CN113058517B - 一种丁辛醇的微界面制备装置及方法 - Google Patents

一种丁辛醇的微界面制备装置及方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种丁辛醇的微界面制备装置，包括：羰基合成塔、异构物分离器、第一加氢反应器和氢气瓶；所述羰基合成塔与所述异构物分离器相连；所述第一加氢反应器包括反应器本体，所述反应器本体一侧设置有循环管路，所述循环管路的进口与所述反应器本体的上部相连通，所述循环管路的出口与所述反应器本体的下部相连通；所述反应器本体内设置有两个相对的分布器；所述反应器本体侧壁上设置有半球形的催化剂喷射器；所述催化剂喷射器沿竖直方向设置在两个所述分布器之间。本发明的微界面制备装置物料转化率高、能耗低、成本低、安全性高、所需反应温度和压力低、副反应少，值得广泛推广应用。

Description

一种丁辛醇的微界面制备装置及方法
技术领域
本发明涉及丙烯羟基化反应制备领域，具体而言，涉及一种丁辛醇的微界面制备装置及方法。
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、三苯基膦络合物或其它工业上使用的同类型物质为催化剂，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、异构物分离得到止丁醇和异丁醇；
(3)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。
丙烯羰基合成法制备丁辛醇的主要方程式如下：
(1)丙烯氢甲酰化生成正丁醛(n-Bal)：
CH3CH＝CH2+CO+H2→CH3CH2CH2CHO
(2)丙烯氢甲酰化生成异丁醛(i-Bal)：
CH3CH＝CH2+CO+H2→CH3CH2(CHO)CH3
(3)混合丁醛加氢生成异丁醇和正丁醇：
CH3CH2CH2CHO+H2→CH3CH2CH2CH2OH
CH3CH2(CHO)CH3+H2→CH3CH(CH3)CH2OH
(4)正丁醛缩合反应生成2-乙基-3-丙基丙烯醛(EPA)：
2CH3CH2CH3CHO→CH3CH2CH2CH＝C(C2H5)CHO+H2O
(5)2-乙基-3-丙基丙烯醛加氢生成辛醇：
CH3CH2CH2CH＝C(C２H5)CHO+2H2→CH3CH2CH2CH(CH2CH3)CH2OH
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。
第三，所述方法未考虑混合丁醛加氢反应中，相界面积小，液滴凝并现象严重，反应效率低等问题。
第四，所述方法中加氢反应利用固定床反应器，由于其为强放热反应，过程中需移出大量的热，且反应能耗大效率低。
有鉴于此，特提出本发明。
发明内容
本发明的第一目的在于提供一种丁辛醇的微界面制备装置，该反应系统通过设置微界面发生器在加氢反应前分别将混合丁醛和氢气破碎形成微米级气泡以提高相界传质面积和反应效率；通过设置微气泡发生器分别将辛烯醛和氢气分散破碎成微米级的微气泡，提高了辛烯醛与氢气间的相界传质面积，提高了辛烯醛的转化率；通过在微界面发生器和微气泡发生器的出口处设置分布器，能够促进微气泡均匀分布。
本发明的第二目的在于提供一种采用上述制备装置进行制丁辛醇的反应方法，该反应方法操作简便，丁醛转化率高，产品品质高，有利于减少能耗，达到比现有工艺更佳的反应效果。
为了实现本发明的上述目的，特采用以下技术方案：
本发明提供了一种丁辛醇的微界面制备装置，包括：羰基合成塔、异构物分离器、第一加氢反应器和氢气瓶；所述羰基合成塔与所述异构物分离器相连；所述第一加氢反应器包括反应器本体，所述反应器本体一侧设置有循环管路，所述循环管路的进口与所述反应器本体的上部相连通，所述循环管路的出口与所述反应器本体的下部相连通；所述反应器本体内设置有两个相对的分布器；所述反应器本体侧壁上设置有半球形的催化剂喷射器；所述催化剂喷射器沿竖直方向设置在两个所述分布器之间；
所述异构物分离器上设置有正丁醛出口和混合丁醛出口；所述混合丁醛出口连接有第一微界面发生器，所述第一微界面发生器与所述反应器本体中位于上方的所述分布器相连；
所述氢气瓶与所述反应器本体中位于下方的所述分布器相连，且所述氢气瓶与位于下方的所述分布器之间依次设置有第一气泡生成器和第二微界面发生器；氢气经所述第一气泡生成器和所述第二微界面发生器分散破碎成微米级别的微气泡后，通过所述分布器进入所述反应器本体中；
所述正丁醛出口连接有正丁醛塔；所述正丁醛塔的产物出口依次连接有缩合反应器、气液分离器和第二加氢反应器，所述第二加氢反应器的结构与所述第一加氢反应器相同；所述气液分离器与所述第二加氢反应器之间设置有蒸发器，所述蒸发器的出口连接有第二微气泡发生器；所述第二微气泡发生器与所述第二加氢反应器内位于下方的所述分布器相连；
所述第二加氢反应器中位于上方的所述分布器与所述氢气瓶相连；所述氢气瓶与所述第二加氢反应器中位于上方的所述分布器之间沿进气方向依次设置有第二气泡生成器和第一微气泡发生器。
现有技术中，混合丁醛制备混合丁醇以及辛烯醛制备辛醇一般是直接加氢进行反应，但是加氢反应时未考虑到混合丁醛与氢气的相界传质面积小，反应不充分，转化率低；同理，由于辛烯醛与氢气相界传质面积小，辛烯醛转化率低，反应效率低。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种丁辛醇的微界面制备装置，该制备装置通过设置第一微界面发生器和第二微界面发生器在加氢反应前分别将混合丁醛和氢气破碎形成直径≥1μm、且＜1mm的微米级气泡以提高相界传质面积，减小液膜厚度，降低传质阻力，并在破碎后将溶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混合丁醛和氢气间的传质效率和反应效率；通过设置第一微气泡发生器和第二微气泡发生器分别将辛烯醛和氢气分散破碎成微米级的微气泡，提高了辛烯醛与氢气间的相界传质面积，提高了辛烯醛的转化率；通过在第一加氢反应器和第二加氢反应器内部设置分布器，能够促进微气泡均匀分布。
优选的，所述分布器呈锥形，所述分布器的截面沿气泡流动方向增大；所述分布器的圆周面上分布有多个气孔；微气泡沿所述气孔喷射而出以实现微气泡的均匀分布。
优选的，所述第一气泡生成器与所述第二气泡生成器内部均设置有多层气泡产生层；所述气泡产生层由直径相同的圆形散粒体堆砌而成。
优选的，所述第一气泡生成器连接有用于为氢气的分散破碎提供液相环境的正丁醇管路。
优选的，所述羰基合成塔侧壁上依次设置有催化剂进口、丙烯进口和合成气进口，所述羰基合成塔内由上到下依次设置有喷淋器、液动式微米气泡生成器和气动式微米气泡生成器；所述喷淋器与所述催化剂进口相连，所述液动式微米气泡生成器与所述丙烯进口相连，所述气动式微米气泡生成器与所述合成气进口相连。
优选的，所述液动式微米气泡生成器和所述气动式微米气泡生成器的出口相对。
优选的，所述液动式微米气泡生成器和所述气动式微米气泡生成器的出口处均设置有导向圆盘；所述导向圆盘呈锥形，均匀分布有多个导向孔。
本发明通过在羰基合成塔内设置液动式微米气泡生成器和气动式微米气泡生成器分别对氢气和合成气进行分散破碎，使氢气和合成气在羰基合成反应之前，将气体的压力能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，并在破碎后将溶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。通过在出口设置导向圆盘，使微气泡分布更加均匀；通过使液动式微米气泡生成器和气动式微米气泡生成器出口相对，使两股微气泡产生对冲效果，进一步促进微气泡的分布。
需要注意的是，本发明在进行排布时，液动式微米气泡生成器与丙烯进口连接，气动式微米气泡生成器与合成气进口连接，且液动式微米气泡生成器设置在气动式微米气泡生成器的上方。合成气相对来说气源需要预先合成，而且原料均属于易燃易爆气体，所以为了提高其安全性，尽量将其进气口设置的位置比较低一些，同时鉴于其进入羰基合成塔内部后更容易朝着顶部流动，所以用于破碎丙烯的液动式微米气泡生成器设置在上部，破碎合成气的气动式微米气泡生成器设置在下部，这样的排布方式也是充分考虑了安全性、反应效率等多方面的因素，合成气通过气动式微米气泡生成器充分破碎分散后，也会更加大概率的通过位于气动式微米气泡生成器上部的导向圆盘以实现更为均匀的分布。
本发明通过设置第一微界面发生器和第二微界面发生器在加氢反应前分别将混合丁醛和氢气破碎形成直径≥1μm、且＜1mm的微米级气泡以提高相界传质面积，减小液膜厚度，降低传质阻力，并在破碎后将溶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混合丁醛和氢气间的传质效率和反应效率；通过设置第一微气泡发生器和第二微气泡发生器分别将辛烯醛和氢气分散破碎成微米级的微气泡，提高了辛烯醛与氢气间的相界传质面积，提高了辛烯醛的转化率；通过设置两个分布器，并将两个分布器的出口相对，能够促进微气泡均匀分布，通过设置催化剂喷射器将催化剂进行喷射，增加了催化剂与原料的接触面积，有助于提高反应速率；通过设置第一气泡生成器和第二气泡生成器能够预先将气体分散为大气泡，提高后续微界面分散的效率。
另外，本发明的加氢反应器上还设置有循环管路，循环管路带动溶剂进行循环流动，循环过程中夹带气泡，能够促进两种原料微气泡的接触反应，提高反应效率。可见，本发明通过改进加氢反应器，并将气泡生成器、气体分布器和微界面发生器结合使用，提高了微界面的应用效果。
本领域所属技术人员可以理解的是，本发明所采用的微界面发生器在本发明人在先专利中已有体现，如申请号CN201610641119.6、CN201610641251.7、CN201710766435.0、CN106187660、CN105903425A、CN109437390A、CN205833127U及CN207581700U的专利。在先专利CN201610641119.6中详细介绍了微米气泡发生器(即微界面发生器)的具体产品结构和工作原理，该申请文件中记载了“微米气泡发生器包括本体和二次破碎件、本体内具有空腔，本体上设有与空腔连通的进口，空腔的相对的第一端和第二端均敞开，其中空腔的横截面积从空腔的中部向空腔的第一端和第二端减小；二次破碎件设在空腔的第一端和第二端中的至少一个处，二次破碎件的一部分设在空腔内，二次破碎件与空腔两端敞开的通孔之间形成一个环形通道。微米气泡发生器还包括进气管和进液管。”从该申请文件中公开的具体结构可以知晓其具体工作原理为：液体通过进液管切向进入微米气泡发生器内，超高速旋转并切割气体，使气体气泡破碎成微米级别的微气泡，从而提高液相与气相之间的传质面积，而且该专利中的微米气泡发生器属于气动式微界面发生器。
另外，在先专利201610641251.7中有记载一次气泡破碎器具有循环液进口、循环气进口和气液混合物出口，二次气泡破碎器则是将进料口与气液混合物出口连通，说明气泡破碎器都是需要气液混合进入，另外从后面的附图中可知，一次气泡破碎器主要是利用循环液作为动力，所以其实一次气泡破碎器属于液动式微界面发生器，二次气泡破碎器是将气液混合物同时通入到椭圆形的旋转球中进行旋转，从而在旋转的过程中实现气泡破碎，所以二次气泡破碎器实际上是属于气液联动式微界面发生器。其实，无论是液动式微界面发生器，还是气液联动式微界面发生器，都属于微界面发生器的一种具体形式，然而本发明所采用的微界面发生器并不局限于上述几种形式，在先专利中所记载的气泡破碎器的具体结构只是本发明微界面发生器可采用的其中一种形式而已。此外，在先专利201710766435.0中记载到“气泡破碎器的原理就是高速射流以达到气体相互碰撞”，并且也阐述了其可以用于微界面强化反应器，验证本身气泡破碎器与微界面发生器之间的关联性；而且在先专利CN106187660中对于气泡破碎器的具体结构也有相关的记载，具体见说明书中第[0031]-[0041]段，以及附图部分，其对气泡破碎器S-2的具体工作原理有详细的阐述，气泡破碎器顶部是液相进口，侧面是气相进口，通过从顶部进来的液相提供卷吸动力，从而达到粉碎成超细气泡的效果，附图中也可见气泡破碎器呈锥形的结构，上部的直径比下部的直径要大，也是为了液相能够更好的提供卷吸动力。
由于在先专利申请的初期，微界面发生器才刚研发出来，所以早期命名为微米气泡发生器(CN201610641119.6)、气泡破碎器(201710766435.0)等，随着不断技术改进，后期更名为微界面发生器，现在本发明中的微界面发生器相当于之前的微米气泡发生器、气泡破碎器等，只是名称不一样。综上所述，本发明的微界面发生器属于现有技术。
优选的，所述第二气泡生成器连接有辛醇管路以为氢气的分散破碎提供液相环境。
优选的，所述第一加氢反应器依次连接有第一精馏塔和醇产品分离装置，所述第一加氢反应器生成的混合丁醇在所述第一精馏塔精馏提纯后经所述醇产品分离装置中分离出正丁醇和异丁醇。
优选的，所述第二加氢反应器的产品出口连接有第二精馏塔，所述第二加氢反应器产生的辛醇经所述第二精馏塔纯化后排出。
优选的，所述羰基合成塔底部设置有溶剂进口。所述溶剂为正丁醛。
优选的，所述羰基合成塔与所述异构物分离器之间设置有除沫器，所述羰基合成塔的产物经所述除沫器除沫后流入所述异构物分离器中。
优选的，所述羰基合成塔、所述第一加氢反应器以及所述第二加氢反应器上均连接有用于补充催化剂的催化剂循环装置。
本发明还提供了一种采用上述微界面制备装置的制备方法，包括如下步骤：
将丙烯和合成气与催化剂混合，进行羟基合成反应，再经过除沫后得到粗产品，粗产品经分离得到正丁醛和混合丁醛；
正丁醛经缩合反应生成辛烯醛，辛烯醛与氢气分别进行微界面破碎后，经加氢反应后得到辛醇粗产品，将所述辛醇粗产品精馏纯化后得到产物辛醇；
混合丁醛与氢气分别进行微界面破碎后，在催化剂的参与下进行加氢反应生成混合丁醇，再经精馏纯化分离得到正丁醇和异丁醇。
优选的，所述羟基合成反应温度为80-95℃，压力为0.8-1.3MPa；优选的，所述催化剂为铑催化剂。
优选的，所述缩合反应器内的反应温度为65-75℃，反应压强为0.23-0.28MPa。
进一步地，所述第一加氢反应器与第二加氢反应器内的反应温度为60-78℃，反应压强为0.50-0.80MPa。
进一步地，所述第一加氢反应器与第二加氢反应催化剂为镍，铬等金属及氧化物催化剂三苯基膦溶液或其它行业内认可的同类型助剂参与反应。
采用本发明的制备方法得到的丁辛醇产品品质好、收率高，丁醛转化率高。且该制备方法本身反应温度低、压力大幅度下降，成本显著降低。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
(1)本发明的制备装置通过设置微界面发生器在加氢反应前分别将混合丁醛和氢气破碎形成直径≥1μm、且＜1mm的微米级气泡以提高相界传质面积，减小液膜厚度，降低传质阻力，并在破碎后将溶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混合丁醛和氢气间的传质效率和反应效率；
(2)通过设置微气泡发生器分别将辛烯醛和氢气分散破碎成微米级的微气泡，提高了辛烯醛与氢气间的相界传质面积，提高了辛烯醛的转化率；
(3)通过在微界面发生器和微气泡发生器的出口处设置分布器，能够促进微气泡均匀分布。
附图说明
通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：
图1为本发明实施例1提供的丁辛醇的微界面制备装置的结构示意图；
图2为本发明实施例1提供的第一加氢反应器的结构示意图；
图3为本发明实施例1提供的分布器的结构示意图；
图4为本发明实施例1提供的分布器的底面示意图；
图5为本发明实施例1提供的第一气泡生成器的结构示意图。
附图说明：
10-羰基合成塔；                      101-催化剂进口；
102-丙烯进口；                       103-合成气进口；
104-溶剂进口；                       105-喷淋器；
106-液动式微米气泡生成器；           107-导向圆盘；
108-气动式微米气泡生成器；           20-除沫器；
30-异构物分离器；                    301-混合丁醛出口；
302-正丁醛出口；                     40-第一加氢反应器；
401-第一微界面发生器；               402-第二微界面发生器；
403-分布器；                         4031-气孔；
404-循环管路；                       405-循环泵；
406-催化剂喷射器；                   50-第一精馏塔；
60-醇产品分离装置；                  70-氢气瓶；
80-第一气泡生成器；                  801-气泡产生层；
802-正丁醇管路；                     90-正丁醛塔；
100-缩合反应器；                     110-碱液储罐；
120-气液分离器；                     130-第二气泡生成器；
1301-辛醇管路；                      140-蒸发器；
150-第二加氢反应器；                 1501-第一微气泡发生器；
1502-第二微气泡发生器；
160-第二精馏塔；                     170-催化剂循环装置。
具体实施方式
下面将结合附图和具体实施方式对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，但是本领域技术人员将会理解，下列所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，仅用于说明本发明，而不应视为限制本发明的范围。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的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，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
为了更加清晰的对本发明中的技术方案进行阐述，下面以具体实施例的形式进行说明。
实施例1
如图1-5所示，本实施例提供了一种丁辛醇的微界面制备装置，包括：羰基合成塔10、异构物分离器30和第一加氢反应器40；羰基合成塔10与异构物分离器30相连；羰基合成塔10与异构物分离器30之间设置有除沫器20，羰基合成塔10的产物经除沫器20除沫后流入异构物分离器30中。
其中，羰基合成塔10底部设置有溶剂进口104。羰基合成塔10侧壁上依次设置有催化剂进口101、丙烯进口102和合成气进口103，羰基合成塔10内由上到下依次设置有喷淋器105、液动式微米气泡生成器106和气动式微米气泡生成器108；喷淋器105与催化剂进口101相连，液动式微米气泡生成器106与丙烯进口102相连，气动式微米气泡生成器108与合成气进口103相连。液动式微米气泡生成器106和气动式微米气泡生成器108的出口相对。
液动式微米气泡生成器106和气动式微米气泡生成器108的出口处均设置有导向圆盘107；导向圆盘107呈锥形，其上均匀分布有多个导向孔。
如图2所示，第一加氢反应器40包括反应器本体，反应器本体一侧设置有循环管路404，循环管路404上设置有循环泵405；循环管路404的进口与反应器本体的上部相连通，循环管路404的出口与反应器本体的下部相连通；反应器本体内设置有两个相对的分布器403；位于上方的分布器403沿竖直方向高于循环管路404与反应器本体相连接的位置，位于下方的分布器403沿竖直方向低于循环管路404与反应器本体相连接的位置；反应器本体侧壁上设置有半球形的催化剂喷射器406；催化剂喷射器406沿竖直方向设置在两个分布器403之间。反应时，催化剂经催化剂喷射器406喷射到两种原料气泡之间，催化反应高效进行。
如图3-4所示，分布器403呈锥形，分布器403的截面沿气泡流动方向增大；分布器403的圆周面上分布有多个气孔4031；微气泡沿气孔4031喷射而出以实现微气泡的均匀分布。
异构物分离器30上设置有正丁醛出口302和混合丁醛出口301；混合丁醛出口301连接有第一微界面发生器401，第一微界面发生器401与反应器本体中位于上方的分布器403相连；
其中，氢气瓶70与反应器本体中位于下方的分布器403相连，且氢气瓶70与位于下方的分布器403之间依次设置有第一气泡生成器80和第二微界面发生器402；氢气经第一气泡生成器80和第二微界面发生器402分散破碎成微米级别的微气泡后，通过分布器403进入反应器本体中；第一气泡生成器80连接有用于为氢气的分散破碎提供液相环境的正丁醇管路802。
正丁醛出口302连接有正丁醛塔90；正丁醛塔90的产物出口依次连接有缩合反应器100、气液分离器120和第二加氢反应器150。缩合反应器100顶部连接有碱液储罐110。在本实施例中，第二加氢反应器150的结构与第一加氢反应器40相同；气液分离器120与第二加氢反应器150之间设置有蒸发器140，蒸发器140的出口连接有第二微气泡发生器1502；第二微气泡发生器1502与第二加氢反应器150内位于下方的所述分布器403相连；
具体的，第二加氢反应器150中位于上方的分布器403与氢气瓶70相连；氢气瓶70与第二加氢反应器150中位于上方的分布器403之间沿进气方向依次设置有第二气泡生成器130和第一微气泡发生器1501。第二气泡生成器130连接有用于为氢气的分散破碎提供液相环境的辛醇管路1301。
由于第一微界面发生器401、第二微界面发生器402，第一微气泡发生器1501和第二微气泡发生器1502对气体的分散破碎均需要液相参与，因此，第一微界面发生器401和第二微界面发生器402均与第一加氢反应器40相连以将第一加氢反应器40内的溶剂通入，第一微气泡发生器1501和第二微气泡发生器1502均与第二加氢反应器150相连以将第二加氢反应器150内的溶剂通入。
如图5所示，第一气泡生成器80与第二气泡生成器130内部均设置有多层气泡产生层801；气泡产生层801由直径相同的圆形散粒体堆砌而成。
本实施例中，第一加氢反应器40与第二加氢反应器150均为浆态床反应器。
在本实施例中，羰基合成塔10内的溶剂为正丁醛，第一加氢反应器40内的溶剂为正丁醇，第二加氢反应器150内的溶剂为辛醇。
为促进催化剂的循环利用，在羰基合成塔10、第一加氢反应器40以及第二加氢反应器150上均连接有用于补充催化剂的催化剂循环装置170。
具体操作时，将丙烯气和合成气通入羰基合成塔10中，羰基合成塔10内的反应温度设置为80℃，反应压强设置为0.8MPa，液动式微米气泡生成器106和气动式微米气泡生成器108分别将丙烯和合成气打碎成微米尺度的微气泡，并将微气泡释放到羰基合成塔10内部，使得物料充分接触，并进行羰基合成反应。
将羰基合成反应产物输送至异构物分离器30中，混合丁醛通过第一气泡生成器80和第一微界面发生器401破碎成微米尺度的微气泡，并释放到第一加氢反应器40内部，使得混合丁醛与氢气充分接触，进行加氢反应。第一加氢反应器40中反应温度设置为60℃，反应压强设置为0.50MPa。生成的混合丁醇在第一精馏塔50精馏提纯后经醇产品分离装置60中分离出正丁醇和异丁醇。
正丁醛进入正丁醛塔90中纯化，重组分被脱除，纯化后的正丁醛进入缩合反应器100内进行缩合反应，反应温度设置为65℃，反应压强设置为0.23MPa。
缩合反应产物通过蒸发器140气化后在微气泡发生器的作用下分散破碎成微气泡，并进入第二加氢反应器150中，与氢气进行加氢反应，加氢反应产物经第二精馏塔160精馏后得到辛醇。第二加氢反应器150中反应温度设置为60℃，反应压强设置为0.50MPa。
所得加氢反应产物进行精馏提纯，经分离塔分离成正丁醇和异丁醇。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96.5％，工艺的合成效率提升3.8％。
实施例2
本实施例的制备装置与实施例1一致，区别仅在于本实施例中羰基合成塔10内的反应温度设置为88℃，反应压强设置为1.1MPa；缩合反应器100内的反应温度设置为70℃，反应压强设置为0.25MPa；第一加氢反应器40中反应温度设置为70℃，反应压强设置为0.70MPa；第二加氢反应器150中反应温度设置为70℃，反应压强设置为0.70MPa。
经检测，使用上述装置及工艺后，丙烯转化率99.0％，丁醛转化率98.0％，工艺的合成效率提升4.2％。
实施例3
本实施例的制备装置与实施例1一致，区别仅在于本实施例中羰基合成塔10内的反应温度设置为95℃，反应压强设置为1.3MPa；缩合反应器100内的反应温度设置为75℃，反应压强设置为0.28MPa；第二加氢反应器150中反应温度设置为78℃，反应压强设置为0.80MPa；第一加氢反应器40中反应温度设置为78℃，反应压强设置为0.80MPa。
经检测，使用上述装置及工艺后，丙烯转化率99.3％，丁醛转化率98.5％，工艺的合成效率提升4.8％。
总之，与现有技术的丙烯羰基化制丁辛醇的反应系统相比，本发明的丁辛醇的微界面制备装置物料转化率高、能耗低、成本低、安全性高、所需反应温度和压力低、副反应少，值得广泛推广应用。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种丁辛醇的微界面制备装置，其特征在于，包括：羰基合成塔、异构物分离器、第一加氢反应器和氢气瓶；所述羰基合成塔与所述异构物分离器相连；所述第一加氢反应器包括反应器本体，所述反应器本体一侧设置有循环管路，所述循环管路的进口与所述反应器本体的上部相连通，所述循环管路的出口与所述反应器本体的下部相连通；所述反应器本体内设置有两个相对的分布器；位于上方的所述分布器沿竖直方向高于所述循环管路与所述反应器本体相连接的位置，位于下方的所述分布器沿竖直方向低于所述循环管路与所述反应器本体相连接的位置；所述反应器本体侧壁上设置有半球形的催化剂喷射器；所述催化剂喷射器沿竖直方向设置在两个所述分布器之间；
所述异构物分离器上设置有正丁醛出口和混合丁醛出口；所述混合丁醛出口连接有第一微界面发生器，所述第一微界面发生器与所述反应器本体中位于上方的所述分布器相连；
所述氢气瓶与所述反应器本体中位于下方的所述分布器相连，且所述氢气瓶与位于下方的所述分布器之间依次设置有第一气泡生成器和第二微界面发生器；氢气经所述第一气泡生成器和所述第二微界面发生器分散破碎成微米级别的微气泡后，通过所述分布器进入所述反应器本体中；
所述正丁醛出口连接有正丁醛塔；所述正丁醛塔的产物出口依次连接有缩合反应器、气液分离器和第二加氢反应器，所述第二加氢反应器的结构与所述第一加氢反应器相同；所述气液分离器与所述第二加氢反应器之间设置有蒸发器，所述蒸发器的出口连接有第二微气泡发生器；所述第二微气泡发生器与所述第二加氢反应器内位于下方的所述分布器相连；
所述第二加氢反应器中位于上方的所述分布器与所述氢气瓶相连；所述氢气瓶与所述第二加氢反应器中位于上方的所述分布器之间沿进气方向依次设置有第二气泡生成器和第一微气泡发生器；
所述分布器呈锥形，所述分布器的截面沿气泡流动方向增大；所述分布器的圆周面上分布有多个气孔；微气泡沿所述气孔喷射而出以实现微气泡的均匀分布；
所述第一气泡生成器与所述第二气泡生成器内部均设置有多层气泡产生层；所述气泡产生层由直径相同的圆形散粒体堆砌而成。
2.根据权利要求1所述的丁辛醇的微界面制备装置，其特征在于，所述第一气泡生成器连接有用于为氢气的分散破碎提供液相环境的正丁醇管路。
3.根据权利要求1所述的丁辛醇的微界面制备装置，其特征在于，所述羰基合成塔侧壁上依次设置有催化剂进口、丙烯进口和合成气进口，所述羰基合成塔内由上到下依次设置有喷淋器、液动式微米气泡生成器和气动式微米气泡生成器；所述喷淋器与所述催化剂进口相连，所述液动式微米气泡生成器与所述丙烯进口相连，所述气动式微米气泡生成器与所述合成气进口相连。
4.根据权利要求3所述的丁辛醇的微界面制备装置，其特征在于，所述液动式微米气泡生成器和所述气动式微米气泡生成器的出口相对。
5.根据权利要求4所述的丁辛醇的微界面制备装置，其特征在于，所述液动式微米气泡生成器和所述气动式微米气泡生成器的出口处均设置有导向圆盘。
6.根据权利要求5所述的丁辛醇的微界面制备装置，其特征在于，所述导向圆盘呈锥形，均匀分布有多个导向孔。
7.采用权利要求1-6任一项所述的丁辛醇的微界面制备装置的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
将丙烯和合成气与催化剂混合，进行羟基合成反应，再经过除沫后得到粗产品，粗产品经分离得到正丁醛和混合丁醛；
正丁醛经缩合反应生成辛烯醛，辛烯醛与氢气分别进行微界面破碎后，经加氢反应后得到辛醇粗产品，将所述辛醇粗产品精馏纯化后得到产物辛醇；
混合丁醛与氢气分别进行微界面破碎后，在催化剂的参与下进行加氢反应生成混合丁醇，再经精馏纯化分离得到正丁醇和异丁醇。
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述羟基合成反应温度为80-95℃，压力为0.8-1.3MPa。
9.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述催化剂为铑催化剂。
10.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述第一加氢反应器与第二加氢反应器内的反应温度均为60-78℃，反应压强为0.50-0.80MPa。
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CN113548951A (zh) * 2021-07-14 2021-10-26 南京延长反应技术研究院有限公司 一种正丁醛缩合制辛烯醛的微界面强化系统及制备方法
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CN113971988B (zh) * 2021-11-08 2023-05-05 南京延长反应技术研究院有限公司 一种丙烯氢甲酰化制丁醛微界面反应强化程度的评测方法

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN112479815A (zh) * 2019-09-12 2021-03-12 南京延长反应技术研究院有限公司 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
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CN112010735A (zh) * 2020-08-18 2020-12-01 南京延长反应技术研究院有限公司 一种丙烯羰基化制备丁辛醇的外置微界面强化系统及方法
CN112322347B (zh) * 2020-10-21 2023-03-24 南京延长反应技术研究院有限公司 一种加氢微界面系统
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