CN112426958A - 一种氨肟化反应分离装置及方法 - Google Patents
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Abstract
一种氨肟化反应分离装置及方法，所述装置包括反应釜，所述反应釜底部的出料口通过循环泵，分别经阀门与外置过滤器组件的浊液进料口和换热器连接，所述外置过滤器组件的浊液出料口均与换热器连接，所述外置过滤器组件上还设有清液出口，所述换热器依次通过膜混合器和微通道混合器与反应釜的进料口连接。本发明还公开了氨肟化反应分离方法。本发明氨肟化反应分离装置及方法中，过氧化氢的有效利用率＞98%，酮的转化率高达100%，以环己酮计反应选择性＞99.8%，以环己酮计环己酮肟收率＞99.2%，酮肟固含量低至0μg/g，能高效的回收利用催化剂，不易堵塞，反冲洗周期长、效果好，能耗低，成本低，适宜于工业化生产。
Description
技术领域
本发明具体涉及一种氨肟化反应分离装置及方法。
背景技术
氨肟化反应是醛酮与氨、过氧化氢在催化剂的作用下生成肟的过程。肟可以参与许多有机化学反应，例如经典的Beckmann重排就是肟为底物，在酸性条件下重排生成酰胺（内酰胺）的产物。然后，由于氨肟化反应必须在催化剂下才能进行，因此，如何能提高原料的利用率、转化率，提高酮的选择性和收率，高效的回收利用催化剂，避免过滤堵塞等问题，成为生产中首要解决的技术问题。
CN210065604U公开了一种氨肟化反应装置，包括反应釜、循环泵、外置过滤机构和冷却器，所述反应釜内部设有内金属膜过滤器，上部连接有进料管，底部连接有循环泵进管，所述循环泵进管连接所述循环泵的进口，所述循环泵的出口连接有循环泵出管，所述循环泵出管上并联设有至少两个外置过滤机构，所述循环泵出管上还设有旁路阀，所述循环泵出管与所述冷却器的进口端相连，所述冷却器的出口端与所述进料管相连；所述外置过滤机构包括通过反应液进管与循环泵出管相连的外金属膜过滤器，所述外金属膜过滤器上部连接有外接管，底部连接有浊液出管，所述浊液出管上设有浊液出口阀且与所述冷却器的进口端相连，所述外接管连接有清液出管分支，所述清液出管分支上设有清液出口阀，所述反应液进管上设有反应液进口阀。但是，由于该反应装置使用的是常规的错流过滤器，过滤效果欠佳，特别是较易堵塞，反冲频率高，膜通量恢复较差，滤芯使用周期短；另外，直接在管路上加料的方式使得过氧化氢的利用率较低，从而导致酮的转化率较低。
CN101747228A公开了一种酮或醛的氨肟化反应，是在催化剂和反应溶剂的存在下，酮或醛、氨和过氧化氢在反应器中进行氨肟化反应，该方法反应浆液经旋液分离器和无机膜或金属烧结管进行多级液-固分离，分离后的钛硅催化剂送回反应器中循环使用。所述氨肟化反应方法作为现有最常规的方法，除了所用常规错流过滤器的过滤效果欠佳、较易堵塞、反冲频率高、膜通量恢复较差、滤芯使用周期短等缺点外，其直接在反应釜加料的方式使得过氧化氢的利用率较低，从而导致酮的转化率较低，且以环己酮计反应选择性和环己酮肟收率均不够高。
综上，针对现有技术存在的上述技术问题，亟待找到一种过氧化氢的有效利用率、酮的转化率、以环己酮计反应选择性和环己酮肟收率高，酮肟固含量低，能高效的回收利用催化剂，不易堵塞，反冲洗周期长、效果好，能耗低，成本低，适宜于工业化生产的氨肟化反应分离装置及方法。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，克服现有技术存在的上述缺陷，提供一种过氧化氢的有效利用率、酮的转化率高，酮肟固含量低，能高效的回收利用催化剂，不易堵塞，反冲洗周期长、效果好，能耗低，成本低，适宜于工业化生产的氨肟化反应分离装置。
本发明进一步所要解决的技术问题是，克服现有技术存在的上述缺陷，提供一种过氧化氢的有效利用率、酮的转化率、以环己酮计反应选择性和环己酮肟收率高，酮肟固含量低，能高效的回收利用催化剂，不易堵塞，能耗低，成本低，适宜于工业化生产的氨肟化反应分离方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案如下：一种氨肟化反应分离装置，包括反应釜，所述反应釜底部的出料口通过循环泵，分别经阀门与外置过滤器组件的浊液进料口和换热器连接，所述外置过滤器组件的浊液出料口均与换热器连接，所述外置过滤器组件上还设有清液出口，所述换热器依次通过膜混合器和微通道混合器与反应釜的进料口连接。
本发明的工作过程如下：
先打开循环泵与换热器之间的阀门，并关闭循环泵与外置过滤器组件之间的阀门，将反应原料分别注入膜混合器和微通道混合器，依次经膜混合器和微通道混合器混合后，由反应釜的进料口进入反应釜与催化剂进行预循环反应，待出料稳定后，关闭循环泵与换热器之间的阀门，并打开循环泵与外置过滤器组件之间的阀门，反应釜中的反应浊液通过反应釜底部的出料口经循环泵，由外置过滤器组件的浊液进料口泵入外置过滤器组件，过滤浊液由外置过滤器组件的浊液出料口经换热器换热，再依次经膜混合器和微通道混合器与反应原料混合后，由反应釜的进料口返回反应釜进行循环反应，外置过滤器组件过滤后的清液由外置过滤器组件的清液出口排出。
优选地，所述反应釜的内部设置有内置过滤器组件，所述内置过滤器组件的上部与反应釜上部的清液出口连接。当反应釜内有内置过滤器组件时，反应原料在反应釜内反应后，经内置过滤器组件过滤，清液由反应釜上部的清液出口排出。
优选地，所述外置过滤器组件由单个或≥2个过滤器单体通过浊液通道的串联、并联或串并联而成。所述通过浊液通道的串联、并联或串并联是指：串联时，第一级过滤器单体的浊液出料口与下一级的浊液进料口串联连接；并联或串并联时，1个或多个串联的第一级过滤器单体之间的浊液进料口并联连接，1个或多个串联的最后一级过滤器单体的浊液出料口并联连接。
优选地，所述外置过滤器组件的滤芯由内至外依次由精密过滤层、过渡层和支撑体层结构组成。
优选地，所述内置过滤器组件的滤芯由外至内依次由精密过滤层、过渡层和支撑体层结构组成。
优选地，所述精密过滤层、过渡层和支撑体层的孔径大小逐渐增大。
优选地，所述精密过滤层的孔径大小为0.05～1.00μm。
优选地，所述过渡层的孔径大小为1～10μm。
优选地，所述过渡层的层数为1～8层。
优选地，所述支撑体层的孔径大小为10～50μm。
优选地，外置过滤器组件中，当精密过滤层为陶瓷膜时，过渡层和支撑体层的材质为陶瓷或金属，当精密过滤层为金属膜时，过渡层和支撑体层的材质均为金属。
优选地，内置过滤器组件中，精密过滤层、过渡层和支撑体层的材质均为金属。
优选地，所述精密过滤层为陶瓷膜时的厚度为0.01～0.05mm。
优选地，所述精密过滤层为金属膜时的厚度为0.1～0.5mm。
优选地，所述过渡层的材质为陶瓷时每层的厚度为0.1～0.5mm。
优选地，所述过渡层的材质为金属时每层的厚度为0.3～0.8mm。
优选地，所述支撑体层的材质为陶瓷或金属时的厚度均为0.5～1.2mm。
优选地，所述外置过滤器组件中过滤器单体的外壳内部平行固接有上管板和下管板，滤芯两端与所述上管板与下管板的管口垂直固定连接。
优选地，当支撑体层的材质为陶瓷时，滤芯与上管板和下管板之间通过垫圈进行密封固接。
优选地，当支撑体层的材质为金属时，滤芯与上管板和下管板之间通过焊接进行密封固接。
优选地，所述上管板和下管板的管口直径与滤芯的外径相匹配。
优选地，所述上管板与下管板的管口垂直相对应并呈阵列分布。
优选地，所述氨肟化反应分离装置还包括反冲罐，所述反冲罐顶部设有氮气进口，反冲补液泵与所述反冲罐下部的进料口连接，所述反冲罐底部的出料口与外置过滤器组件的清液出口连接。
所述反冲罐的工作过程为：每隔一段时间，反冲罐内的压缩氮气（当反冲罐内的氮气不足时，从氮气进口将压缩氮气注入反冲罐中）通过挤压反冲补液泵泵入的反冲液，由外置过滤器组件的清液出口进入外置过滤器组件进行反冲洗。
优选地，所述反应釜的内部设置有搅拌装置。
优选地，所述搅拌装置的驱动端固定连接有驱动电机。
优选地，所述膜混合器所采用的膜为陶瓷膜或金属膜，孔径为0.1～20μm。
优选地，所述膜混合器和微通道混合器上分别设有进料管。
本发明进一步解决其技术问题所采用的技术方案如下：一种氨肟化反应分离的方法，先将环己酮或还有叔丁醇经膜混合器混合，再与氨和过氧化氢经微通道混合器混合后，注入含有催化剂的反应釜中，进行搅拌反应，或还经内置过滤器组件进行内置过滤后排出清液，反应浊液经外置过滤器组件进行外置过滤后，排出清液，过滤浊液再与反应原料依次经膜混合器混合和微通道混合器混合后，循环进行反应。
优选地，所述环己酮、氨、过氧化氢和叔丁醇的摩尔比为1:1.1～1.5:1.1～1.5:0～3。所述过氧化氢的质量分数为27.5～50%，过氧化氢的摩尔数以H2O2计。当叔丁醇不为0时，整个体系为均相反应；当叔丁醇为0时，整个体系为非均相反应。
优选地，所述催化剂的用量相当环己酮、氨、过氧化氢和叔丁醇总质量的2～6%。
优选地，所述催化剂为钛硅催化剂。
优选地，所述搅拌反应的温度为80～90℃，压力为0.2～0.4MPa，转速为40～80r/min，反应停留时间为50～80min。
优选地，所述膜混合器混合的流速为1.0～5.0m/s。主要作用是强化传质，促进物料的充分混合。
优选地，所述膜混合器采用陶瓷膜时的膜通量为0.3～1.5m3/m2·h。
优选地，所述膜混合器采用金属膜时的膜通量为0.1～0.5m3/m2·h。
在所述混合流速和膜通量下，更有利于环己酮和叔丁醇与过滤浊液混合均匀，更有利于后续混合。
优选地，所述微通道混合器混合的流速为3.0～6.0m/s。主要作用是强化传质，促进物料的充分混合。在所述膜通量下，更有利于氨、过氧化氢与环己酮、叔丁醇和过滤浊液的混合物混合均匀，特别有利于提高过氧化氢的利用率。
优选地，所述外置过滤器组件的膜面流速为2.0～8.0m/s。在所述流速下在保证清液产出率的同时，保证清液具有极低的固含量。
优选地，当反应釜中设有内置过滤器组件时，内置过滤器组件排出的清液相当于系统排出总清液质量的30～70%。限定所述比例更有利于保持系统稳定运行，并保证目标产物的转化率与质量。
优选地，当滤前与滤后的压差＞0.1MPa时，用反冲液对外置过滤器组件进行反冲洗。
优选地，所述反冲液为过滤后清液或叔丁醇。
优选地，所述反冲洗的压力为1.0～1.2MPa。
优选地，所述反冲洗的周期为3～120min（更优选5～50min），每次反冲的时间为5～30s（更优选6～20s）。
本发明的有益效果如下：本发明氨肟化反应分离装置及方法中，过氧化氢的有效利用率＞98%，酮的转化率高达100%，以环己酮计反应选择性＞99.8%，以环己酮计环己酮肟收率＞99.2%，酮肟固含量低至0μg/g，能高效的回收利用催化剂，不易堵塞，反冲洗周期可长达120min，经100次反冲洗后，膜通量仍可恢复至全新膜通量的99.9%以上，能耗低，成本低，适宜于工业化生产。
附图说明
图1是本发明实施例1、2一种氨肟化反应分离装置的结构示意图（无内置过滤器组件）；
图2是本发明实施例3、4一种氨肟化反应分离装置的结构示意图（有内置过滤器组件）；
图3是本发明实施例1～4一种氨肟化反应分离装置的外置过滤器组件中过滤器单体的结构示意图；
图4是本发明实施例1～4一种氨肟化反应分离装置的外置过滤器组件中过滤器单体的上管板示意图；
图5是本发明实施例1～4一种氨肟化反应分离装置的外置过滤器组件中过滤器单体的横截面示意图；
图6是本发明实施例1～4一种氨肟化反应分离装置的外置过滤器组件中过滤器单体滤芯的横截面示意图；
图7是本发明实施例3、4一种氨肟化反应分离装置的内置过滤器组件滤芯的横截面示意图。
具体实施方式
下面结合实施例和附图对本发明作进一步说明。
本发明实施例所使用的过氧化氢的质量分数为30%；本发明实施例所使用的原料或化学试剂，如无特殊说明，均通过常规商业途径获得。
一种氨肟化反应分离装置实施例1、2
如图1、3～6所示，一种氨肟化反应分离装置，包括反应釜1，所述反应釜1底部的出料口1-1通过循环泵2，分别经阀门3与外置过滤器组件4的浊液进料口4-1和换热器5连接，所述外置过滤器组件4的浊液出料口4-2均与换热器5连接，所述外置过滤器组件4上还设有清液出口4-3，所述换热器5依次通过膜混合器6和微通道混合器7与反应釜1的进料口1-2连接；所述外置过滤器组件4由4个过滤器单体4-4通过浊液通道两两串并联而成；所述外置过滤器组件4的滤芯4-4-5由内至外依次由陶瓷膜精密过滤层4-4-5-1、陶瓷过渡层4-4-5-2和陶瓷支撑体层4-4-5-3结构组成；所述陶瓷膜精密过滤层4-4-5-1的孔径大小为0.2μm；所述陶瓷膜精密过滤层4-4-5-1的厚度为0.04mm；所述陶瓷过渡层4-4-5-2的孔径大小为2μm；所述陶瓷过渡层4-4-5-2的层数为6层；所述陶瓷过渡层4-4-5-2每层的厚度为0.3mm；所述陶瓷支撑体层4-4-5-3的孔径大小为20μm；所述陶瓷支撑体层4-4-5-3的厚度为1.2mm；所述外置过滤器组件4中过滤器单体4-4的外壳4-4-1内部平行固接有上管板4-4-2和下管板4-4-3，滤芯4-4-5两端与所述上管板4-4-2与下管板4-4-3的管口4-4-4垂直固定连接；滤芯4-4-5与上管板4-4-2和下管板4-4-3之间通过垫圈进行密封固接；所述上管板4-4-2和下管板4-4-3的管口4-4-4直径与滤芯4-4-5的外径相匹配；所述上管板4-4-2与下管板4-4-3的管口4-4-4垂直相对应并呈阵列分布；所述氨肟化反应分离装置还包括反冲罐8，所述反冲罐8顶部设有氮气进口8-1，反冲补液泵8-2与所述反冲罐8下部的进料口8-3连接，所述反冲罐8底部的出料口8-4与外置过滤器组件4的清液出口4-3连接；所述反应釜1的内部设置有搅拌装置1-5；所述搅拌装置1-5的驱动端固定连接有驱动电机1-5-1；所述膜混合器6所采用的膜为陶瓷膜，孔径为1μm；所述膜混合器6和微通道混合器7上分别设有进料管6-1、7-1。
本发明氨肟化反应分离装置的工作过程如下：
先打开循环泵2与换热器5之间的阀门3，并关闭循环泵2与外置过滤器组件4之间的阀门3，将反应原料分别注入膜混合器6和微通道混合器7，依次经膜混合器6和微通道混合器7混合后，由反应釜1的进料口1-2进入反应釜1与催化剂进行预循环反应，待出料稳定后，关闭循环泵2与换热器5之间的阀门3，并打开循环泵2与外置过滤器组件4之间的阀门3，反应釜1中的反应浊液通过反应釜1底部的出料口1-1经循环泵2，由外置过滤器组件4的浊液进料口4-1泵入外置过滤器组件4，过滤浊液由外置过滤器组件4的浊液出料口4-2经换热器5换热，再依次经膜混合器6和微通道混合器7与反应原料混合后，由反应釜1的进料口1-2返回反应釜1进行循环反应，外置过滤器组件4过滤后的清液由外置过滤器组件4的清液出口4-3排出。
所述反冲罐的工作过程为：每隔一段时间，反冲罐8内的压缩氮气（当反冲罐8内的氮气不足时，从氮气进口8-1将压缩氮气注入反冲罐8中）通过挤压反冲补液泵8-2泵入的反冲液，由外置过滤器组件4的清液出口4-3进入外置过滤器组件4进行反冲洗。
一种氨肟化反应分离装置实施例3、4
如图2～7所示，一种氨肟化反应分离装置，包括反应釜1，所述反应釜1底部的出料口1-1通过循环泵2，分别经阀门3与外置过滤器组件4的浊液进料口4-1和换热器5连接，所述外置过滤器组件4的浊液出料口4-2均与换热器5连接，所述外置过滤器组件4上还设有清液出口4-3，所述换热器5依次通过膜混合器6和微通道混合器7与反应釜1的进料口1-2连接；所述反应釜1的内部设置有内置过滤器组件1-3，所述内置过滤器组件1-3的上部与反应釜1上部的清液出口1-4连接；所述外置过滤器组件4由4个过滤器单体4-4通过浊液通道两两串并联而成；所述外置过滤器组件4的滤芯4-4-5由内至外依次由金属膜精密过滤层4-4-5-1、金属过渡层4-4-5-2和金属支撑体层4-4-5-3结构组成；所述内置过滤器组件1-3的滤芯1-3-1由外至内依次由金属膜精密过滤层1-3-1-1、金属过渡层1-3-1-2和金属支撑体层1-3-1-3结构组成；所述金属膜精密过滤层4-4-5-1、1-3-1-1的孔径大小为0.6μm；所述金属膜精密过滤层4-4-5-1、1-3-1-1的厚度为0.25mm；所述金属过渡层4-4-5-2、1-3-1-2的孔径大小为8μm；所述金属过渡层4-4-5-2、1-3-1-2的层数为3层；所述金属过渡层4-4-5-2、1-3-1-2每层的厚度为0.4mm；所述金属支撑体层4-4-5-3、1-3-1-3的孔径大小为40μm；所述金属支撑体层4-4-5-3、1-3-1-3的厚度为1.0mm；所述外置过滤器组件4中过滤器单体4-4的外壳4-4-1内部平行固接有上管板4-4-2和下管板4-4-3，滤芯4-4-5两端与所述上管板4-4-2与下管板4-4-3的管口4-4-4垂直固定连接；滤芯4-4-5与上管板4-4-2和下管板4-4-3之间通过焊接进行密封固接；所述上管板4-4-2和下管板4-4-3的管口4-4-4直径与滤芯4-4-5的外径相匹配；所述上管板4-4-2与下管板4-4-3的管口4-4-4垂直相对应并呈阵列分布；所述氨肟化反应分离装置还包括反冲罐8，所述反冲罐8顶部设有氮气进口8-1，反冲补液泵8-2与所述反冲罐8下部的进料口8-3连接，所述反冲罐8底部的出料口8-4与外置过滤器组件4的清液出口4-3连接；所述反应釜1的内部设置有搅拌装置1-5；所述搅拌装置1-5的驱动端固定连接有驱动电机1-5-1；所述膜混合器6所采用的膜为金属膜，孔径为10μm；所述膜混合器6和微通道混合器7上分别设有进料管6-1、7-1。
本发明氨肟化反应分离装置的工作过程如下：
先打开循环泵2与换热器5之间的阀门3，并关闭循环泵2与外置过滤器组件4之间的阀门3，将反应原料分别注入膜混合器6和微通道混合器7，依次经膜混合器6和微通道混合器7混合后，由反应釜1的进料口1-2进入反应釜1与催化剂进行预循环反应，待出料稳定后，关闭循环泵2与换热器5之间的阀门3，并打开循环泵2与外置过滤器组件4之间的阀门3，反应釜1中的反应浊液通过反应釜1底部的出料口1-1经循环泵2，由外置过滤器组件4的浊液进料口4-1泵入外置过滤器组件4，过滤浊液由外置过滤器组件4的浊液出料口4-2经换热器5换热，再依次经膜混合器6和微通道混合器7与反应原料混合后，由反应釜1的进料口1-2返回反应釜1进行循环反应，外置过滤器组件4过滤后的清液由外置过滤器组件4的清液出口4-3排出；反应原料在反应釜1内反应后，经内置过滤器组件1-3过滤，清液由反应釜1上部的清液出口1-4排出。
所述反冲罐的工作过程为：每隔一段时间，反冲罐8内的压缩氮气（当反冲罐8内的氮气不足时，从氮气进口8-1将压缩氮气注入反冲罐8中）通过挤压反冲补液泵8-2泵入的反冲液，由外置过滤器组件4的清液出口4-3进入外置过滤器组件4进行反冲洗。
一种氨肟化反应分离方法实施例1
如图1所示，先将环己酮经膜混合器6混合，再与氨和过氧化氢经微通道混合器7混合后，注入含有钛硅催化剂的反应釜1中，在80℃、0.2MPa、80r/min下，进行搅拌反应，反应停留时间为80min，反应浊液经外置过滤器组件4进行外置过滤后，排出清液，过滤浊液再与反应原料依次经膜混合器混合6和微通道混合器7混合后，循环进行反应；所述环己酮、氨、过氧化氢的摩尔比为1:1.2:1.2；所述钛硅催化剂的用量相当环己酮、氨和过氧化氢总质量的3%；所述膜混合器6混合的流速为2.0m/s；所述膜混合器6的膜通量为1.2m3/m2·h；所述微通道混合器7混合的流速为3.0m/s；所述外置过滤器组件4的膜面流速为4.0m/s。
当滤前与滤后的压差＞0.12MPa时，用反冲液对外置过滤器组件4进行反冲洗；所述反冲液为过滤后清液；所述反冲洗的压力为1.0MPa；所述反冲洗的周期为10min，每次反冲的时间为8s。经100次反冲洗后，膜通量可恢复至全新膜通量的99.92%。
本发明实施例过氧化氢的有效利用率为98.6%，酮的转化率高达100%，以环己酮计反应选择性为99.85%，以环己酮计环己酮肟收率为99.4%，酮肟固含量为0μg/g，能高效的回收利用催化剂，不易堵塞，能耗低，成本低，适宜于工业化生产。
一种氨肟化反应分离方法实施例2
如图1所示，先将环己酮和叔丁醇经膜混合器6混合，再与氨和过氧化氢经微通道混合器7混合后，注入含有钛硅催化剂的反应釜1中，在85℃、0.3MPa、60r/min下，进行搅拌反应，反应停留时间为70min，反应浊液经外置过滤器组件4进行外置过滤后，排出清液，过滤浊液再与反应原料依次经膜混合器混合6和微通道混合器7混合后，循环进行反应；所述环己酮、氨、过氧化氢、叔丁醇的摩尔比为1:1.1:1.1:1；所述钛硅催化剂的用量相当环己酮、氨、过氧化氢和叔丁醇总质量的4%；所述膜混合器6混合的流速为3.0m/s；所述膜混合器6的膜通量为0.8m3/m2·h；所述微通道混合器7混合的流速为4.0m/s；所述外置过滤器组件4的膜面流速为6.0m/s。
当滤前与滤后的压差＞0.11MPa时，用反冲液对外置过滤器组件4进行反冲洗；所述反冲液为叔丁醇；所述反冲洗的压力为1.1MPa；所述反冲洗的周期为12min，每次反冲的时间为9s。经100次反冲洗后，膜通量可恢复至全新膜通量的99.94%。
本发明实施例过氧化氢的有效利用率为99.4%，酮的转化率高达100%，以环己酮计反应选择性为99.90%，以环己酮计环己酮肟收率为99.7%，酮肟固含量为0μg/g，能高效的回收利用催化剂，不易堵塞，能耗低，成本低，适宜于工业化生产。
一种氨肟化反应分离方法实施例3
如图2所示，先将环己酮和叔丁醇经膜混合器6混合，再与氨和过氧化氢经微通道混合器7混合后，注入含有钛硅催化剂的反应釜1中，在90℃、0.2MPa、40r/min下，进行搅拌反应，反应停留时间为60min，经内置过滤器组件1-3进行内置过滤后排出清液，反应浊液经外置过滤器组件4进行外置过滤后，排出清液，过滤浊液再与反应原料依次经膜混合器混合6和微通道混合器7混合后，循环进行反应；所述环己酮、氨、过氧化氢、叔丁醇的摩尔比为1:1.15:1.15:1；所述钛硅催化剂的用量相当环己酮、氨、过氧化氢和叔丁醇总质量的5%；所述膜混合器6混合的流速为4.0m/s；所述膜混合器6的膜通量为0.4m3/m2·h；所述微通道混合器7混合的流速为5.0m/s；所述外置过滤器组件4的膜面流速为8.0m/s；内置过滤器组件1-3排出的清液相当于系统排出总清液质量的40%。
当滤前与滤后的压差＞0.12MPa时，用反冲液对外置过滤器组件4进行反冲洗；所述反冲液为叔丁醇；所述反冲洗的压力为1.2MPa；所述反冲洗的周期为15min，每次反冲的时间为12s。经100次反冲洗后，膜通量可恢复至全新膜通量的99.91%。
本发明实施例过氧化氢的有效利用率为98.8%，酮的转化率高达100%，以环己酮计反应选择性为99.82%，以环己酮计环己酮肟收率为99.5%，酮肟固含量为0μg/g，能高效的回收利用催化剂，不易堵塞，能耗低，成本低，适宜于工业化生产。
一种氨肟化反应分离方法实施例4
如图2所示，先将环己酮经膜混合器6混合，再与氨和过氧化氢经微通道混合器7混合后，注入含有钛硅催化剂的反应釜1中，在82℃、0.35MPa、70r/min下，进行搅拌反应，反应停留时间为75min，经内置过滤器组件1-3进行内置过滤后排出清液，反应浊液经外置过滤器组件4进行外置过滤后，排出清液，过滤浊液再与反应原料依次经膜混合器混合6和微通道混合器7混合后，循环进行反应；所述环己酮、氨、过氧化氢的摩尔比为1:1.12:1.12；所述钛硅催化剂的用量相当环己酮、氨和过氧化氢总质量的4.5%；所述膜混合器6混合的流速为3.5m/s；所述膜混合器6的膜通量为0.2m3/m2·h；所述微通道混合器7混合的流速为4.5m/s；所述外置过滤器组件4的膜面流速为7.0m/s；内置过滤器组件1-3排出的清液相当于系统排出总清液质量的60%。
当滤前与滤后的压差＞0.11MPa时，用反冲液对外置过滤器组件4进行反冲洗；所述反冲液为过滤后清液；所述反冲洗的压力为1.1MPa；所述反冲洗的周期为6min，每次反冲的时间为10s。经100次反冲洗后，膜通量可恢复至全新膜通量的99.93%。
本发明实施例过氧化氢的有效利用率为99.2%，酮的转化率高达100%，以环己酮计反应选择性为99.83%，以环己酮计环己酮肟收率为99.3%，酮肟固含量为0μg/g，能高效的回收利用催化剂，不易堵塞，能耗低，成本低，适宜于工业化生产。
Claims (9)
1.一种氨肟化反应分离装置，包括反应釜，其特征在于：所述反应釜底部的出料口通过循环泵，分别经阀门与外置过滤器组件的浊液进料口和换热器连接，所述外置过滤器组件的浊液出料口均与换热器连接，所述外置过滤器组件上还设有清液出口，所述换热器依次通过膜混合器和微通道混合器与反应釜的进料口连接。
2.根据权利要求1所述氨肟化反应分离装置，其特征在于：所述反应釜的内部设置有内置过滤器组件，所述内置过滤器组件的上部与反应釜上部的清液出口连接；所述外置过滤器组件由单个或≥2个过滤器单体通过浊液通道的串联、并联或串并联而成；所述外置过滤器组件的滤芯由内至外依次由精密过滤层、过渡层和支撑体层结构组成；所述内置过滤器组件的滤芯由外至内依次由精密过滤层、过渡层和支撑体层结构组成；所述精密过滤层、过渡层和支撑体层的孔径大小逐渐增大；所述精密过滤层的孔径大小为0.05～1.00μm；所述过渡层的孔径大小为1～10μm；所述过渡层的层数为1～8层；所述支撑体层的孔径大小为10～50μm；外置过滤器组件中，当精密过滤层为陶瓷膜时，过渡层和支撑体层的材质为陶瓷或金属，当精密过滤层为金属膜时，过渡层和支撑体层的材质均为金属；内置过滤器组件中，精密过滤层、过渡层和支撑体层的材质均为金属；所述精密过滤层为陶瓷膜时的厚度为0.01～0.05mm；所述精密过滤层为金属膜时的厚度为0.1～0.5mm；所述过渡层的材质为陶瓷时每层的厚度为0.1～0.5mm；所述过渡层的材质为金属时每层的厚度为0.3～0.8mm；所述支撑体层的材质为陶瓷或金属时的厚度均为0.5～1.2mm。
3.根据权利要求1或2所述氨肟化反应分离装置，其特征在于：所述外置过滤器组件中过滤器单体的外壳内部平行固接有上管板和下管板，滤芯两端与所述上管板与下管板的管口垂直固定连接；当支撑体层的材质为陶瓷时，滤芯与上管板和下管板之间通过垫圈进行密封固接；当支撑体层的材质为金属时，滤芯与上管板和下管板之间通过焊接进行密封固接；所述上管板和下管板的管口直径与滤芯的外径相匹配；所述上管板与下管板的管口垂直相对应并呈阵列分布。
4.根据权利要求1～3之一所述氨肟化反应分离装置，其特征在于：还包括反冲罐，所述反冲罐顶部设有氮气进口，反冲补液泵与所述反冲罐下部的进料口连接，所述反冲罐底部的出料口与外置过滤器组件的清液出口连接。
5.根据权利要求1～4之一所述氨肟化反应分离装置，其特征在于：所述反应釜的内部设置有搅拌装置；所述搅拌装置的驱动端固定连接有驱动电机；所述膜混合器所采用的膜为陶瓷膜或金属膜，孔径为0.1～20μm；所述膜混合器和微通道混合器上分别设有进料管。
6.一种用权利要求1～5之一所述装置进行氨肟化反应分离的方法，其特征在于：先将环己酮或还有叔丁醇经膜混合器混合，再与氨和过氧化氢经微通道混合器混合后，注入含有催化剂的反应釜中，进行搅拌反应，或还经内置过滤器组件进行内置过滤后排出清液，反应浊液经外置过滤器组件进行外置过滤后，排出清液，过滤浊液再与反应原料依次经膜混合器混合和微通道混合器混合后，循环进行反应。
7.根据权利要求6所述氨肟化反应分离方法，其特征在于：所述环己酮、氨、过氧化氢和叔丁醇的摩尔比为1:1.1～1.5:1.1～1.5:0～3；所述催化剂的用量相当环己酮、氨、过氧化氢和叔丁醇总质量的2～6%；所述催化剂为钛硅催化剂；所述搅拌反应的温度为80～90℃，压力为0.2～0.4MPa，转速为40～80r/min，反应停留时间为50～80min。
8.根据权利要求6或7所述氨肟化反应分离方法，其特征在于：所述膜混合器混合的流速为1.0～5.0m/s；所述膜混合器采用陶瓷膜时的膜通量为0.3～1.5m3/m2·h；所述膜混合器采用金属膜时的膜通量为0.1～0.5m3/m2·h；所述微通道混合器混合的流速为3.0～6.0m/s；所述外置过滤器组件的膜面流速为2.0～8.0m/s；当反应釜中设有内置过滤器组件时，内置过滤器组件排出的清液相当于系统排出总清液质量的30～70%。
9.根据权利要求6～8之一所述氨肟化反应分离方法，其特征在于：当滤前与滤后的压差＞0.1MPa时，用反冲液对外置过滤器组件进行反冲洗；所述反冲液为过滤后清液或叔丁醇；所述反冲洗的压力为1.0～1.2MPa；所述反冲洗的周期为3～120min，每次反冲的时间为5～30s。
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