CN201386067Y

CN201386067Y - 超声波雾化气化连续化生产对伞花烃的装置

Info

Publication number: CN201386067Y
Application number: CN200920039462U
Authority: CN
Inventors: 毕良武; 张秋格; 赵振东; 李冬梅; 古研; 王婧; 刘先章
Original assignee: Institute of Chemical Industry of Forest Products of CAF
Current assignee: Institute of Chemical Industry of Forest Products of CAF
Priority date: 2009-04-10
Filing date: 2009-04-10
Publication date: 2010-01-20
Anticipated expiration: 2019-04-10

Abstract

本实用新型公开了一种超声波雾化气化连续化生产对伞花烃的装置，主要由原料贮槽、计量泵、预热器、气化器、反应器、冷凝器、产品贮槽和加热装置组成，在预热器和原料贮槽之间设有可连续恒流进料的计量泵，且计量泵的进口与原料贮槽出口连通，计量泵的出口与预热器进口相连，然后预热器出口和气化器进口连接，气化器出口与反应器顶部的进口连接，反应器底部的出口和冷凝器进口连接，冷凝器出口与产品贮槽进口连接，预热器、气化器、反应器和加热装置相连。气化器内安装有超声波雾化器的喷头，超声波雾化器的超声波频率为18kHz～3000kHz，功率为1W～1000W。具有低温雾化气化，无废弃物，不需溶剂和其它反应试剂等优点。

Description

超声波雾化气化连续化生产对伞花烃的装置

技术领域

本实用新型涉及一种制备对伞花烃的装置，尤其涉及一种由松节油衍生物超声波雾化气化连续化生产对伞花烃的装置。

背景技术

对伞花烃即对异丙基甲苯，是一种重要的化工产品和用途广泛的有机合成中间体。对伞花烃可由工业双戊烯经催化脱氢反应得到。对伞花烃可以直接用于软饮料、冰制食品、糖果、口香糖、调味料中，用于调配化妆品、皂用和洗涤剂用香精；可用于制成软胶囊，用作镇咳、祛痰药、治疗慢性气管炎；同时还可用于合成多种多环麝香型香料，和其他含芳环香料，药物，除草剂，杀菌剂等；还可以用于合成对甲酚及其下游系列产品等；它还可以作为配制油漆的稀释剂和其它类似用途。用途较为广泛，附加值较高。

目前已知制备对伞花烃的方法，主要有3类，分别为：(1)天然原料直接制取法；(2)石化原料化学合成法；(3)松节油及其衍生物合成法。

方法1是直接从含有对伞花烃的植物精油中，如：柠檬油、葛缕子油、肉桂油、柏木油、茴香油、肉豆蔻油、芫荽油和香紫苏油中，但通常对伞花烃含量较低，如柠檬油中含量0.40％，柏木油中含量1.51％，且成分复杂，没有单独提取分离利用的价值；方法2主要是由甲苯和丙烯或异丙醇通过Friedel-Crafts烷基化反应来实现的，所得产物是对伞花烃、邻伞花烃和间伞花烃的混合物。若要得到高纯度的对伞花烃，除了要有高选择性的对位催化剂外，还要在后步分离提纯过程中通过物理或者化学手段，使对伞花烃与邻、间位伞花烃分开。而由于三种异构体的沸点极为相近，分离纯化困难，几乎不可能得到能满足医药要求的异构体纯度；方法3是由松节油衍生物——工业双戊烯为原料经催化剂催化脱氢作用生成对伞花烃，使用该方法生产的对伞花烃基本不含邻伞花烃和间伞花烃等异构体，可保证某些高纯度和原料天然度等特殊需求的高品质产品的需要；并且我国松节油资源丰富，可以有大量的原料来源，减少了对石化原料的需求和依赖。因此，该方法合成对伞花烃具有非常广阔的应用前景，也受到广泛的关注和研究。例如：1924年有英国专利报道(AusterwellG.GB 206848)，将双戊烯与硫及对称二苯硫脲一起回流加热，可以得到对伞花烃；有人使用P的-Al₂O₃催化剂实现双戊烯脱氢制备对伞花烃；胡贵贤等(胡贵贤等.林产化学与工业，1993，13(4)：305-310.)分别研究过双戊烯的液相和气相脱氢反应，采用高活性镍催化剂液相催化脱氢，双戊烯的转化率为81.00％，采用催化剂905气相催化脱氢，双戊烯的转化率为85.00％；刘德臣等(刘德臣等.精细化工，1998，15(6)：42-45.)采用自制的PdO-S/C催化剂，研究工业双戊烯的气相脱氢反应，在进样量1mL·min^-1时，对伞花烃含量为85.70％；张庆等(张庆等.林产化工通讯，2001，35(2)：14-17.)研究了双戊烯液相固体酸催化脱氢反应工艺；吴志平等(吴志平等.中南林学院学报，2001，21(1)：48-50.)采用自制催化剂(未说明催化剂种类)，可以使双戊烯脱氢产物中对伞花烃含量为79.60％；李凝(李凝.精细化工，2002，19(8)：477-478，481.)研究了双戊烯在固定床积分反应器中Ni-Cu催化脱氢的情况，对伞花烃收率为56.00％～58.00％；朱昌朋等(朱昌朋等.CN 1292371A)采用Pd/SiO₂催化剂，双戊烯气相脱氢制备对伞花烃的得率为74.00％。上述报道大多为实验室研究，反应规模小，较难放大，并且所用催化剂的制备、预处理、或后处理操作过程比较复杂。难以适应工业化连续生产的需要。

液相原料气化均匀性问题，是工业双戊烯气相催化反应要解决的关键技术问题之一，在反应前首先要使液相原料气化，保证原料分子以气体状态在催化剂床层中与催化剂充分均匀地接触。传统气化方式是采用高温加热直接气化或通过特殊构造的高压喷头或高速旋转喷头来实现，由于高温加热易局部结焦和堵塞，影响装置连续运行和反应效果，而且能耗较高；超声波是指频率为2×10⁴Hz～1×10⁷Hz的声波，其在媒质中传播时，通过机械、空化、微射流和热作用，产生力学、热学、光学、电学和化学等一系列效应，可用于电子、航空、航天、造船、机械、冶金、轻工业、交通、能源、地质勘探、探伤测量、通讯、医学、化学、生物、食品、环保等行业。超声波雾化器是利用换能器产生超声波并传导到雾化器喷头，引起喷头的高频振动，并对流经到喷头的液体介质(如水等)施加超声波作用力，将其打散成微米级细微颗粒喷出，实现雾化气化的目的。目前，超声波雾化器的主要功用是水的雾化、环境加湿和防尘等。

发明内容

为了解决现有技术存在的高温加热易结焦、无法工业化连续生产、能耗高的缺点，本实用新型提供一种超声波雾化气化连续化生产对伞花烃的装置，具有可在常压和较低温度下发生雾化气化，能耗低，无废弃物的优点。

本实用新型提供如下技术方案：一种超声波雾化气化连续化生产对伞花烃的装置，主要由原料贮槽、计量泵、预热器、气化器、反应器、冷凝器、产品贮槽和加热装置组成，在预热器和原料贮槽之间设有可连续恒流进料的计量泵，且计量泵的进口与原料贮槽出口连通，计量泵的出口与预热器进口相连，然后预热器出口和气化器进口连接，气化器出口与反应器顶部的进口连接，反应器底部的出口和冷凝器进口连接，冷凝器出口与产品贮槽进口连接，预热器、气化器、反应器和加热装置相连。气化器内安装有超声波雾化器的喷头，超声波雾化器的超声波频率为18kHz～3000kHz，功率为1W～1000W。反应器为列管式反应器，列管内装载反应催化剂，催化剂为Pd/C催化剂，反应器上设有温度传感器，列管式反应器设有夹套。反应器为列管式多管反应床，反应器夹套可控制温度。反应器的进料口位于反应器的顶部，原料经预热，超声波喷头雾化气化后，由反应器顶部进入反应床层，反应器的出料口在反应器的底部，反应产物直接进入冷凝器，经冷凝后直接收集至产物贮槽。加热装置包括膨胀器、磁力泵、冷油箱和热油炉，冷油箱和热油炉之间设有磁力泵，磁力泵和预热器、气化器及反应器相连，热油炉一端和膨胀器连接，另一端与预热器、气化器及反应器相连，和磁力泵组成闭合加热回路。

本实用新型采用的原料工业双戊烯是一类具有六元环结构的单环萜烯，这类单环萜烯经过催化脱氢即可转化为对伞花烃。本实用新型所指工业双戊烯是一类分子量相同、结构相似的单环单萜类化合物组成的混合物，通常有很多异构体，如：苧烯、α-松油烯、α-水芹烯、β-水芹烯、γ-松油烯、异松油烯等。

与现有技术相比，本实用新型具有如下技术效果：

(1)操作简单，可在常压和较低温度下发生雾化气化，能耗低，可实现连续化和自动控制，设备利用率高。本实用新型采用的反应装置不需特殊设备，气化器中加载超声波雾化器，使气化操作简单快速，在常压和较低温度下就可使液体发生雾化气化，能耗比传统气化方式低；反应器一般可以做成多管反应器的形式，占地较少，且操作方便，物料可连续进出，可方便地实现自动控制。由于物料在本实用新型所涉及设备中停留时间比间歇生产设备短，而且生产中不需要频繁彻底地更换反应体系，因此设备利用率高。由于增加了超声波低温雾化气化，经气化器中超声波喷头雾化后再进入反应器中，可以更充分地与催化剂接触，反应更彻底，且不易结焦，有利于降低能耗和提高对伞花烃产率。超声波雾化气化方法可以在室温或较低温度下实现液滴的雾化，可24h连续运行，雾化器结构简单，易加工和成型，能耗较低。

(2)基本无废弃物，不需溶剂和其它反应试剂。反应过程中不需添加酸、碱或有机溶剂，不产生废水，基本无固体废弃物和其他液体废弃物，反应产物经冷凝后基本被全部收集，反应尾气为氮气和少量不凝气的混合物，对环境没有影响，亦无安全隐患，因此是绿色环保的生产工艺。

(3)Pd/C催化剂反应活性好，寿命长，可以实现回收再生利用，不会引起环境污染。

(4)通用性好和适用面广，可以不做改造或较少改造就可以满足其他许多松节油类衍生物的气相催化连续化反应和产品制造，使催化反应技术和装置可以得到最大化的开发和利用。并且本实用新型所开发的通用生产装置，可为其它松节油类衍生物的技术熟化、工程化和工业化开发，技术集成创新，提供一个很好的平台。

附图说明

图1超声波雾化气化法对伞花烃连续生产装置示意图。

具体实施方式

实施例1

本实用新型所述的连续化生产对伞花烃的装置，如图1所示：主要由原料贮槽1、计量泵2、预热器3、气化器4、反应器5、冷凝器6、产品贮槽7和加热装置组成，在预热器3和原料贮槽1之间设有可连续恒流进料的计量泵2，且计量泵2的进口与原料贮槽1出口连通，计量泵2的出口与预热器3进口相连，然后预热器3出口和气化器4进口连接，气化器4出口与反应器5顶部的进口连接，反应器5底部的出口和冷凝器6进口连接，冷凝器6出口与产品贮槽7进口连接，加热装置和预热器3、气化器4、反应器5相连。气化器4内安装有超声波雾化器的喷头13，超声波雾化器的超声波频率为18kHz～3000kHz，功率为1W～1000W。反应器5为列管式多管反应床，列管内装载反应催化剂，反应器5上设有温度传感器，列管式反应器设有夹套。加热装置包括膨胀器11、磁力泵9、冷油箱8和热油炉10，冷油箱8和热油炉10之间设有磁力泵9，磁力泵9和预热器3、气化器4及反应器5相连，热油炉10一端和膨胀器11连接，另一端与预热器3、气化器4及反应器5相连，和磁力泵9组成闭合加热回路。产品贮槽7上可以设有受器12，产品先进入容积较小的受器12，然后再进入容积较大的产品贮槽7，受器12具有冷却、排尾气、取样、收集产品等功能。

原料从原料贮槽1出来经计量泵2控制流量进入预热器3预热，经预热器3预热好的原料经过气化器4内的超声波雾化器喷头13雾化气化后进入反应器5与列管式反应器列管内装载的Pd/C催化剂反应，反应得到的产物持续不断地经反应器5底部出口进入冷凝器6冷凝，冷凝后的产物对伞花烃进入产品贮槽7。

实施例2

分别由超声波雾化器喷头：超声波频率30kHz、超声波功率50W和机械喷头进行雾化气化，连续化生产对伞花烃的对比结果见表1。

表1工业双戊烯连续化生产对伞花烃的对比结果

Claims

1.一种超声波雾化气化连续化生产对伞花烃的装置，主要由原料贮槽、计量泵、预热器、气化器、反应器、冷凝器、产品贮槽和加热装置组成，在预热器和原料贮槽之间设有计量泵，且计量泵的进口与原料贮槽出口连通，计量泵的出口与预热器进口相连，然后预热器出口和气化器进口连接，气化器出口与反应器顶部的进口连接，反应器底部的出口和冷凝器进口连接，冷凝器出口与产品贮槽进口连接，预热器、气化器、反应器和加热装置相连，其特征在于气化器内设有超声波雾化器的喷头，超声波雾化器的超声波频率为18kHz～3000kHz，功率为1W～1000W。

2.如权利要求1所述的超声波雾化气化连续化生产对伞花烃的装置，其特征在于反应器为列管式反应器，列管内装载反应催化剂，反应器上设有温度传感器，列管式反应器设有夹套。

3.如权利要求1所述的超声波雾化气化连续化生产对伞花烃的装置，其特征在于所述的加热装置包括膨胀器、磁力泵、冷油箱和热油炉，冷油箱和热油炉之间设有磁力泵，磁力泵和预热器、气化器及反应器相连，热油炉一端和膨胀器连接，另一端与预热器、气化器及反应器相连，和磁力泵组成闭合加热回路。

4.如权利要求1所述的超声波雾化气化连续化生产对伞花烃的装置，其特征在于在产品贮槽上设有受器。