CN1462649A - 一种丙烯氯醇化管式反应装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种石油化工合成装置，尤其是一种合成环氧丙烷及环氧氯丙烷过程中的丙烯氯醇化反应装置。该装置由1～10组串联反应单元组成，各反应单元由进料系统、反应系统、尾气处理系统及反应液压力补偿系统组成。本发明在于多点进料，将原料丙烯、氯气一次性投料从空间上拆分为若干次，及时转化氯气溶解、水解所生成的次氯酸，增强氯气、丙烯溶解能力。工艺路线新颖，独特，有效地克服了现有塔式、管塔式转化率低、环境污染严重等缺陷，氯丙醇最终浓度可由传统工艺的3.5％提高到6％以上，使装置的废水量下降近40％，副产物量减少50％以上。
Description
一、技术领域
本发明涉及一种石油化工合成装置，尤其是合成生产环氧丙烷及环氧氯丙烷中的丙烯氯醇化管式反应装置。
二、背景技术
环氧丙烷(Propylene Oxide)(以下简称：PO)又名氧化丙烯，是仅次于聚丙烯和丙烯腈的丙烯第三大衍生物，主要用于合成聚氨酯用聚醚多元醇及丙二醇。其中，聚醚多元醇用PO，约占PO总消耗量的70％。目前，国内PO总能力为458kt/a，与美国、西欧和日本等国家地区相比，无论生产装置的规模，还是总加工能力都有很大的差距。
工业化PO生产技术主要为氯醇法、共氧化法，国内现役生产装置均为氯醇法。与共氧化法工艺相比，传统氯醇法工艺简单，流程短，对设备要求不高，但氯醇化反应机理及氯醇法反应设备，限制了装置的加工能力及综合效益。我国PO工业发展现状表明，今后相当长的一段时期内，仍将以传统氯醇法为主。丙烯氯醇化是氯醇法PO工艺的主要反应工序，氯醇法工序能力决定了生产装置总体运行水平。国内工业化装置氯醇化反应基本为塔式、管-塔结合两种形式。塔式反应中，丙烯由主塔底部入塔，经分布器成细小泡状在主塔内上升，氯气由副塔入塔，经分布器预溶于水，生成次氯酸后，与丙烯进一步反应生成氯丙醇(PCH)。氯醇化反应的关键在于氯气、丙烯的预溶，而塔式反应器由于气液传质效率、两相比表面积较低，氯气的预溶效果较差，致使设备体积庞大，副产较多，影响了PO收率(86％左右)，也制约了装置规模的大型化。管-塔结合反应器，其管式反应段为一点进料，为保证足够的收率，管反应段出料浓度偏低，再经塔式反应段进一步反应后，达到有效可工业化的氯丙醇浓度。一定意义上，可以认为此管式反应器并不完善，仅起到增强氯气预溶效果的目的。
近年来，国内各主要PO生产厂家，均对原有装置进行了不同程度的扩容改造。01262148.x公布了段数为1～500段的管式反应器。其每个单元单纯由一个氯气预溶管和一个丙烯氯醇化反应器组成，仍然存在原料转化率低，副产物多，收率低等缺点。
二、发明内容(1)发明目的
本发明的目的是提供一种原料转化率高，运行成本低、反应装置小，适合于大规模生产的丙烯氯醇化管式反应装置及反应方法。(2)技术方案
本发明的丙烯氯醇化管式反应装置是一种工业化生产环氧丙烷的氯醇化反应装置，该反应装置由1～10组串联反应单元组成，各反应单元由进料系统、反应系统、尾气处理系统及反应液压力补偿系统组成；原料氯气及丙烯经压力控制器5、气体分布器6进入反应系统；其中反应系统由2～20组对管首尾相接，盘旋上升布置；每组反应对管包括一个氯气预溶管1和一个丙烯氯醇化反应管2；氯气进料管3位于氯气预溶管1前端，丙烯进料管4位于丙烯氯醇化反应管2前端，氯气预溶管后端接丙烯氯醇化反应管的前端，并与下一组反应对管的氯气预溶管11进液口端串接连通，最后一组反应对管的出口端进尾气处理系统9；气相经处理后排空，液相经压力补偿系统10提升压力后，进入下一独立反应单元。单元反应系统中的各反应管相对于水平面倾斜成2～30°放置。各单元系统中反应对管盘旋堆置方式中，每一层面反应对管数为2≤n≤5。
每个单元反应系统至少由2组反应对管构成，氯气从进料管3进入氯气预溶管1，水或PCH从管10进入，该管后端接丙烯氯醇化反应管2前端；丙烯从该端进料口4同时进入，丙烯氯醇化反应管2后端再串接入第二组氯气预溶管11前端，氯气同时从管33进入，该后端再接入丙烯氯醇化反应管22前端，丙烯从进料管端口44同时进料。(3)技术效果
原料丙烯与氯气直接接触生成副产物二氯丙烷，是影响丙烯氯醇化反应效果的根本因素。本发明通过提高原料氯气在水中的预溶水解效果，降低丙烯与气相氯直接接触的机率，从而抑制副反应，提高主反应的选择性。本发明通过多级管式反应方式的运用，将传统的反应方式中投料从空间拆分为若干次，多点进料；只要反应单元数量上足够，即可保证每一反应单元中，氯气进料量远低于其饱和溶解度，同时在每一反应单元中氯气预溶反应管所产生的次氯酸在该单元的丙烯氯醇化反应中及时得到消耗。
本发明工艺路线新颖、独特，多反应单元串接，有效地克服了国内各现役塔式、管—塔式结合反应设备中氯气预溶效果差，环境污染严重，动力消耗大以及设备庞大限制生产能力等缺陷，成本降低明显。
在保证足够的收率前提下，氯丙醇最终浓度可由传统工艺的3.5％提高到6％左右，使装置的废水量下降近40％，副产物量减少50％以上。
三、附图说明
图1是本发明反应单元示意图，其中出料管8，尾气分离系统9，压力补偿系统10。
图2是2组反应对管结构图，其中氯气进料管3、33，氯气预溶管1，丙烯进料管4、44，氯醇化反应管2；第二组氯气预溶管11，氯醇化反应管22，压力控制器5，气体分布器6，水或氯丙醇进料管7。
图3是反应单元布置图。
四、具体实施方式本丙烯氯醇化管式反应装置的最佳实施方式由6组串联反应单元组成，各反应单元由进料系统、反应系统、尾气处理系统及反应液压力补偿系统组成；原料氯气及丙烯经压力控制器5经气体分布器6进入反应系统；其中每单元反应系统由2对×3层共6对反应对管首尾相接，盘旋上升布置；每组反应对管包括一个氯气预溶管1和一个丙烯氯醇化反应管2；氯气进料管3位于氯气预溶管1前端，丙烯进料管4位于丙烯氯醇化反应管2前端，氯气预溶管后端接丙烯氯醇化反应管的前端，并与下一组反应对管的氯气预溶管11进液口端串接连通，最后一组反应对管的出口端进尾气处理系统；气相经处理后排空，液相经压力补偿系统10提升压力后，进入下一独立反应单元。单元反应系统中的各反应管相对于水平面倾斜成10°放置。
氯气预溶管长6m，管径Φ70mm；
丙烯氯醇化反应管长6m，管径Φ70mm。
丙烯纯度＞90vol％
氯气纯度＞99.5vol％
工艺水量25t/h
反应温度50～80℃
氯气、丙烯进料压力0.3MPa
原料配比氯气∶丙烯＝1.07∶1
实验结果：
丙烯消耗 0.772t/t环氧丙烷 氯气消耗 1.305t/t
二氯丙烷(副产) 6％
下面是当反应单元数为1和10时的实验结果(公用条件与上述相同)
| 1个反应单元 | 10反应单元 | |
| 反应温度℃ | 50～80 | 50～80 |
| 反应压力MPa(表压) | 0.10～0.30 | 0.10～0.30 |
| 丙烯消耗t/tPO | 0.84 | 0.77～0.80 |
| 氯气消耗t/tPO | 1.421 | 1.35 |
| 二氯丙烷(副产)％ | 16 | 6～8 |
Claims (4)
1.一种丙烯氯醇化管式反应装置，包括进出料管、预溶管、丙烯氯醇化反应管，其特征在于该反应装置由1～10组串联反应单元组成，各反应单元由进料系统、反应系统、尾气处理系统及反应液压力补偿系统组成；原料氯气、丙烯经压力控制器(5)、气体分布器(6)进入反应系统；其中反应系统由2～20组反应对管首尾相接，盘旋上升布置；每组反应对管包括一个氯气预溶管(1)和一个丙烯氯醇化反应管(2)；氯气进料管(3)位于氯气预溶管(1)前端，丙烯进料管(4)位于丙烯氯醇化反应管(2)前端，氯气预溶管后端接丙烯氯醇化反应管的前端，并与下一组反应对管的氯气预溶管(11)进液口端串接连通，最后一组反应对管的出口端进尾气处理系统(9)；气相经处理后排空，液相经压力补偿系统(10)提升压力后，进入下一独立反应单元。
2.根据权利要求1所述的丙烯氯醇化反应装置，其特征在于所述反应单元系统中的各反应管相对于水平面倾斜成2～30°放置。
3.根据权利要求1或2所述的丙烯氯醇化反应装置，其特征在于反应系统中反应对管盘旋堆置方式中，每一层面反应对管数为2≤n≤5。
4.根据权利要求1～3之一所述的反应装置，其特征在于每个单元反应系统由2组反应对管构成，氯气从进料管(3)进入氯气预溶管(1)，水或氯丙醇从管(10)进入，该管后端接丙烯氯醇化反应管(2)前端；丙烯从该端进料口(4)同时进入，丙烯氯醇化反应管(2)后端再串接入第二组氯气预溶管(11)前端，氯气同时从管(33)进入，该后端再接入丙烯氯醇化反应管(22)前端，丙烯从进料管端口(44)同时进料。
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|---|---|---|---|
| CN 03131853 CN1462649A (zh) | 2003-06-11 | 2003-06-11 | 一种丙烯氯醇化管式反应装置 |
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| CN 03131853 CN1462649A (zh) | 2003-06-11 | 2003-06-11 | 一种丙烯氯醇化管式反应装置 |
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| CN1462649A true CN1462649A (zh) | 2003-12-24 |
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| CN (1) | CN1462649A (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111099964A (zh) * | 2018-10-25 | 2020-05-05 | 中国石油化工股份有限公司 | 一种氯醇化反应系统及反应方法 |
| CN114478933A (zh) * | 2020-10-23 | 2022-05-13 | 中国石油化工股份有限公司 | 一种高固含量聚合物多元醇的制备方法及得到的聚醚多元醇与系统 |
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2003
- 2003-06-11 CN CN 03131853 patent/CN1462649A/zh active Pending
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| CN111099964A (zh) * | 2018-10-25 | 2020-05-05 | 中国石油化工股份有限公司 | 一种氯醇化反应系统及反应方法 |
| CN111099964B (zh) * | 2018-10-25 | 2022-10-21 | 中国石油化工股份有限公司 | 一种氯醇化反应系统及反应方法 |
| CN114478933A (zh) * | 2020-10-23 | 2022-05-13 | 中国石油化工股份有限公司 | 一种高固含量聚合物多元醇的制备方法及得到的聚醚多元醇与系统 |
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