CN112457165A - 一种烯丙醇加氢制备1，4-丁二醇的强化系统及工艺 - Google Patents
一种烯丙醇加氢制备1，4-丁二醇的强化系统及工艺 Download PDFInfo
- Publication number
- CN112457165A CN112457165A CN201910840470.1A CN201910840470A CN112457165A CN 112457165 A CN112457165 A CN 112457165A CN 201910840470 A CN201910840470 A CN 201910840470A CN 112457165 A CN112457165 A CN 112457165A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- reaction
- liquid
- micro
- hydrogenation reaction
- butanediol
- 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.)
- Pending
Links
- 238000005984 hydrogenation reaction Methods 0.000 title claims abstract description 120
- WERYXYBDKMZEQL-UHFFFAOYSA-N butane-1,4-diol Chemical compound OCCCCO WERYXYBDKMZEQL-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 102
- XXROGKLTLUQVRX-UHFFFAOYSA-N allyl alcohol Chemical compound OCC=C XXROGKLTLUQVRX-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 50
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 8
- 230000003014 reinforcing effect Effects 0.000 title description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 91
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 claims abstract description 47
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims abstract description 28
- 239000012495 reaction gas Substances 0.000 claims abstract description 24
- 238000005728 strengthening Methods 0.000 claims abstract description 24
- 230000008859 change Effects 0.000 claims abstract description 7
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 87
- LRHPLDYGYMQRHN-UHFFFAOYSA-N Butanol Natural products CCCCO LRHPLDYGYMQRHN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 35
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 32
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims description 32
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims description 32
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 claims description 29
- 239000000047 product Substances 0.000 claims description 29
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 28
- BDDWSAASCFBVBK-UHFFFAOYSA-N rhodium;triphenylphosphane Chemical compound [Rh].C1=CC=CC=C1P(C=1C=CC=CC=1)C1=CC=CC=C1 BDDWSAASCFBVBK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 15
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 claims description 14
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 14
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims description 14
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 claims description 13
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 7
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 6
- 238000000605 extraction Methods 0.000 claims description 5
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 5
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229910002091 carbon monoxide Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 238000007789 sealing Methods 0.000 claims description 4
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 claims description 3
- 238000003860 storage Methods 0.000 claims description 3
- 210000001503 joint Anatomy 0.000 claims description 2
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 abstract description 7
- 238000013473 artificial intelligence Methods 0.000 abstract 1
- 241000232299 Ralstonia Species 0.000 description 11
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 5
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 5
- NBBJYMSMWIIQGU-UHFFFAOYSA-N Propionic aldehyde Chemical compound CCC=O NBBJYMSMWIIQGU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- WYURNTSHIVDZCO-UHFFFAOYSA-N Tetrahydrofuran Chemical compound C1CCOC1 WYURNTSHIVDZCO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- BDERNNFJNOPAEC-UHFFFAOYSA-N propan-1-ol Chemical compound CCCO BDERNNFJNOPAEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 description 3
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- JTMCAHGCWBGWRV-UHFFFAOYSA-N 3-hydroxy-2-methylpropanal Chemical compound OCC(C)C=O JTMCAHGCWBGWRV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000009471 action Effects 0.000 description 2
- ZTQSAGDEMFDKMZ-UHFFFAOYSA-N butyric aldehyde Natural products CCCC=O ZTQSAGDEMFDKMZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000006555 catalytic reaction Methods 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 description 2
- -1 polybutylene terephthalate Polymers 0.000 description 2
- 229920001707 polybutylene terephthalate Polymers 0.000 description 2
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 2
- YLQBMQCUIZJEEH-UHFFFAOYSA-N tetrahydrofuran Natural products C=1C=COC=1 YLQBMQCUIZJEEH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- YEJRWHAVMIAJKC-UHFFFAOYSA-N 4-Butyrolactone Chemical compound O=C1CCCO1 YEJRWHAVMIAJKC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 208000012322 Raynaud phenomenon Diseases 0.000 description 1
- 230000004075 alteration Effects 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 238000010924 continuous production Methods 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 1
- 239000003814 drug Substances 0.000 description 1
- 238000009713 electroplating Methods 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 239000012847 fine chemical Substances 0.000 description 1
- 238000013467 fragmentation Methods 0.000 description 1
- 238000006062 fragmentation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 239000002101 nanobubble Substances 0.000 description 1
- 239000003973 paint Substances 0.000 description 1
- 239000004014 plasticizer Substances 0.000 description 1
- 229920005749 polyurethane resin Polymers 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 1
- 239000004753 textile Substances 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
- C07C29/00—Preparation of compounds having hydroxy or O-metal groups bound to a carbon atom not belonging to a six-membered aromatic ring
- C07C29/56—Preparation of compounds having hydroxy or O-metal groups bound to a carbon atom not belonging to a six-membered aromatic ring by isomerisation
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
- C07C29/00—Preparation of compounds having hydroxy or O-metal groups bound to a carbon atom not belonging to a six-membered aromatic ring
- C07C29/36—Preparation of compounds having hydroxy or O-metal groups bound to a carbon atom not belonging to a six-membered aromatic ring increasing the number of carbon atoms by reactions with formation of hydroxy groups, which may occur via intermediates being derivatives of hydroxy, e.g. O-metal
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
Abstract
本发明涉及1，4‑丁二醇制备领域，提供了一种烯丙醇加氢制备1，4‑丁二醇的强化系统，包括一级加氢反应釜、二级加氢反应釜、产物分离机构及微界面发生器；微界面发生器包括界面发生机构和界面破碎机构。借此，本发明通过在两级加氢反应釜之间设置产物分离机构和微界面发生器；提高了有效成分的分离纯度，并且实现了有效成分与反应气体预混合，并且将反应气在有效成分中形成的气泡破碎为微米级气泡；提高了反应效率。并通过人工智能方式自动检测强化系统的运行参数，并根据参数的变化及时作出调整维持系统的正常运行。提高了系统的自动化程度及运行的稳定。本发明还提供了一种基于该强化系统的1，4‑丁二醇的制备工艺。
Description
技术领域
本发明属于1，4-丁二醇制备技术领域，尤其涉及一种烯丙醇加氢制备1，4-丁二醇的强化系统。
背景技术
1，4-丁二醇(简称BDO)是一种重要的有机和精细化工原料，它被广泛应用于医药、化工、纺织、造纸、汽车和日用化工等领域。由BDO可以生产四氢呋喃(THF)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、γ-丁内脂(GBL)和聚氨酯树脂(PU Resin)、涂料和增塑剂等，以及作为溶剂和电镀行业的增亮剂等。
目前，加氢反应设备有多种，如专利号CN201493100U、CN204973910U及CN205586965U，均公开了加氢反应装置。然而这些装置均采用传统反应方式，反应速率难以有太大提高，影响了1，4-丁二醇的制备工艺的升级。
综上可知，现有技术在实际使用上显然存在不便与缺陷，所以有必要加以改进。
发明内容
针对上述的缺陷，本发明的目的在于提供一种烯丙醇加氢制备1，4-丁二醇的强化系统，通过在两级加氢反应釜之间设置产物分离机构和微界面发生器；提高了有效成分的分离纯度，并且实现了有效成分与反应气体预混合，并且将反应气在有效成分中形成的气泡破碎为微米级气泡；提高了反应效率。还设置了控制单元，用以自动检测强化系统的运行参数，并根据参数的变化及时作出调整维持系统的正常运行。提高了系统的自动化程度及运行的稳定。
为了实现上述目的，本发明提供一种烯丙醇加氢制备1，4-丁二醇的强化系统，包括一级加氢反应釜和二级加氢反应釜；
还包括：
产物分离机构，与所述一级加氢反应釜的出料口相连接，并且将一级加氢反应釜的反应产物中的有效成分分离出来；
微界面发生器，与所述产物分离机构相连接，将分离出的有效成分与反应气体预混合，并且将反应气在有效成分中形成的气泡破碎为直径≥1μm，且＜1mm的微气泡；并将产生的微气泡送入二级加氢反应釜；
所述微界面发生器包括界面发生机构和界面破碎机构；
具体的：
界面发生机构，连接所述产物分离机构，并将分离出的有效成分与反应气体预混合；
界面破碎机构，将混入有效成分中的反应气破碎为直径≥1μm，且＜1mm的微气泡，并将产生的微气泡送入二级加氢反应釜；
所述强化系统还设置了用于自动检测强化系统的反应参数，并根据参数的变化及时作出调整维持系统的正常运行的智能控制单元；
所述智能控制装置单元包括：
策略设置单元，用于设置反应参数的范围以及学习策略，所述反应参数至少包括第一反应参数及第二反应参数；
参数控制单元，用于按照预设策略及反应参数的范围，控制一级加氢反应釜及二级加氢反应釜的反应参数；
模型设置单元，用于建立反应参数及目标物参数的关联模型。
根据本发明的烯丙醇加氢制备1，4-丁二醇的强化系统，所述产物分离机构包括，相互连接的产物分离器和静置分离罐；产物分离器连接一级加氢反应釜的出料口，内部设有用于将一级加氢反应釜的反应产物与萃取液混合的搅拌器。
根据本发明的烯丙醇加氢制备1，4-丁二醇的强化系统，所述一级加氢反应釜与二级加氢反应釜的物料进口处均设置有流量控制阀；还设有温度传感器和压力传感器。
根据本发明的烯丙醇加氢制备1，4-丁二醇的强化系统，所述界面发生机构包括气液混合筒，气液混合筒的两端分别与前端盖和后端盖密封连接，前端盖和后端盖还分别连接暂存罐和加压泵；气液混合筒内还设有可自由转动的叶轮。
根据本发明的烯丙醇加氢制备1，4-丁二醇的强化系统，所述叶轮包括叶柱，叶柱上均匀环设大叶片；叶柱穿设转动轴，转动轴的两端分别转动连接前端盖和后端盖；前端盖上还设有进气阀。
根据本发明的烯丙醇加氢制备1，4-丁二醇的强化系统，所述界面破碎机构包括外壳以及与外壳两端连接的进液管和出液管；外壳内固定至少一破碎单元；所述破碎单元的两端分别连通进液管和出液管；所述破碎单元包括两个出口相互连接的气泡发生单元；进液管和出液管分别连接加压泵和进液管。
根据本发明的烯丙醇加氢制备1，4-丁二醇的强化系统，所述气泡发生单元，包括相互插接的基盘和盖盘以及二者之间形成的气穴；基盘上设有与其周边平齐的环形凸台；环形凸台围设的中心区域开有通液孔，其他区域设有若干第一气穴孔；通液孔和与其相邻的第一气穴孔之间以及相邻的第一气穴孔之间均形成第一凸台；盖盘的中心区域设有阻液孔；阻液孔的周围设有若干第二气穴孔；阻液孔和与其相邻的第二气穴孔之间以及相邻的第二气穴孔之间均形成第二凸台；
第一气穴孔、第二凸台、第一凸台和第二气穴孔依次交错对接并形成气穴；
环形凸台的内侧面与盖盘的外侧面之间形成出口。
本发明还提供了一种基于所述强化系统的1，4-丁二醇的制备工艺，所述如下步骤：
步骤1：一次加氢反应；
烯丙醇与氢气及一氧化碳催化反应；反应温度为：50～80℃，反应压力为：0.05～0.5MPa；
步骤2：对步骤1的反应产物进行分离处理，得到γ-羟基丁醇；
步骤3：γ-羟基丁醇与氢气进行微化处理；
γ-羟基丁醇与氢气在微界面发生器3中预混合，并且氢气在γ-羟基丁醇中形成的气泡破碎为直径≥1μm，且＜1mm的微气泡；
步骤4：二次加氢反应；
微化处理后的γ-羟基丁醇与氢气进入二级加氢反应釜2，催化反应生成1，4一丁二醇；反应温度为：80～120℃。
根据本发明的基于所述强化系统的1，4-丁二醇的制备工艺，所述步骤1中的催化剂为三苯膦络合铑。
根据本发明的基于所述强化系统的1，4-丁二醇的制备工艺，所述步骤1中的催化剂为瑞氏镍。
本发明通过的目的在于提供一种烯丙醇加氢制备1，4-丁二醇的强化系统，通过在两级加氢反应釜之间设置产物分离机构和微界面发生器；提高了有效成分的分离纯度，并且实现了有效成分与反应气体预混合，并且将反应气在有效成分中形成的气泡破碎为微米级气泡；提高了反应效率。还设置了控制单元，用以自动检测强化系统的运行参数，并根据参数的变化及时作出调整维持系统的正常运行。提高了系统的自动化程度及运行的稳定。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是图1中的局部结构示意图；
图3是图1中的局部结构示意图；；
图4是本发明的微界面发生器的结构示意图；
图5是本发明的界面发生机构的结构示意图；
图6是图5中叶轮的结构示意图；
图7是本发明的界面破碎机构的结构示意图；
图8是本发明的气泡发生单元的结构示意图；
图9是本发明的破碎单元的结构示意图；
图10是本发明的气泡发生单元的基盘的结构示意图；
图11是本发明的气泡发生单元的盖盘的结构示意图；
图12是图10的右视图；
图13是图11的左视图；
图14是本发明的破碎单元的工作原理图；
图中：1-一级加氢反应釜，11-流量控制阀，12-温度传感器，13-压力传感器；2-二级加氢反应釜，3-微界面发生器，4-界面发生机构，41-加压泵，42-前端盖，43-添料阀，44-转动轴，45-叶轮，451-大叶片，452-叶柱，453-小叶片；46-气液混合筒，47-后端盖，48-进气阀；5-产物分离器，51-电子液位计，52-废液泵；6-静置分离罐，61-废液排放管；7-界面破碎机构，71-进液管，72-外壳，73-出液管，74-气泡；8-破碎单元，81-出口，82-基盘，83-通液孔，84-气穴，85-第一凸台，86-第一气穴，87-销孔，88-环形凸台；9-盖盘，91-阻液孔，92-第二气穴孔，93-第二凸台，94-定位销，95-外侧面。
具体实施方式
下面参照附图来描述本发明的优选实施方式。本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用于解释本发明的技术原理，并非在限制本发明的保护范围。
需要说明的是，在本发明的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所述装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，还需要说明的是，在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
参见图1，本发明提供了一种烯丙醇加氢制备1，4-丁二醇的强化系统，包括一级加氢反应釜1和二级加氢反应釜2；
还包括：
产物分离机构，与一级加氢反应釜1的出料口相连接，并且将一级加氢反应釜1的反应产物中的有效成分分离出来；
微界面发生器3，与产物分离机构相连接，将分离出的有效成分与反应气体预混合，并且将反应气在有效成分中形成的气泡破碎为直径≥1μm，且＜1mm的微气泡；并将产生的微气泡送入二级加氢反应釜2；
本发明还设置智能控制单元(图中未标出)，用以自动检测强化系统的运行参数，并根据参数的变化及时作出调整维持系统的正常运行。
本发明的一级加氢反应釜1与二级加氢反应釜2选用公知的并适用于1，4-丁二醇生产的加氢反应装置。其规格和型号由本领域技术人员根据生产设计规模选定。
更好的，参见图2，一级加氢反应釜1与二级加氢反应釜2的物料进口处均设置有流量控制阀11；还设有温度传感器12和压力传感器13。流量控制阀11、温度传感器12和压力传感器13均连接智能控制单元。
更好的，本发明的智能控制装置单元包括：
策略设置单元，用于设置反应参数的范围以及学习策略，所述反应参数至少包括第一反应参数及第二反应参数；
参数控制单元，用于按照预设策略及反应参数的范围，控制一级加氢反应釜及二级加氢反应釜的反应参数；
模型设置单元，用于建立反应参数及目标物参数的关联模型。
学习策略包括：从第一反应参数范围及第二反应参数中，分别获取符合等差序列的一组参数数据，记为第一反应序列及第二反应序列；
每次反应，从第一反应序列及第二反应序列中，各获取一数据，并根据获取的数据控制反应参数；直至遍历所述第一反应序列及第二反应序列；
根据建立的关联模型中，智能选择反应参数。
例如，本发明生产时，从一级加氢反应釜1的进料口分别接入烯丙醇与氢气及一氧化碳并在釜内进行催化反应；反应温度为：50～80℃，反应压力为：0.05～0.5MPa；并通过流量控制阀11控制物料加入的量，通过温度传感器12和压力传感器13检测反应参数。催化剂优选采用三苯膦络合铑。
智能控制单元的反应参数序列为：
温度50～80℃、第一序列：50、50.2、50.4、50.6……80℃；
压强：0.05～0.5MPa、第二序列：0.06、0.07、0.08、……0.5MPa。
参见图3，产物分离机构包括，相互连接的产物分离器5和静置分离罐6；产物分离器5连接一级加氢反应釜1的出料口，内部设有用于将一级加氢反应釜1的反应产物与萃取液混合的搅拌器，实现副产物与有效成分的分离；
静置分离罐6，用于有效成分的静置，以便残留的萃取液与有效成分的分离。更好的，静置分离罐6设有废液排放管61，以便分离出的残留萃取液及时抽出。
更好的，产物分离器5还设有电子液位计51用于检测分离器内液位的高低；进一步的，产物分离器5还连接废液泵52，当液位达到一定高度时，将分离器内的废液及时抽出。电子液位计51连接智能控制单元。
一级加氢反应釜1的反应产物中含有丙醛(50％)、正丙醇(3％)以及2-甲基一3-羟基丙醛(12％)等副产物，在产物分离器5通过萃取液将有效成分γ-羟基丁醇分离出来。分离后的有效成分进入静置分离罐6静置后进一步分离，提高γ-羟基丁醇的纯度。
γ-羟基丁醇与氢气经微界面发生器3处理后再进入二级加氢反应釜2，催化反应得到1，4-丁二醇。
参见图4，本发明的微界面发生器3包括界面发生机构4和界面破碎机构7；
具体的：
界面发生机构4，连接产物分离机构，并将分离出的有效成分与反应气体预混合；
界面破碎机构7，将混入有效成分中的反应气破碎为直径≥1μm，且＜1mm的微气泡，并将产生的微气泡送入二级加氢反应釜2；
一级加氢反应釜1的反应产物经分离后，将γ-羟基丁醇与氢气混合进入微界面发生器3。经过界面发生机构4及界面破碎机构7的处理后，氢气在γ-羟基丁醇中的气泡最终破碎为微米级或纳米级，极大的增加了二者接触的比表面积，提高了二者在二级加氢反应釜2中的反应速率及反应效果。
进一步的，界面发生机构4与界面破碎机构7之间连接有加压泵41，为气泡的破碎过程提供足够的压力，维持该过程连续进行。
参见图5，界面发生机构4包括气液混合筒46，气液混合筒46的两端分别与前端盖42和后端盖47密封连接，前端盖42和后端盖47还分别连接暂存罐31和加压泵41。气液混合筒46内还设有可自由转动的叶轮45。结合图6，叶轮45包括叶柱452，叶柱452上均匀环设大叶片451；叶柱452穿设转动轴44，转动轴44的两端分别转动连接前端盖42和后端盖47；前端盖42上还设有进气阀48。
从前端盖42进入的液体具有一定的压力，因此冲击叶轮45产生转动进而起到搅拌作用。在进液的同时从进气阀48打入反应气，并在叶轮45搅拌作用下与液体混合并产生气泡，从而实现二者的预混。
更好的，气液混合筒46上还设有添料阀43，便于另一种反应气的加入，或者同一种反应气分一部分从此处加入，取得更好的预混效果。加入方式为压力加入，可以通过智能控制单元控制压力从而控制加入时机、加入量及加入速度。为保证界面发生机构4的密封性，进气阀48和添料阀43均为单向阀。
为使预混时，气泡能得到初步破碎，更好的，叶柱452上还连接小叶片453。进一步的，小叶片453设于相邻两个大叶片451之间。
参见图7，本发明的界面破碎机构7包括外壳72以及与外壳72两端连接的进液管71和出液管73；外壳72内固定至少一破碎单元8；破碎单元8的两端分别连通进液管71和出液管73；参见图9，破碎单元8包括两个出口81相互连接的气泡发生单元；进液管71和出液管73分别连接加压泵41和进液管53。
参见图8，气泡发生单元，包括相互插接的基盘82和盖盘9以及二者之间形成的气穴84；结合图10和图12，基盘82上设有与其周边平齐的环形凸台88；环形凸台88围设的中心区域开有通液孔83，其他区域设有若干第一气穴孔86；通液孔83和与其相邻的第一气穴孔86之间以及相邻的第一气穴孔86之间均形成第一凸台85；再结合图11和图13，盖盘9的中心区域设有阻液孔91；阻液孔91的周围设有若干第二气穴孔92；阻液孔91和与其相邻的第二气穴孔92之间以及相邻的第二气穴孔92之间均形成第二凸台93。
第一气穴孔86、第二凸台93、第一凸台85和第二气穴孔92依次交错对接并形成气穴84。
环形凸台88的内侧面与盖盘9的外侧面95之间形成出口81。
混合液(γ-羟基丁醇与氢气的混合物)从通液孔83进入然后遇阻液孔91后向两侧分流进入气穴84，最终从出口81流出。由于气穴84是由第一气穴孔86、第二凸台93、第一凸台85和第二气穴孔92依次交错对接并形成的。因此沿液流的方向，气穴84的截面积是不断变化的。当液流经变截面的气穴84时，流速发生变化并在背压力的作用下破碎为尺寸较小的气泡。连续流经变截面的气穴84，气泡会不断的破碎，最终变成微米级甚至纳米级的气泡。
只要能形成变截面的气穴84，本发明的第一气穴孔86和第二气穴孔92的截面形状可以为圆形，也可以为多边形，如正五边形、正六边形或正八边形，也可以为其他形状。从制造的成本及难度考虑，本发明优选圆形或正六边形。
为保证插接时，基盘82与盖盘9之间能准确的形成预设的气穴84，因此盖盘9还设有定位销94，基盘82上设有与定位销94配合的销孔87。定位销94至少为两个，如果气泡发生单元的规格做的较大，相应的定位销94的数量也可以为三个、四个或多个，以便准确定位。
更好的，本发明的定位销94为长度可调定位销，以便根据需要，调节基盘82和盖盘9之间的间隙进而调节气穴的截面积最终控制流出气泡的尺寸。
根据规格和使用条件的不同，破碎单元8可以为一级或多级。本发明优选3～5级。
结合图14及前述的气泡发生单元的工作原理，混合液从进液管71进入，经过一级或多级破碎单元8的破碎，气泡74不断的在气穴84中破碎，最终以微纳米气泡的形式从出液管73流出。
混合液经过界面破碎机构7的处理后，混在其中的气泡尺寸更加细小绵密，增加了γ-羟基丁醇与氢气的接触面积，提高了二级加氢反应釜2中的反应效率。
本发明还提供了一种基于前述强化系统制备1，4-丁二醇的工艺，包括如下步骤：
步骤1：一次加氢反应；
烯丙醇与氢气及一氧化碳催化反应；反应温度为：50～80℃，反应压力为：0.05～0.5MPa；此步骤在一级加氢反应釜1中进行，并通过流量控制阀11控制物料加入的量，通过温度传感器12和压力传感器13检测反应参数。催化剂优选采用三苯膦络合铑。
步骤2：对步骤1的反应产物进行分离处理，得到γ-羟基丁醇；
步骤1的反应产物中含有丙醛(50％)、正丙醇(3％)以及2-甲基一3-羟基丙醛(12％)等副产物，在产物分离器5通过萃取液将有效成分γ-羟基丁醇分离出来；萃取液优选水。分离后的有效成分进入静置分离罐6静置后进一步分离，提高γ-羟基丁醇的纯度。
步骤3：γ-羟基丁醇与氢气进行微化处理；
γ-羟基丁醇与氢气在微界面发生器3中预混合，并且氢气在γ-羟基丁醇中形成的气泡破碎为直径≥1μm，且＜1mm的微气泡；
步骤4：二次加氢反应；
微化处理后的γ-羟基丁醇与氢气进入二级加氢反应釜2，催化反应生成1，4一丁二醇；反应温度为：80～120℃，催化剂优选瑞氏镍。
为更好的解释说明本发明的工艺，发明人进行了若干实验并选取效果最好的几组数值做为实施例，同时采用现有技术(即不采用微界面处理器的工艺)制备1，4-丁二醇做为对比例进行比较。具体数据见表1。
实施例1：
一次加氢反应的反应温度为：55℃，反应压力为：0.05MPa；催化剂为三苯膦络合铑；γ-羟基丁醇的选择性为：82％。
二次加氢前γ-羟基丁醇与氢气进入微界面发生器3中进行微化处理；
二次加氢反应的反应温度为：85℃；催化剂为瑞氏镍；1，4一丁二醇的选择性为：80％。
实施例2：
一次加氢反应的反应温度为：70℃，反应压力为：0.5MPa；催化剂为三苯膦络合铑；γ-羟基丁醇的选择性为：75％。
二次加氢前γ-羟基丁醇与氢气进入微界面发生器3中进行微化处理；
二次加氢反应的反应温度为：100℃；催化剂为瑞氏镍；1，4一丁二醇的选择性为：76％。
实施例3：
一次加氢反应的反应温度为：65℃，反应压力为：0.4MPa；催化剂为三苯膦络合铑；γ-羟基丁醇的选择性为78：％。
二次加氢前γ-羟基丁醇与氢气进入微界面发生器3中进行微化处理；
二次加氢反应的反应温度为：95℃；催化剂为瑞氏镍；1，4一丁二醇的选择性为：75％。
实施例4：
一次加氢反应的反应温度为：80℃，反应压力为：0.3MPa；催化剂为三苯膦络合铑；γ-羟基丁醇的选择性为：80％。
二次加氢前γ-羟基丁醇与氢气进入微界面发生器3中进行微化处理；
二次加氢反应的反应温度为：110℃；催化剂为瑞氏镍；1，4一丁二醇的选择性为：70％。
实施例5：
一次加氢反应的反应温度为：60℃，反应压力为：0.2MPa；催化剂为三苯膦络合铑；γ-羟基丁醇的选择性为：71％。
二次加氢前γ-羟基丁醇与氢气进入微界面发生器3中进行微化处理；
二次加氢反应的反应温度为：90℃；催化剂为瑞氏镍；1，4一丁二醇的选择性为：71％。
实施例6：
一次加氢反应的反应温度为：75℃，反应压力为：0.1MPa；催化剂为三苯膦络合铑；γ-羟基丁醇的选择性为：77％。
二次加氢前γ-羟基丁醇与氢气进入微界面发生器3中进行微化处理；
二次加氢反应的反应温度为：105℃；催化剂为瑞氏镍；1，4一丁二醇的选择性为：77％。
实施例7：
一次加氢反应的反应温度为：50℃，反应压力为：0.25MPa；催化剂为三苯膦络合铑；γ-羟基丁醇的选择性为：80％。
二次加氢前γ-羟基丁醇与氢气进入微界面发生器3中进行微化处理；
二次加氢反应的反应温度为：80℃；催化剂为瑞氏镍；1，4一丁二醇的选择性为：82％。
实施例8：
一次加氢反应的反应温度为：65℃，反应压力为：0.35MPa；催化剂为三苯膦络合铑；γ-羟基丁醇的选择性为：76％。
二次加氢前γ-羟基丁醇与氢气进入微界面发生器3中进行微化处理；
二次加氢反应的反应温度为：115℃；催化剂为瑞氏镍；1，4一丁二醇的选择性为：75％。
实施例9：
一次加氢反应的反应温度为：70℃，反应压力为：0.45MPa；催化剂为三苯膦络合铑；γ-羟基丁醇的选择性为：75％。
二次加氢前γ-羟基丁醇与氢气进入微界面发生器3中进行微化处理；
二次加氢反应的反应温度为：100℃；催化剂为瑞氏镍；1，4一丁二醇的选择性为：78％。
实施例10：
一次加氢反应的反应温度为：75℃，反应压力为：0.15MPa；催化剂为三苯膦络合铑；γ-羟基丁醇的选择性为：70％。
二次加氢前γ-羟基丁醇与氢气进入微界面发生器3中进行微化处理；
二次加氢反应的反应温度为：120℃；催化剂为瑞氏镍；1，4一丁二醇的选择性为：80％。
对比例：
一次加氢反应的反应温度为：70℃，反应压力为：0.35MPa；催化剂为三苯膦络合铑；γ-羟基丁醇的选择性为：60％。
二次加氢前不进行微化处理；
二次加氢反应的反应温度为：100℃；催化剂为瑞氏镍；1，4一丁二醇的选择性为：70％。
表1：各实施例及对比例数据
结合表1，将各实施例与对比例进行比对后可知，采用了本发明的强化系统的制备1，4-丁二醇的工艺，由于在二次加氢前γ-羟基丁醇与氢气进入微界面发生器3中进行微化处理；大大的提高了反应效果。γ-羟基丁醇的选择性及1，4一丁二醇的选择性均取得了极大的提高。
综上所述，本发明提供了一种烯丙醇加氢制备1，4-丁二醇的强化系统，通过在两级加氢反应釜之间设置产物分离机构和微界面发生器；提高了有效成分的分离纯度，并且实现了有效成分与反应气体预混合，并且将反应气在有效成分中形成的气泡破碎为微米级气泡；提高了反应效率。还设置了智能控制单元，用以自动检测强化系统的运行参数，并根据参数的变化及时作出调整维持系统的正常运行。提高了系统的自动化程度及运行的稳定。
至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本发明的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本发明的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本发明的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征做出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。
以上仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明；对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种烯丙醇加氢制备1，4-丁二醇的强化系统，其特征在于，包括依次连接的一级加氢反应釜，产物分离机构以及二级加氢反应釜；二级加氢反应釜内还设有微界面发生器；
产物分离机构，与所述一级加氢反应釜的出料口相连接，并且将一级加氢反应釜的反应产物中的有效成分分离出来；
微界面发生器，与所述产物分离机构相连接，将分离出的有效成分与反应气体预混合，并且将反应气在有效成分中形成的气泡破碎为直径≥1μm，且＜1mm的微气泡；并将产生的微气泡送入二级加氢反应釜；
所述微界面发生器包括界面发生机构和界面破碎机构；
界面发生机构，连接所述产物分离机构，并将分离出的有效成分与反应气体预混合；
界面破碎机构，将混入有效成分中的反应气破碎为直径≥1μm，且＜1mm的微气泡，并将产生的微气泡送入二级加氢反应釜；
所述强化系统还设置了用于自动检测强化系统的反应参数，并根据参数的变化及时作出调整维持系统的正常运行的智能控制单元；
所述智能控制装置单元包括：
策略设置单元，用于设置反应参数的范围以及学习策略，所述反应参数至少包括第一反应参数及第二反应参数；
参数控制单元，用于按照预设策略及反应参数的范围，控制一级加氢反应釜及二级加氢反应釜的反应参数；
模型设置单元，用于建立反应参数及目标物参数的关联模型。
2.根据权利要求1所述的烯丙醇加氢制备1，4-丁二醇的强化系统，其特征在于，所述产物分离机构包括，相互连接的产物分离器和静置分离罐；产物分离器连接一级加氢反应釜的出料口，内部设有用于将一级加氢反应釜的反应产物与萃取液混合的搅拌器。
3.根据权利要求2所述的烯丙醇加氢制备1，4-丁二醇的强化系统，其特征在于，所述一级加氢反应釜与二级加氢反应釜的物料进口处均设置有流量控制阀；还设有温度传感器和压力传感器。
4.根据权利要求3所述的烯丙醇加氢制备1，4-丁二醇的强化系统，其特征在于，所述界面发生机构包括气液混合筒，气液混合筒的两端分别与前端盖和后端盖密封连接，前端盖和后端盖还分别连接暂存罐和加压泵；气液混合筒内还设有可自由转动的叶轮。
5.根据权利要求4所述的烯丙醇加氢制备1，4-丁二醇的强化系统，其特征在于，所述叶轮包括叶柱，叶柱上均匀环设大叶片；叶柱穿设转动轴，转动轴的两端分别转动连接前端盖和后端盖；前端盖上还设有进气阀。
6.根据权利要求3所述的烯丙醇加氢制备1，4-丁二醇的强化系统，其特征在于，所述界面破碎机构包括外壳以及与外壳两端连接的进液管和出液管；外壳内固定至少一破碎单元；所述破碎单元的两端分别连通进液管和出液管；所述破碎单元包括两个出口相互连接的气泡发生单元；进液管和出液管分别连接加压泵和进液管。
7.根据权利要求6所述的烯丙醇加氢制备1，4-丁二醇的强化系统，其特征在于，所述气泡发生单元，包括相互插接的基盘和盖盘以及二者之间形成的气穴；基盘上设有与其周边平齐的环形凸台；环形凸台围设的中心区域开有通液孔，其他区域设有若干第一气穴孔；通液孔和与其相邻的第一气穴孔之间以及相邻的第一气穴孔之间均形成第一凸台；盖盘的中心区域设有阻液孔；阻液孔的周围设有若干第二气穴孔；阻液孔和与其相邻的第二气穴孔之间以及相邻的第二气穴孔之间均形成第二凸台；
第一气穴孔、第二凸台、第一凸台和第二气穴孔依次交错对接并形成气穴；
环形凸台的内侧面与盖盘的外侧面之间形成出口。
8.一种基于权利要求1～7任意一项所述的强化系统的1，4-丁二醇的制备工艺，其特征在于，所述如下步骤：
步骤1：一次加氢反应；
烯丙醇与氢气及一氧化碳催化反应；反应温度为：50～80℃，反应压力为：0.05～0.5MPa；
步骤2：对步骤1的反应产物进行分离处理，得到γ-羟基丁醇；
步骤3：γ-羟基丁醇与氢气进行微化处理；
γ-羟基丁醇与氢气在微界面发生器3中预混合，并且氢气在γ-羟基丁醇中形成的气泡破碎为直径≥1μm，且＜1mm的微气泡；
步骤4：二次加氢反应；
微化处理后的γ-羟基丁醇与氢气进入二级加氢反应釜2，催化反应生成1，4一丁二醇；反应温度为：80～120℃。
9.根据权利要求8所述的制备工艺，其特征在于，所述步骤1中的催化剂为三苯膦络合铑。
10.根据权利要求8所述的制备工艺，其特征在于，所述步骤1中的催化剂为瑞氏镍。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910840470.1A CN112457165A (zh) | 2019-09-06 | 2019-09-06 | 一种烯丙醇加氢制备1，4-丁二醇的强化系统及工艺 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910840470.1A CN112457165A (zh) | 2019-09-06 | 2019-09-06 | 一种烯丙醇加氢制备1，4-丁二醇的强化系统及工艺 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN112457165A true CN112457165A (zh) | 2021-03-09 |
Family
ID=74806794
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201910840470.1A Pending CN112457165A (zh) | 2019-09-06 | 2019-09-06 | 一种烯丙醇加氢制备1，4-丁二醇的强化系统及工艺 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN112457165A (zh) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1346340A (zh) * | 1999-04-14 | 2002-04-24 | 阿科化学技术公司 | 丁二醇的生产方法 |
| CN1373118A (zh) * | 2002-03-12 | 2002-10-09 | 扬子石油化工股份有限公司 | 对二甲苯液相氧化反应器中反应温度的智能控制方法 |
| CN102428062A (zh) * | 2009-05-13 | 2012-04-25 | 莱昂德尔化学技术公司 | 加氢甲酰化方法 |
| CN103562213A (zh) * | 2011-05-27 | 2014-02-05 | 尤米科尔股份公司及两合公司 | 新的加氢甲酰化方法 |
| CN104302609A (zh) * | 2012-05-29 | 2015-01-21 | 利安德化学技术有限公司 | 烯丙醇的加氢甲酰化速率和选择性改进 |
-
2019
- 2019-09-06 CN CN201910840470.1A patent/CN112457165A/zh active Pending
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1346340A (zh) * | 1999-04-14 | 2002-04-24 | 阿科化学技术公司 | 丁二醇的生产方法 |
| CN1373118A (zh) * | 2002-03-12 | 2002-10-09 | 扬子石油化工股份有限公司 | 对二甲苯液相氧化反应器中反应温度的智能控制方法 |
| CN102428062A (zh) * | 2009-05-13 | 2012-04-25 | 莱昂德尔化学技术公司 | 加氢甲酰化方法 |
| CN103562213A (zh) * | 2011-05-27 | 2014-02-05 | 尤米科尔股份公司及两合公司 | 新的加氢甲酰化方法 |
| CN104302609A (zh) * | 2012-05-29 | 2015-01-21 | 利安德化学技术有限公司 | 烯丙醇的加氢甲酰化速率和选择性改进 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 张志炳等: "多相反应体系的微界面强化简述", 《化工学报》 * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| MX2013003046A (es) | Metodos y aparatos para la distribucion mejorada de gas. | |
| CN103274991B (zh) | 一种连续催化加氢生产四甲基哌啶醇的方法和装置 | |
| CN102002395B (zh) | 液相循环加氢脱硫系统溶气方法及装置 | |
| CN111961026A (zh) | 一种环状碳酸酯的强化微界面制备系统及方法 | |
| CN112058191A (zh) | 一种环状碳酸酯的微界面制备系统及方法 | |
| CN213493579U (zh) | 一种基于蒽醌法制备双氧水的自动强化系统 | |
| CN113058517A (zh) | 一种丁辛醇的微界面制备装置及方法 | |
| CN112010746A (zh) | 一种甲醇羰基化制备乙酸的外置微界面强化系统及方法 | |
| CN212348740U (zh) | 一种烯丙醇加氢制备1，4-丁二醇的强化系统 | |
| CN112499593A (zh) | 一种基于蒽醌法制备双氧水的自动强化系统及工艺 | |
| CN114505027A (zh) | 一种1,4-丁二醇的微界面制备系统及方法 | |
| JP2001347146A (ja) | ガス溶解装置 | |
| CN112457165A (zh) | 一种烯丙醇加氢制备1，4-丁二醇的强化系统及工艺 | |
| CN112044390A (zh) | 一种环状碳酸酯的制备系统及方法 | |
| CN112774592A (zh) | 一种粗对苯二甲酸加氢精制的微界面反应系统及方法 | |
| CN210045220U (zh) | 用于渣油加氢反应的侧置式微界面强化反应装置 | |
| CN107141196A (zh) | 一种1,4‑丁炔二醇两段加氢系统 | |
| CN111495287A (zh) | 用于渣油加氢反应的侧置式微界面强化反应装置及方法 | |
| CN214598924U (zh) | 一种丁辛醇的微界面制备装置 | |
| CN111482142A (zh) | 下置式气液强化乳化固定床反应装置及方法 | |
| CN112774579B (zh) | 一种粗对苯二甲酸加氢精制的智能微界面反应系统及方法 | |
| CN210146004U (zh) | 一种树脂乳液连续化生产设备 | |
| CN102153727A (zh) | 一种提高丙二酚型氢化环氧树脂产率的氢化方法 | |
| CN111036105A (zh) | 一种高浓度臭氧水制备装置 | |
| CN213388443U (zh) | 一种丁二烯与醋酸制备1,4-丁二醇的强化系统 |
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 | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20210309 |