制冷剂二氯一氟乙烷的循环用量为45kg/kw热量。
实施例6
本实施例提供了一种快速取走反应热的双氧水直接氧化法制备环氧丙烷的装置，所述装置包括列管式反应器、卧式分液罐、压缩机、空冷器和气液分离器，其中卧式分液罐的出口连接列管式反应器的下部，卧式分液罐的入口连接列管式反应器的上部，空冷器的入口和出口均与卧式分液罐连接，压缩机设置于卧式分液罐和空冷器之间，并分别与卧式分液罐的出口和空冷器的入口连接，气液分离器的入口连接列管式反应器的顶部。
使用上述装置制备环氧丙烷的操作步骤如下：
(1)丙烯、双氧水、丙酮和水的混合液从列管式反应器的底部进入，在70℃、8MPa的反应条件下经钛硅沸石固定床催化剂作用，反应生成环氧丙烷、水和副产物，经气液分离器的分离操作后获得环氧丙烷；
(2)制冷剂三氟二氯乙烷自列管式反应器的底部进入，在反应热的作用下部分气化50％，取走热量后自列管式反应器的上部进入卧式分液罐，在48℃、0.10MPa的分液操作条件下进行分液，分液后得到的气相进入空冷器，气相在48℃、0.10MPa的冷凝操作条件下冷凝后进入卧式分液罐，在卧式分液罐中的液相从列管式反应器的底部进入。
经过上述制备步骤制备得到的环氧丙烷的选择性为96.2％，原料中双氧水的转换率为98.7％，制冷剂三氟二氯乙烷的循环用量为35kg/kw热量。
实施例7
本实施例提供了一种快速取走反应热的双氧水直接氧化法制备环氧丙烷的装置，所述装置包括列管式反应器、立式分液罐、压缩机、空冷器和气液分离器，其中立式分液罐的出口连接列管式反应器的下部，立式分液罐的入口连接列管式反应器的上部，空冷器的入口和出口均与立式分液罐连接，压缩机设置于立式分液罐和空冷器之间，并分别与立式分液罐的出口和空冷器的入口连接，气液分离器的入口连接列管式反应器的顶部。
使用上述装置制备环氧丙烷的操作步骤如下：
(1)丙烯、双氧水、甲醇、丙酮和水的混合液从列管式反应器的底部进入，在80℃、10MPa的反应条件下经钛硅沸石固定床催化剂作用，反应生成环氧丙烷、水和副产物，经气液分离器的分离操作后获得环氧丙烷；
(2)制冷剂四氟一氯乙烷自列管式反应器的底部进入，在反应热的作用下部分气化60％，取走热量后自列管式反应器的上部进入立式分液罐，在60℃、0.83MPa的分液操作条件下进行分液，分液后得到的气相进入空冷器，气相在60℃、0.83MPa的冷凝操作条件下冷凝后进入立式分液罐，在立式分液罐中的液相从列管式反应器的底部进入。
经过上述制备步骤制备得到的环氧丙烷的选择性为95.0％，原料中双氧水的转换率为98.7％，制冷剂四氟一氯乙烷的循环用量为45kg/kw热量。
实施例8
与实施例1的区别在于，制冷剂二氟一氯乙烷在反应热的作用下部分气化5％，其他操作步骤与实施例1相同，制备步骤制备得到的环氧丙烷的选择性为90％，原料中双氧水的转换率为98.6％，制冷剂二氟一氯乙烷的用量为315kg/kw热量。
实施例9
与实施例1的区别在于，制冷剂二氟一氯乙烷在反应热的作用下部分气化80％，其他操作步骤与实施例1相同，制备步骤制备得到的环氧丙烷的选择性为91.2％，原料中双氧水的转换率为98.6％，制冷剂二氟一氯乙烷的用量为20kg/kw热量。
对比例1
与实施例1的区别在于，使用循环水在反应器中取热，其他操作步骤与实施例1相同，制备步骤制备得到的环氧丙烷的选择性为96.5％，原料中双氧水的转换率为98.4％，循环水的用量为430kg/kw热量。
结合实施例1～7分析可知，不同的制冷剂因其常压沸点和气化潜热不同，为达到同样的冷却效果，其操作条件和循环用量会不同，常压沸点越低，为达到对应的冷却温度，其操作压力越高，对设备投资有影响。因此，为适应催化剂的失活情况和反应温度的变化，经热量核算和操作条件的匹配，制冷剂可由数种类型混合以获取更合理取热效果。
结合实施例1、实施例8和实施例9可知，出口气化率较低时，反应器的有限换热面积上制冷剂汽化过程吸收的热量较少，不利于达到理想的取热效果，当制冷剂的出口气化率超过60％时，又不利于反应均匀取热，影响环氧丙烷产品的选择性，基于上述两点，本发明需通过调控反应温度和反应压力，将制冷剂的气化率控制在20％～60％。
结合实施例1和对比例1分析可知，由于HPPO法制备环氧丙烷的反应热不足以促使循环水气化，因此循环水在反应装置中仅起到了单纯的物理降温的作用，冷却效果远不及使用制冷剂的冷却效果，制备得到的环氧丙烷的选择性和原料中双氧水的转化率不仅低于使用制冷剂时的，而且循环水用量也比制冷剂用量大60％以上。
申请人声明，以上所述仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，所属技术领域的技术人员应该明了，任何属于本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

Claims (46)

1.一种双氧水直接氧化法制备环氧丙烷工艺中快速取走反应热的方法，其特征在于，该方法包括：
制冷剂自反应装置底部进入，在反应热的作用下部分气化取走热量，制冷剂自反应装置上部或者顶部进入分液装置，气体进入冷凝装置冷凝后进入分液装置，分液装置中的液体从反应装置的底部进入；
所述的制冷剂为高温低压制冷剂；
所述的制冷剂为二氟二氯甲烷、四氟乙烷、二氟一氯甲烷、二氯一氟乙烷、二氟一氯乙烷、三氟二氯乙烷或四氟一氯乙烷中的一种或多种的组合；
所述气化的气化率为10％-60％，
所述双氧水直接氧化法制备环氧丙烷中快速取走反应热的方法中所用装置包括反应装置和冷却单元，所述冷却单元包括分液装置和冷凝装置，所述分液装置的出口连接反应装置底部，分液装置的入口连接反应装置的上部或者顶部，冷凝装置入口和出口均与分液装置连接；
所述的反应装置为列管式反应器、釜式反应器、塔式反应器或固定床反应器；
所述的分液装置为卧式分液罐或立式分液罐；
所述的冷凝装置为蒸发式冷却器或空冷器。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述装置还包括与反应装置上部或顶部连接的气液分离装置。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述冷却单元还包括设置于分液装置和冷凝装置之间的压缩装置。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的反应装置为列管式反应器。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述制冷剂为三氟二氯乙烷或二氟一氯乙烷中的一种或两种的组合。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的制冷剂为二氟一氯乙烷。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述气化的气化率为20％～50％。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述气化的气化率为30％-40％。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述分液的压力为0MPa～1.5Mpa。
10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述分液的压力为0MPa～1.0Mpa。
11.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述分液的压力为0.05MPa～0.5Mpa。
12.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述分液的温度为20℃～60℃。
13.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述分液的温度为20℃～48℃。
14.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述分液的温度为25℃～40℃。
15.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述冷凝的压力为0MPa～1.5Mpa。
16.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述冷凝的压力为0MPa～1.0Mpa。
17.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述冷凝的压力为0.1MPa～0.5Mpa。
18.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述冷凝的温度为20℃～60℃。
19.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述冷凝的温度为20℃～48℃。
20.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述冷凝的温度为25℃～40℃。
21.一种快速取走反应热的双氧水直接氧化法制备环氧丙烷的方法，其特征在于，所述方法包括：
(1)进入反应装置的原料液在催化剂的作用下反应生成环氧丙烷、水和副产物，经分离和可选的富集或提纯获得环氧丙烷；
(2)制冷剂自反应装置底部进入，在反应热的作用下部分气化取走热量，制冷剂自反应装置上部或者顶部进入分液装置，气体进入冷凝装置冷凝后进入分液装置，分液装置中的液体进入反应装置底部；
步骤(2)所述制冷剂为二氟二氯甲烷、四氟乙烷、二氟一氯甲烷、二氯一氟乙烷、二氟一氯乙烷、三氟二氯乙烷或四氟一氯乙烷中的一种或多种的组合；
所述气化的气化率为10％-60％；
所述快速取走反应热的双氧水直接氧化法制备环氧丙烷的方法中所用装置包括反应装置和冷却单元，所述冷却单元包括分液装置和冷凝装置，所述分液装置的出口连接反应装置底部，分液装置的入口连接反应装置的上部或者顶部，冷凝装置入口和出口均与分液装置连接；
所述的反应装置为列管式反应器、釜式反应器、塔式反应器或固定床反应器；
所述的分液装置为卧式分液罐或立式分液罐；
所述的冷凝装置为蒸发式冷却器或空冷器；
所述装置还包括与反应装置上部或顶部连接的气液分离装置；
所述冷却单元还包括设置于分液装置和冷凝装置之间的压缩装置。
22.根据权利要求21所述的方法，其特征在于，所述原料液为丙烯、双氧水和溶剂。
23.根据权利要求22所述的方法，其特征在于，所述的溶剂为甲醇、丙酮或水中的一种或多种的组合。
24.根据权利要求22所述的方法，其特征在于，所述的溶剂为甲醇或水的一种或两种的组合。
25.根据权利要求22所述的方法，其特征在于，所述的溶剂为甲醇。
26.根据权利要求21所述的方法，其特征在于，所述的反应压力1MPa～10Mpa。
27.根据权利要求21所述的方法，其特征在于，所述的反应压力为1.5MPa～8Mpa。
28.根据权利要求21所述的方法，其特征在于，所述的反应压力为2MPa～5Mpa。
29.根据权利要求21所述的方法，其特征在于，所述的反应温度为20℃～80℃。
30.根据权利要求21所述的方法，其特征在于，所述的反应温度为20℃～70℃。
31.根据权利要求21所述的方法，其特征在于，所述的反应温度为30℃～60℃。
32.根据权利要求21所述的方法，其特征在于，所述的制冷剂为二氟一氯乙烷。
33.根据权利要求21所述的方法，其特征在于，所述气化的气化率为20％～50％。
34.根据权利要求21所述的方法，其特征在于，所述气化的气化率为30％～40％。
35.根据权利要求21所述的方法，其特征在于，所述分液的压力为0MPa～1.5Mpa。
36.根据权利要求21所述的方法，其特征在于，所述分液的压力为0MPa～1.0Mpa。
37.根据权利要求21所述的方法，其特征在于，所述分液的压力为0.05MPa～0.5Mpa。
38.根据权利要求21所述的方法，其特征在于，所述分液的温度为20℃～60℃。
39.根据权利要求21所述的方法，其特征在于，所述分液的温度为20℃～48℃。
40.根据权利要求21所述的方法，其特征在于，所述分液的温度为25℃～40℃。
41.根据权利要求21所述的方法，其特征在于，所述冷凝的压力为0MPa～1.5Mpa。
42.根据权利要求21所述的方法，其特征在于，所述冷凝的压力为0MPa～1.0Mpa。
43.根据权利要求21所述的方法，其特征在于，所述冷凝的压力为0.05MPa～0.5Mpa。
44.根据权利要求21所述的方法，其特征在于，所述冷凝的温度为20℃～60℃。
45.根据权利要求21所述的方法，其特征在于，所述冷凝的温度为20℃～48℃。
46.根据权利要求21所述的方法，其特征在于，所述冷凝的温度为25℃～40℃。
CN201811189903.3A 2018-10-12 2018-10-12 一种hppo法制备环氧丙烷中快速取走反应热的装置及方法 Active CN109289721B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811189903.3A CN109289721B (zh) 2018-10-12 2018-10-12 一种hppo法制备环氧丙烷中快速取走反应热的装置及方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811189903.3A CN109289721B (zh) 2018-10-12 2018-10-12 一种hppo法制备环氧丙烷中快速取走反应热的装置及方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN109289721A CN109289721A (zh) 2019-02-01
CN109289721B true CN109289721B (zh) 2021-07-16

Family

ID=65162469

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201811189903.3A Active CN109289721B (zh) 2018-10-12 2018-10-12 一种hppo法制备环氧丙烷中快速取走反应热的装置及方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN109289721B (zh)

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5466836A (en) * 1993-12-20 1995-11-14 Arco Chemical Technology, L.P. Catalytic converter and method for highly exothermic reactions
CN103638876A (zh) * 2013-12-12 2014-03-19 中石化上海工程有限公司 Hppo装置反应器的节能优化方法
EA035520B1 (ru) * 2015-11-26 2020-06-29 Эвоник Оперейшнс Гмбх Способ и реактор для эпоксидирования пропилена
CN107551958B (zh) * 2017-10-20 2019-11-08 中石化上海工程有限公司 用于环氧化反应的反应器的切换方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN109289721A (zh) 2019-02-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108033875B (zh) 一种连续生产二元醇醚的系统及其方法
CN100523132C (zh) 一种利用固定床装置进行费托合成的方法
CN102942446B (zh) 一种回收氢再循环的醋酸酯加氢制乙醇的方法
CN107082741B (zh) 一种草酸酯深度加氢催化反应合成乙二醇的方法
CN101735182B (zh) 顺酐加氢连续生产丁二酸酐的工艺
CN111592446A (zh) 一种草酸二甲酯加氢制乙二醇的精馏系统及工艺
CN111233690A (zh) 一种DMAc热耦合精制回收系统和方法
CN103274913A (zh) 一种甲基异丁基酮生产工艺及其设备
CN112537998B (zh) 连续催化加氢生产新戊二醇的工艺
CN102718627B (zh) 一种乙酸乙酯加氢制乙醇的工艺方法
CN109748790B (zh) 生产己二酸二甲酯的方法
CN212102639U (zh) 环己醇脱氢精制环己酮的装置
CN107011163B (zh) 乙炔法气相生产醋酸乙烯酯的方法
CN109289721B (zh) 一种hppo法制备环氧丙烷中快速取走反应热的装置及方法
CN115636727B (zh) 一种甘油加氢制备1,3-丙二醇的方法
CN112479869B (zh) 一种煤化工草酸二甲酯精馏的方法
CN114426529A (zh) 顺酐液相法加氢制备丁二酸酐的高选择性生产工艺
CN102442893B (zh) 一种醛缩合产物的分离方法
CN101215224A (zh) 一种低能耗甲醇制二甲醚方法
CN111253213B (zh) 一种醋酸酯加氢制乙醇的工艺方法及系统
CN111732496A (zh) 一种异氟尔酮加氢生产3,3,5-三甲基环己醇的系统及其使用方法
CN109824498B (zh) 一种二丙酮醇连续化生产装置及生产工艺
CN112409181A (zh) 一种煤化工草酸二甲酯精馏装置
CN111848482A (zh) 一种环己酮肟气相反应重排产物分离方法
CN218741894U (zh) 一种低温低压环己烷脱氢制备苯的生产系统

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant