CN112479815A - 一种基于微界面强化的丙烯羰基化制备丁辛醇的反应系统及工艺 - Google Patents

一种基于微界面强化的丙烯羰基化制备丁辛醇的反应系统及工艺 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种基于微界面强化的丙烯羰基化制备丁辛醇的反应系统及工艺，包括：羰基合成单元、丁醛处理单元、丁醛缩合单元、加氢反应单元、纯化单元和微界面发生器。本发明通过加装微界面发生器对丙烯和合成气进行处理，破碎丙烯与合成气使其形成微米尺度的微米级气泡，使微米级气泡与铑催化剂三苯基膦溶液混合形成气液乳化物，以增大气液两相的相界面积，并达到在较低预设操作条件范围内强化传质的效果，提高丙烯与合成气的羰基合成效率，提高丙烯反应效率及利用率，提高丙烯利用率，降低丁辛醇的生产成本，符合现有的循环经济的要求。

Description

一种基于微界面强化的丙烯羰基化制备丁辛醇的反应系统及 工艺
技术领域
本发明涉及羰基法合成丁辛醇技术领域，尤其涉及一种基于微界面强化的丙烯羰基化制备丁辛醇的反应系统及工艺。
背景技术
丁辛醇是合成精细化工产品的重要原料，目前我国丁辛醇产量巨大，约占世界总量的21％，丁辛醇以合成气和丙烯为原料，经过甲酰化反应生成正异丁醛，进而得到正异丁醇，亦可两分子正丁醛缩合生再加成不饱和键得到辛醇，所以习惯称为丁辛醇。丁醇和辛醇具有醇类有机物的典型特征，均具有特殊气味，为无色透明、易燃液体，有中等毒性，与水能够形成共沸物。主要用于生产增塑剂、溶剂、脱水剂、消泡剂、分散剂、浮选剂、石油添加剂及合成香料等。由于其广泛的用途，丁辛醇的产量和用量也逐年提高。
丁辛醇的主要生产方法有发酵法、乙醛缩合法和丙烯羰基合成法，其中，丙烯羰基合成法在世界范围内以显著地优势而迅速发展，是生产丁醇和辛醇的主要方法。
丙烯羰基合成法制备丁辛醇的步骤如下：
(1)丁醛的生成：以合成气和丙烯为原料，以羰基铑/三苯基膦络合物为催化剂，反应生产生成混合丁醛，分离催化剂后进一步精馏分离得到丁醛混合物；
(2)丁醇的生成：丁醛混合物进入丁醛加氢系统，产生丁醇，再经过精馏脱除轻重组分、异构物分离得到正丁醇和异丁醇；
(2)辛醇的生成：以正丁醛进入缩合系统进行羰基缩合，生产辛烯醛，再加氢、精馏脱除轻重组分，最终生产辛醇。
中国专利公开号：CN103012089A公开了一种丙烯羰基合成的方法，包括将丙烯和气提合成气以及氢甲酰化催化剂溶液送入第一羰基合成丁醛缩合单元中接触反应，将该丁醛缩合单元中的含有氢甲酰化催化剂的泡沫组分送入第一分离器分离，得到的气相组分的一部分返回，另一部分与合成气和氢甲酰化催化剂溶液送入第二羰基合成丁醛缩合单元中接触反应，并将该丁醛缩合单元中的含有氢甲酰化催化剂的泡沫组分送入第二分离器分离；将至少部分的第一、第二羰基合成丁醛缩合单元釜底的液相和合成气一起送入气提塔中气提，塔底得到液相组分，塔顶得到所述气提合成气；将气提塔塔底液相组分送入分离塔中分离，塔顶采出丁醛粗产品，塔底采出催化剂溶液。该方法能够有效地提高丙烯的利用率，减少尾气中丙烯的含量。由此可见，所述方法存在以下问题：
第一，所述方法中仅通过第一羰基合成丁醛缩合单元使丙烯、合成气与催化剂接触，气相组分进入第一羰基合成形成大气泡，然而由于气泡体积过大，无法与液相组分催化剂充分接触，降低了系统的反应效率。
第二，所述方法中合成气与丙烯与催化剂反应速率降低，导致丙烯和合成气利用率降低，很大程度上造成原料的浪费，增加了丁辛醇的生产成本，不符合现有的循环经济的要求。
发明内容
为此，本发明提供一种基于微界面强化的丙烯羰基化制备丁辛醇的反应系统及工艺，用以克服现有技术中物料间混合不均匀产生副产物导致的系统反应效率低的问题。
一方面，本发明提供一种基于微界面强化的丙烯羰基化制备丁辛醇的反应系统，包括：
羰基合成单元，用以为丙烯与合成气提供反应场所；
丁醛处理单元，与所述羰基合成单元相连，用以为羰基合成单元输出物料进行分离脱除；
丁醛缩合单元，与所述丁醛处理单元相连，用以为丁醛处理单元输出物料提供反应场所，并对输出物料进行分离脱除；
加氢反应单元，用以为丁醛处理单元输出物料与氢气提供反应场所，或用以为丁醛缩合单元输出物料与氢气提供反应场所；
纯化单元，与所述加氢反应单元相连，用以为加氢反应单元输出物料进行分离纯化；
微界面发生器，其设置在所述羰基合成单元内的制定位置，将气体的压力能和/或液体的动能转变为气泡表面能并传递给丙烯与合成气，使丙烯与合成气破碎形成直径≥1μm、且＜1mm的微米级气泡以提高催化剂与丙烯与合成气间的传质面积，减小液膜厚度，降低传质阻力，并在破碎后将催化剂与微米级气泡混合形成气液乳化物，以在预设操作条件范围内强化丙烯与合成气与催化剂间的传质效率和反应效率。
进一步地，所述微界面发生器为气动式微界面发生器，所述微界面发生器设置在所述羰基合成单元的反应区底部，用以将丙烯与合成气破碎形成微米尺度的微米级气泡并在破碎完成后将微米级气泡输出至羰基合成单元内与催化剂混合形成气液乳化物。
进一步地，所述羰基合成单元包括：
羰基合成反应器，用以为丙烯与合成气提供反应场所；
丙烯和合成气进料管道，其设置在所述羰基合成反应器的侧壁并与所述微界面发生器相连，用以将丙烯和合成气输送至微界面发生器以使微界面发生器对丙烯和合成气；
催化剂进料管道，其设置在所述羰基合成反应器的侧壁并位于所述丙烯和合成气进料管道上方，用以将催化剂输送至羰基合成反应器内。
进一步地，所述丁醛处理单元包括：
雾沫分离器，其与所述羰基合成反应器相连，用以将羰基合成反应器输出物料中夹带的极小液滴捕集并回输至羰基合成反应器；
第一气液分离器，其与所述雾沫分离器相连，用以对雾沫分离器输出物料进行气液分离；
稳定塔，其与所述第一气液分离器相连，用以对第一气液分离器输出物料中的轻组分杂质进一步去除；
丁醛塔，其与所述稳定塔相连，用以对稳定塔输出物料进行重组分脱除。
进一步地，所述丁醛缩合单元包括：
缩合反应器，其与所述丁醛塔相连，用以对丁醛塔输出物料进行缩合反应提供反应场所；
第二气液分离器，其与所述缩合反应器相连，用以对缩合反应器输出物料进行气液分离；
蒸发器，其与所述第二气液分离器相连，用以对第二气液分离器输出物料进行加热蒸发。
进一步地，所述加氢反应单元包括：
加氢反应器，用以为丁醛塔输出物料与氢气提供反应场所，或用以为蒸发器输出物料与氢气提供反应场所；
氢气进料管道，其设置在加氢反应器的底部，用以将氢气输送至加氢反应器内；
丁醛进料管道，其与所述氢气进料管道相连，用以将丁醛输送至加氢反应器内；
2-乙基-2-己烯醛进料管道，其与所述氢气进料管道相连，用以将2-乙基-2-己烯醛输送至加氢反应器内。
进一步地，所述纯化单元包括：
第三气液分离器，其与所述加氢反应器相连，用以对加氢反应器输出物料进行气液分离；
精馏塔，其与所述第三气液分离器相连，用以对第三气液分离器输出物料进行精馏纯化。
另一方面，一种基于微界面强化的丙烯羰基化制备丁辛醇的工艺，包括：
羰基合成工序：
步骤1：通过所述催化剂进料管道向所述羰基合成反应器内输送催化剂；
步骤2：通过所述丙烯和合成气进料管道向所述羰基合成反应器内输送丙烯和合成气，所述丙烯和合成气进料管道会将丙烯和合成气输送至所述微界面发生器，所述微界面发生器对丙烯和合成气进行破碎，形成微米尺度的微米级气泡，破碎完成后，所述微界面发生器将微米级气泡输出至所述羰基合成反应器并与催化剂混合形成气液乳化物；
步骤3：气液乳化物在催化剂的作用下进行羰基合成反应，生成丁醛混合物；
丁醛处理工序：
步骤4：混合物进入所述雾沫分离器，并通过所述雾沫分离器将丁醛混合物中夹带的极小液滴捕集并输送会羰基合成反应器内，所述雾沫分离器内的气相组分进入所述第一气液分离器进行气液分离；
步骤5：所述第一气液分离器的液相组分输送至所述稳定塔内，并通过所述稳定塔将液相中溶解的轻组分杂质丙烷和丙烯蒸馏脱除，所述稳定塔输出的液相组分输送至所述丁醛塔内，并通过所述丁醛塔对液相组分中的重组分杂质进行脱除；
丁醛缩合工序：
步骤6：所述丁醛塔塔顶输出组分进入所述缩合反应器，并在碱性条件下发生羰基缩合反应，生成2-乙基-2-己烯醛混合物；
步骤7：2-乙基-2-己烯醛混合物进入所述第二气液分离器，并进行气液分离，进行杂质脱除，所述第二气液分离器的液相组分进入所述蒸发器，并通过所述蒸发器进行汽化；
丁醇合成工序：
步骤8：上游输出丁醛组分沿所述丁醛进料管道、氢气沿所述氢气进料管道进入所述加氢反应器，发生加氢反应，生产丁醇混合物；
辛醇合成工序：
步骤9：上游输出2-乙基-2-己烯醛组分沿所述乙基-2-己烯醛进料管道、氢气沿所述氢气进料管道进入所述加氢反应器，发生加氢反应，生产辛醇混合物；
纯化工序：
步骤10：所述加氢反应器输出气相组分进入所述第三气液分离器，并进行气液分离，其中液相组分进入精馏塔进行精馏，输出纯化丁醇或辛醇气相组分。
进一步地，所述工艺中羰基合成反应器内的反应温度为80-95℃，反应压强为0.8-1.3MPa，所述微界面发生器内的气液比为200-400:1。
进一步地，所述催化剂为铑催化剂三苯基膦溶液。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于，通过羰基合成单元、丁醛处理单元、丁醛缩合单元、加氢反应单元、纯化单元和微界面发生器构成本发明所述系统的主体结构，通过破碎丙烯与合成气使其形成微米尺度的微米级气泡，使微米级气泡与铑催化剂三苯基膦溶液混合形成气液乳化物，以增大气液两相的相界面积，并达到在较低预设操作条件范围内强化传质的效果，提高丙烯与合成气的羰基合成效率，提高丙烯反应效率，节约成本；本发明所述系统中通过羰基合成单元为丙烯与合成气提供反应场所，通过丁醛处理单元，为羰基合成单元输出物料进行分离脱除，通过丁醛缩合单元，为丁醛处理单元输出物料提供反应场所，并对输出物料进行分离脱除，通过加氢反应单元，为丁醛处理单元输出物料与氢气提供反应场所，或用以为丁醛缩合单元输出物料与氢气提供反应场所，通过纯化单元，为加氢反应单元输出物料进行分离纯化。可以根据不同的产品要求，而灵活地对合成气进行预设操作条件的范围调整，以确保反应的充分有效进行，进而保证反应速率，达到了强化反应的目的。
尤其，本发明的羰基合成单元内设置了羰基合成反应器、丙烯和合成气进料管道和催化剂进料管道，通过羰基合成反应器，为丙烯与合成气提供反应场所；通过丙烯和合成气进料管道，将丙烯和合成气输送至微界面发生器以使微界面发生器对丙烯和合成气通过催化剂进料管道将催化剂输送至羰基合成反应器内，实现丙烯和合成气的羰基合成反应，提高原料利用率。
尤其，本发明的丁醛处理单元设置了雾沫分离器、第一气液分离器、稳定塔和丁醛塔，雾沫分离器将羰基合成反应器输出物料中夹带的极小液滴捕集并回输至羰基合成反应器；第一气液分离器，对雾沫分离器输出物料进行气液分离；稳定塔对第一气液分离器输出物料中的轻组分杂质进一步去除；丁醛塔对稳定塔输出物料进行重组分脱除，对丁醛进行处理，并对其他组分进行收集利用，提高物料的利用率。
尤其，本发明的丁醛缩合单元设置了缩合反应器、第二气液分离器和蒸发器，缩合反应器，对丁醛塔输出物料进行缩合反应提供反应场所；第二气液分离器对缩合反应器输出物料进行气液分离；蒸发器33，对第二气液分离器输出物料进行加热蒸发，对丁醛进行缩合处理，并对缩合产物进行汽化处理，提高产物温度，从而进一步提高所述系统的反应效率。
尤其，本发明的加氢反应单元设置了加氢反应器、氢气进料管道、丁醛进料管道和2-乙基-2-己烯醛进料管道，加氢反应器为丁醛塔输出物料与氢气提供反应场所，或用以为蒸发器输出物料与氢气提供反应场所；氢气进料管道，将氢气输送至加氢反应器内；丁醛进料管道将丁醛输送至加氢反应器内；2-乙基-2-己烯醛进料管道，氢气进料管道将2-乙基-2-己烯醛输送至加氢反应器内，通过2-乙基-2-己烯醛进料管道，氢气进料管道和醛进料管道的交替使用，实现丁醛加氢合成丁醇或2-乙基-2-己烯醛加氢合成辛醇，提高加氢反应器的利用率。
尤其，本发明的纯化单元设置了第三气液分离器和精馏塔，第三气液分离器对加氢反应器输出物料进行气液分离；精馏塔对第三气液分离器输出物料进行精馏纯化，提高丁辛醇产品纯度，提高纯化效率。
附图说明
图1为本发明所述的基于微界面强化的丙烯羰基化制备丁辛醇的系统的结构示意图。
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。
请参阅图1所示，其为本发明所述的基于微界面强化的丙烯羰基化制备丁辛醇的反应系统的结构示意图，包括羰基合成单元1、丁醛处理单元2、丁醛缩合单元3、加氢反应单元4、纯化单元5和微界面发生器6。所述羰基合成单元1，用以为丙烯与合成气提供反应场所，所述丁醛处理单元2，与所述羰基合成单元1相连，用以为羰基合成单元输出物料进行分离脱除，所述丁醛缩合单元3，与所述丁醛处理单元2相连，用以为丁醛处理单元输出物料提供反应场所，并对输出物料进行分离脱除，所述加氢反应单元4，用以为丁醛处理单元2输出物料与氢气提供反应场所，或用以为丁醛缩合单元3输出物料与氢气提供反应场所，所述纯化单元5，与所述加氢反应单元4相连，用以为加氢反应单元输出物料进行分离纯化，所述微界面发生器6设置在所述羰基合成单元1内的制定位置，用以将丙烯与合成气破碎形成直径≥1μm、且＜1mm的微米级气泡以提高催化剂与丙烯与合成气间的传质面积，减小液膜厚度，降低传质阻力，并在破碎后将催化剂与微米级气泡混合形成气液乳化物。
当所述系统运行时，微界面发生器6丙烯与合成气破碎形成微米尺度的微米级气泡并使微米级气泡与催化剂溶液的混合物混合形成气液乳化物，气液乳化物发生羰基合成反应，生成含丁醛混合物。本领域的技术人员可以理解的是，本发明所述微界面发生器6还可用于其它多相反应中，如通过微界面、微纳界面、超微界面、微泡生化反应器或微泡生物反应器等设备，使用微混合、微流化、超微流化、微泡发酵、微泡鼓泡、微泡传质、微泡传递、微泡反应、微泡吸收、微泡增氧、微泡接触等工艺或方法，以使物料形成多相微混流、多相微纳流、多相乳化流、多相微结构流、气液固微混流、气液固微纳流、气液固乳化流、气液固微结构流、微米级气泡、微米级气泡流、微泡沫、微泡沫流、微气液流、气液微纳乳化流、超微流、微分散流、两项微混流、微湍流、微泡流、微鼓泡、微鼓泡流、微纳鼓泡以及微纳鼓泡流等由微米尺度颗粒形成的多相流体、或由微纳尺度颗粒形成的多相流体(简称微界面流体)，从而有效地增大了反应过程中所述气相和/或液相与液相和/或固相之间的相界传质面积。
请继续参阅图1所示，所述羰基合成单元1包括：羰基合成反应器11、丙烯和合成气进料管道12和催化剂进料管道13，其中所述羰基合成反应器11，用以为丙烯与合成气提供反应场所；所述丙烯和合成气进料管道12，其设置在所述羰基合成反应器11的侧壁并与所述微界面发生器6相连，用以将丙烯和合成气输送至微界面发生器以使微界面发生器对丙烯和合成气；所述催化剂进料管道13，其设置在所述羰基合成反应器11的侧壁并位于所述丙烯和合成气进料管道12上方，用以将催化剂输送至羰基合成反应器内，可以理解的是，所述丙烯和合成气进料管道12和所述催化剂进料管道13的材质和尺寸本实施例均不做具体限制，只要满足丙烯和合成气进料管道12和所述催化剂进料管道13能够在指定时间内输送指定体积的氢气即可。
当所述系统运行时，通过所述催化剂进料管道13向所述羰基合成反应器11内输送催化剂，通过所述丙烯和合成气进料管道12向所述羰基合成反应器11内输送丙烯和合成气，所述丙烯和合成气进料管道12会将丙烯和合成气输送至所述微界面发生器，所述微界面发生器6对丙烯和合成气进行破碎，形成微米尺度的微米级气泡，破碎完成后，所述微界面发生6将微米级气泡输出至所述羰基合成反应器11并与催化剂混合形成气液乳化物，气液乳化物在催化剂的作用下进行羰基合成反应，生成丁醛混合物，所述羰基合成反应器11内的反应温度为80-95℃，反应压强为0.8-1.3MPa，所述微界面发生器内的气液比为200-400:1。
请继续参阅图1所示，所述丁醛处理单元2包括：雾沫分离器21、第一气液分离器22、稳定塔23和丁醛塔24，其中所述雾沫分离器21，其与所述羰基合成反应器11相连，用以将羰基合成反应器输出物料中夹带的极小液滴捕集并回输至羰基合成反应器；所述第一气液分离器22，其与所述雾沫分离器相连，用以对雾沫分离器输出物料进行气液分离；所述稳定塔23，其与所述第一气液分离器22相连，用以对第一气液分离器输出物料中的轻组分杂质进一步去除；所述丁醛塔24，其与所述稳定塔23相连，用以对稳定塔输出物料进行重组分脱除，可以理解的是，所述雾沫分离器21和所述第一气液分离器22的型号及功率本实施例均不作具体限制，只要满足所述雾沫分离器21和所述第一气液分离器22能够达到其指定的工作状态即可。
当所述系统运行时，混合物进入所述雾沫分离器21，并通过所述雾沫分离器21将丁醛混合物中夹带的极小液滴捕集并输送会羰基合成反应器11内，所述雾沫分离器21内的气相组分进入所述第一气液分离器22进行气液分离，所述第一气液分离,22的液相组分输送至所述稳定塔23内，并通过所述稳定塔23将液相中溶解的轻组分杂质丙烷和丙烯蒸馏脱除，所述稳定塔23输出的液相组分输送至所述丁醛塔24内，并通过所述丁醛塔24对液相组分中的重组分杂质进行脱除。
请继续参阅图1所示，所述丁醛缩合单元3包括：缩合反应器31、第二气液分离器32和蒸发器33，其中所述缩合反应器31，其与所述丁醛塔24相连，用以对丁醛塔输出物料进行缩合反应提供反应场所；所述第二气液分离器32，其与所述缩合反应器11相连，用以对缩合反应器输出物料进行气液分离；所述蒸发器33，其与所述第二气液分离器32相连，用以对第二气液分离器输出物料进行加热蒸发，可以理解的是，所述第二气液分离器32和所述蒸发器33的型号及功率本实施例均不作具体限制，只要满足所述第二气液分离器32和所述蒸发器33能够达到其指定的工作状态即可。
当所述系统运行时，所述丁醛塔24塔顶输出组分进入所述缩合反应器11，并在碱性条件下发生羰基缩合反应，其中碱液中氢氧根浓度为0.2mol％,压力为0.3MPa,生成2-乙基-2-己烯醛混合物，2-乙基-2-己烯醛混合物进入所述第二气液分离器32，并进行气液分离，进行杂质脱除，所述第二气液分离器32的液相组分进入所述蒸发器33，并通过所述蒸发器33进行汽化，其中采用一套反应系统可进行丁醇和辛醇的生产，进行丁醇合成时丁醛不进行缩合反应，直接进行加氢反应。
请继续参阅图1所示，所述加氢反应单元4包括：加氢反应器41、氢气进料管道42、丁醛进料管道43和2-乙基-2-己烯醛进料管道44，其中所述加氢反应器41，用以为丁醛塔24输出物料与氢气提供反应场所，或用以为蒸发器输出物料与氢气提供反应场所；所述氢气进料管道42，其设置在加氢反应器41的底部，用以将氢气输送至加氢反应器内；所述丁醛进料管道43，其与所述氢气进料管道42相连，用以将丁醛输送至加氢反应器内；所述2-乙基-2-己烯醛进料管道44，其与所述氢气进料管道42相连，用以将2-乙基-2-己烯醛输送至加氢反应器内，可以理解的是，所述氢气进料管道42、所述丁醛进料管道43和所述2-乙基-2-己烯醛进料管道44的材质和尺寸本实施例均不做具体限制，只要满足所述氢气进料管道42、所述丁醛进料管道43和所述2-乙基-2-己烯醛进料管道44能够在指定时间内输送指定体积的氢气即可。
当所述系统运行时，进行丁醇合成时上游输出丁醛组分沿所述丁醛进料管道43、氢气沿所述氢气进料管道32进入所述加氢反应器41，发生加氢反应，生产丁醇混合物，进行辛醇合成时，上游输出2-乙基-2-己烯醛组分沿所述乙基-2-己烯醛进料管道44、氢气沿所述氢气进料管道42进入所述加氢反应器41，发生加氢反应，生产辛醇混合物，所述加氢反应器41内的反应温度为120-125℃，反应压强为0.30-0.40MPa。
请继续参阅图1所示，所述纯化单元5包括：第三气液分离器51和精馏塔52，其中所述第三气液分离器51，其与所述加氢反应器41相连，用以对加氢反应器输出物料进行气液分离；精馏塔52，其与所述第三气液分离器51相连，用以对第三气液分离器输出物料进行精馏纯化，可以理解的是，所述第三气液分离器51的型号及功率本实施例均不作具体限制，只要满足所述第三气液分离器51能够达到其指定的工作状态即可。
当所述系统运行时，所述加氢反应器41输出气相组分进入所述第三气液分离器51，并进行气液分离，其中液相组分进入精馏塔52进行精馏，输出纯化丁醇或辛醇气相组分，其中丁醇精馏塔顶压力为0.03MPa，所述精馏塔52的目的是从塔底分离出重组分杂质，塔顶气相采出经过冷凝器全部液化以后在塔顶储罐聚集，丁辛醇作为重组分从塔釜采出，塔顶气相液化后得到丁辛醇产品。
为了使本发明的目的和优点更加清楚明白，下面结合实施例对本发明作进一步描述；应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。
一种基于微界面强化的丙烯羰基化制备丁辛醇的工艺，包括：
羰基合成工序：
步骤1：通过所述催化剂进料管道向所述羰基合成反应器内输送催化剂；
步骤2：通过所述丙烯和合成气进料管道向所述羰基合成反应器内输送丙烯和合成气，所述丙烯和合成气进料管道会将丙烯和合成气输送至所述微界面发生器，所述微界面发生器对丙烯和合成气进行破碎，形成微米尺度的微米级气泡，破碎完成后，所述微界面发生器将微米级气泡输出至所述羰基合成反应器并与催化剂混合形成气液乳化物；
步骤3：气液乳化物在催化剂的作用下进行羰基合成反应，生成丁醛混合物；
丁醛处理工序：
步骤4：混合物进入所述雾沫分离器，并通过所述雾沫分离器将丁醛混合物中夹带的极小液滴捕集并输送会羰基合成反应器内，所述雾沫分离器内的气相组分进入所述第一气液分离器进行气液分离；
步骤5：所述第一气液分离器的液相组分输送至所述稳定塔内，并通过所述稳定塔将液相中溶解的轻组分杂质丙烷和丙烯蒸馏脱除，所述稳定塔输出的液相组分输送至所述丁醛塔内，并通过所述丁醛塔对液相组分中的重组分杂质进行脱除；
丁醛缩合工序：
步骤6：所述丁醛塔塔顶输出组分进入所述缩合反应器，并在碱性条件下发生羰基缩合反应，生成2-乙基-2-己烯醛混合物；
步骤7：2-乙基-2-己烯醛混合物进入所述第二气液分离器，并进行气液分离，进行杂质脱除，所述第二气液分离器的液相组分进入所述蒸发器，并通过所述蒸发器进行汽化；
丁醇合成工序：
步骤8：上游输出丁醛组分沿所述丁醛进料管道、氢气沿所述氢气进料管道进入所述加氢反应器，发生加氢反应，生产丁醇混合物；
辛醇合成工序：
步骤9：上游输出2-乙基-2-己烯醛组分沿所述乙基-2-己烯醛进料管道、氢气沿所述氢气进料管道进入所述加氢反应器，发生加氢反应，生产辛醇混合物；
纯化工序：
步骤10：所述加氢反应器输出气相组分进入所述第三气液分离器，并进行气液分离，其中液相组分进入精馏塔进行精馏，输出纯化丁醇或辛醇气相组分。
其中，所述催化剂为铑催化剂三苯基膦溶液,所述合成气由一氧化碳、丙烷、氢气和甲烷组成，其中一氧化碳约占10-57％，丙烷约占0.3-10％，氢气约占32-67％，甲烷约占0.1-14％，可以理解的是，可以根据不同的产品要求，而灵活地对合成气进行预设操作条件的范围调整，以确保反应的充分有效进行，进而保证反应速率，达到了强化反应的目的。同时，本实施例中不具体限定合成气的组分，只要能够确保强化反应顺利进行即可。
实施例1
使用上述系统及工艺进行丙烯羰基化制备丁辛醇，其中：
所述工艺中羰基合成反应器内的反应温度为80℃，反应压强为0.8MPa，所述微界面发生器内的气液比为200：1，其中丙烯与合成气的进料摩尔比为2:1，合成气组分一氧化碳占48.2％，丙烷占1.2％，氢气占49.3％，甲烷占1.3％。
经检测，使用所述系统及工艺后，丙烯转化率98.3％，丁醛转化率97.7％，工艺的合成效率提升1.3％。
实施例2
使用上述系统及工艺进行丙烯羰基化制备丁辛醇，其中：
所述工艺中羰基合成反应器内的反应温度为83℃，反应压强为0.9MPa，所述微界面发生器内的气液比为230：1，其中丙烯与合成气的进料摩尔比为3:2，合成气组分一氧化碳占49.3％，丙烷占0.8％，氢气占48.5％，甲烷占1.4％。
经检测，使用所述系统及工艺后，丙烯转化率98.5％，丁醛转化率97.9％，工艺的合成效率提升1.4％。
实施例3
使用上述系统及工艺进行丙烯羰基化制备丁辛醇，其中：
所述工艺中羰基合成反应器内的反应温度为87℃，反应压强为1.0MPa，所述微界面发生器内的气液比为270：1，其中丙烯与合成气的进料摩尔比为2:1，合成气组分一氧化碳占49.7％，丙烷占1.2％，氢气占48.3％，甲烷占0.8％。
经检测，使用所述系统及工艺后，丙烯转化率98.7％，丁醛转化率98.0％，工艺的合成效率提升1.3％。
实施例4
使用上述系统及工艺进行丙烯羰基化制备丁辛醇，其中：
所述工艺中羰基合成反应器内的反应温度为92℃，反应压强为1.1MPa，所述微界面发生器内的气液比为340：1，其中丙烯与合成气的进料摩尔比为3:2，合成气组分一氧化碳占48.8％，丙烷占0.9％，氢气占49.1％，甲烷占1.2％。
经检测，使用所述系统及工艺后，丙烯转化率98.6％，丁醛转化率97.9％，工艺的合成效率提升1.4％。
实施例5
使用上述系统及工艺进行丙烯羰基化制备丁辛醇，其中：
所述工艺中羰基合成反应器内的反应温度为95℃，反应压强为1.3MPa，所述微界面发生器内的气液比为400：1，其中丙烯与合成气的进料摩尔比为5:3，合成气组分一氧化碳占47.9％，丙烷占1.1％，氢气占49.9％，甲烷占1.2％。
经检测，使用所述系统及工艺后，丙烯转化率98.8％，丁醛转化率98.2％，工艺的合成效率提升1.4％。
对比例
使用现有技术进行丙烯羰基化制备丁辛醇，其中，本实施例选用的工艺参数与所述实施例5中的工艺参数相同。
经检测，使用所述系统及工艺后丙烯转化率82.1％，丁醛转化率79.2％。
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。
以上所述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)

1.一种基于微界面强化的丙烯羰基化制备丁辛醇的反应系统，其特征在于，包括：
羰基合成单元，用以为丙烯与合成气提供反应场所；
丁醛处理单元，与所述羰基合成单元相连，用以为羰基合成单元输出物料进行分离脱除；
丁醛缩合单元，与所述丁醛处理单元相连，用以为丁醛处理单元输出物料提供反应场所，并对输出物料进行分离脱除；
加氢反应单元，用以为丁醛处理单元输出物料与氢气提供反应场所，或用以为丁醛缩合单元输出物料与氢气提供反应场所；
纯化单元，与所述加氢反应单元相连，用以为加氢反应单元输出物料进行分离纯化；
微界面发生器，其设置在所述羰基合成单元内的制定位置，将气体的压力能和/或液体的动能转变为气泡表面能并传递给丙烯与合成气，使丙烯与合成气破碎形成直径≥1μm、且＜1mm的微米级气泡以提高催化剂与丙烯与合成气间的传质面积，减小液膜厚度，降低传质阻力，并在破碎后将催化剂与微米级气泡混合形成气液乳化物，以在预设操作条件范围内强化丙烯与合成气与催化剂间的传质效率和反应效率。
2.根据权利要求1所述的基于微界面强化的丙烯羰基化制备丁辛醇的反应系统，其特征在于，所述微界面发生器为气动式微界面发生器，所述微界面发生器设置在所述羰基合成单元的反应区底部，用以将丙烯与合成气破碎形成微米尺度的微米级气泡并在破碎完成后将微米级气泡输出至羰基合成单元内与催化剂混合形成气液乳化物。
3.根据权利要求1所述的基于微界面强化的丙烯羰基化制备丁辛醇的反应系统，其特征在于，所述羰基合成单元包括：
羰基合成反应器，用以为丙烯与合成气提供反应场所；
丙烯和合成气进料管道，其设置在所述羰基合成反应器的侧壁并与所述微界面发生器相连，用以将丙烯和合成气输送至微界面发生器以使微界面发生器对丙烯和合成气；
催化剂进料管道，其设置在所述羰基合成反应器的侧壁并位于所述丙烯和合成气进料管道上方，用以将催化剂输送至羰基合成反应器内。
4.根据权利要求1所述的基于微界面强化的丙烯羰基化制备丁辛醇的反应系统，其特征在于，所述丁醛处理单元包括：
雾沫分离器，其与所述羰基合成反应器相连，用以将羰基合成反应器输出物料中夹带的极小液滴捕集并回输至羰基合成反应器；
第一气液分离器，其与所述雾沫分离器相连，用以对雾沫分离器输出物料进行气液分离；
稳定塔，其与所述第一气液分离器相连，用以对第一气液分离器输出物料中的轻组分杂质进一步去除；
丁醛塔，其与所述稳定塔相连，用以对稳定塔输出物料进行重组分脱除。
5.根据权利要求1所述的基于微界面强化的丙烯羰基化制备丁辛醇的反应系统，其特征在于，所述丁醛缩合单元包括：
缩合反应器，其与所述丁醛塔相连，用以对丁醛塔输出物料进行缩合反应提供反应场所；
第二气液分离器，其与所述缩合反应器相连，用以对缩合反应器输出物料进行气液分离；
蒸发器，其与所述第二气液分离器相连，用以对第二气液分离器输出物料进行加热蒸发。
6.根据权利要求1所述的基于微界面强化的丙烯羰基化制备丁辛醇的反应系统，其特征在于，所述加氢反应单元包括：
加氢反应器，用以为丁醛塔输出物料与氢气提供反应场所，或用以为蒸发器输出物料与氢气提供反应场所；
氢气进料管道，其设置在加氢反应器的底部，用以将氢气输送至加氢反应器内；
丁醛进料管道，其与所述氢气进料管道相连，用以将丁醛输送至加氢反应器内；
2-乙基-2-己烯醛进料管道，其与所述氢气进料管道相连，用以将2-乙基-2-己烯醛输送至加氢反应器内。
7.根据权利要求1所述的基于微界面强化的丙烯羰基化制备丁辛醇的反应系统，其特征在于，所述纯化单元包括：
第三气液分离器，其与所述加氢反应器相连，用以对加氢反应器输出物料进行气液分离；
精馏塔，其与所述第三气液分离器相连，用以对第三气液分离器输出物料进行精馏纯化。
8.一种基于微界面强化的丙烯羰基化制备丁辛醇的工艺，其特征在于，包括：
羰基合成工序：
步骤1：通过所述催化剂进料管道向所述羰基合成反应器内输送催化剂；
步骤2：通过所述丙烯和合成气进料管道向所述羰基合成反应器内输送丙烯和合成气，所述丙烯和合成气进料管道会将丙烯和合成气输送至所述微界面发生器，所述微界面发生器对丙烯和合成气进行破碎，形成微米尺度的微米级气泡，破碎完成后，所述微界面发生器将微米级气泡输出至所述羰基合成反应器并与催化剂混合形成气液乳化物；
步骤3：气液乳化物在催化剂的作用下进行羰基合成反应，生成丁醛混合物；
丁醛处理工序：
步骤4：混合物进入所述雾沫分离器，并通过所述雾沫分离器将丁醛混合物中夹带的极小液滴捕集并输送会羰基合成反应器内，所述雾沫分离器内的气相组分进入所述第一气液分离器进行气液分离；
步骤5：所述第一气液分离器的液相组分输送至所述稳定塔内，并通过所述稳定塔将液相中溶解的轻组分杂质丙烷和丙烯蒸馏脱除，所述稳定塔输出的液相组分输送至所述丁醛塔内，并通过所述丁醛塔对液相组分中的重组分杂质进行脱除；
丁醛缩合工序：
步骤6：所述丁醛塔塔顶输出组分进入所述缩合反应器，并在碱性条件下发生羰基缩合反应，生成2-乙基-2-己烯醛混合物；
步骤7：2-乙基-2-己烯醛混合物进入所述第二气液分离器，并进行气液分离，进行杂质脱除，所述第二气液分离器的液相组分进入所述蒸发器，并通过所述蒸发器进行汽化；
丁醇合成工序：
步骤8：上游输出丁醛组分沿所述丁醛进料管道、氢气沿所述氢气进料管道进入所述加氢反应器，发生加氢反应，生产丁醇混合物；
辛醇合成工序：
步骤9：上游输出2-乙基-2-己烯醛组分沿所述2-乙基-2-己烯醛进料管道、氢气沿所述氢气进料管道进入所述加氢反应器，发生加氢反应，生产辛醇混合物；
纯化工序：
步骤10：所述加氢反应器输出气相组分进入所述第三气液分离器，并进行气液分离，其中液相组分进入精馏塔进行精馏，输出纯化丁醇或辛醇气相组分。
9.根据权利要求8所述的基于微界面强化的丙烯羰基化制备丁辛醇的工艺，其特征在于，所述工艺中羰基合成反应器内的反应温度为80-95℃，反应压强为0.8-1.3MPa，所述微界面发生器内的气液比为200-400:1。
10.根据权利要求8所述的基于微界面强化的丙烯羰基化制备丁辛醇的工艺，其特征在于，所述催化剂为铑催化剂三苯基膦溶液。
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