CN215102946U - 一种双氧水制环氧丙烷的反应装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种双氧水制环氧丙烷的反应装置，涉及环氧丙烷制备设备技术领域，包括混合装置和三组串联的反应器，混合装置包括壳体、多孔板和连杆，壳体上部设有丙烯入口和双氧水、甲醇入口，底部设有混合液出口；三块多孔板上下并排安装在壳体内腔中；反应器包括筒体、上滤板、下滤板、隔板和冷却盘管，筒体顶部设有出液口，底部设有进液口；上滤板和下滤板架设在筒体内腔中，二者之间为充填催化剂的反应区；若干隔板上下交错安装在反应区的筒体内壁上，冷却盘管架设在反应区的隔板之间；反应区在隔板的分隔下形成曲折的反应通道，并填充了大量的固态催化剂，此设置提高了催化剂与反应原料的接触面积和时间，进一步提高环氧丙烷的选择性。

Description

一种双氧水制环氧丙烷的反应装置

技术领域

本实用新型涉及环氧丙烷制备设备技术领域，具体涉及一种双氧水制环氧丙烷的反应装置。

背景技术

环氧丙烷是除聚丙烯和丙烯腈外的第三大丙烯衍生物，是重要的基本有机化工合成原料，主要用于生产聚醚、丙二醇等，是产量仅次于聚丙烯和丙烯腈的第三大丙烯类衍生物。现有技术中，制备环氧丙烷的方法主要有氯醇法、共氧化法和双氧水法。氯醇化法通过次氯酸与丙烯反应生成氯丙醇，氯丙醇与氢氧化钙乳液发生皂化反应从而生成环氧丙烷。共氧化法又称哈康法，包括异丁烷共氧化法和乙苯共氧化法2种，分别由异丁烷或乙苯与丙烯进行共氧化反应，生成叔丁醇或苯乙烯，同时联产环氧丙烷，但是工艺流程长，对反应条件和设备的要求苛刻，建设资本高的同时，只有一种产量较少的联产产品，而且污水含COD也比较高，处理费用约占总投资的10%。双氧水氧化法是一种新型的环氧丙烷生产方法，该工艺生产过程中只生成环氧丙烷和水，工艺流程简单，产品收率高，没有其他联产品，基本无污染，属于环境友好的清洁生产系统。

传统生产环氧丙烷的设备为固定床反应器，又称为填充床反应器，通过将催化剂TS-1颗粒均匀堆积在反应器床内，形成一层催化床层，床层固定不动，物料进入反应器后，在堆积在反应器内表面的催化剂的催化下，进行反应生成环氧丙烷。虽然固定床反应器操作简单，催化剂不易磨损，但是由于催化剂床层静止不动，相应的也会出现一些缺陷，如反应温度不易控制，尤其是对于放热反应，经常有“热点”和“飞温”的存在，对设备造成损害的同时，导致反应不能顺利进行，还有物料与催化剂的接触时间和面积小，双氧水的转化率低，同时催化剂的颗粒度和再生问题，一样制约固定床反应器的使用。

因此，急需开发一种新式的双氧水法制备环氧丙烷的装置。

实用新型内容

本实用新型的目的就是针对现有技术存在的缺陷，提供了一种双氧水制环氧丙烷的反应装置。

本实用新型的技术方案是：一种双氧水制环氧丙烷的反应装置，包括混合装置和三组串联的反应器，所述混合装置包括壳体、多孔板和连杆，所述壳体上部设有丙烯入口和双氧水、甲醇入口，底部设有混合液出口；多块所述多孔板上下并排安装在壳体内腔中，且通过连杆连接；

所述反应器包括筒体、上滤板、下滤板、隔板和冷却盘管，所述筒体顶部设有出液口，底部设有进液口；所述上滤板和下滤板上下并排固定安装在筒体内腔中，二者之间的区域为反应区；若干所述隔板上下交错安装在反应区的筒体内壁上，所述反应区筒体底部设有冷却液进口，筒体顶部设有冷却液出口；所述冷却盘管架设在反应区的隔板之间，其下端与冷却液进口相连，上端与冷却液出口相连；所述反应区内充填催化剂，反应区筒体上部设有加料口，反应区筒体底部设有排料口；

所述混合装置壳体上的混合液出口与第一组反应器筒体底部的进液口通过管道连通。

优选的，第一组所述反应器反应区筒体的管壁内设有中空的冷却腔，所述冷却腔分别与冷却液进口和冷却液出口连通。

优选的，所述冷却盘管为螺旋状。

优选的，三组所述反应器反应区内的催化剂填充量依次递减。

优选的，三块所述多孔板上下并排安装在混合装置的壳体内腔中。

优选的，顶部所述多孔板为倒伞形。

本实用新型与现有技术相比较，具有以下优点：

本装置内设有反应原料混合装置，可有效提升反应速率，同时提高双氧水的转化率及环氧丙烷的选择性；本装置反应器的反应区在隔板的分隔下形成曲折的反应通道，并且反应通道内填充了大量的固态催化剂，此设置提高了催化剂与反应原料的接触面积和接触时间，进一步提高环氧丙烷的选择性；反应器中螺旋状的冷却盘管及冷却腔可快速带走反应热，避免热量聚集，提高环氧丙烷选择性；本装置采用三个反应器串联的形式，使催化氧化反应进行的更为彻底。

附图说明

图1为本实用新型的生产流程示意图；

图2为混合装置的结构示意图；

图3为反应器的结构示意图。

图中：1、壳体，2、多孔板，3、连杆，4、丙烯入口，5、双氧水、甲醇入口，6、混合液出口，7、筒体，701、进液口，702、出液口，703、反应区，704、冷却腔，8、上滤板，9、下滤板，10、隔板，11、冷却盘管，12、冷却液进口，13、冷却液出口，14、加料口，15、排料口。

具体实施方式

下面是结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

实施例一

参照图1-2所示，一种双氧水制环氧丙烷的反应装置，包括混合装置和三组串联的反应器，混合装置包括壳体1、多孔板2和连杆3，壳体1上部设有丙烯入口4和双氧水、甲醇入口5，底部设有混合液出口6；三块多孔板2上下并排安装在壳体1内腔中，且通过连杆3连接；

参照图3所示，反应器包括筒体7、上滤板8、下滤板9、隔板10和冷却盘管11，筒体7顶部设有出液口702，底部设有进液口701；上滤板8和下滤板9上下并排固定安装在筒体7内腔中，二者之间的区域为反应区703；若干隔板10上下交错安装在反应区703的筒体7内壁上，反应区703筒体7底部设有冷却液进口12，筒体7顶部设有冷却液出口13；冷却盘管11架设在反应区703的隔板10之间，其下端与冷却液进口12相连，上端与冷却液出口13相连；反应区703内充填催化剂，反应区703筒体7上部设有加料口14，反应区703筒体7底部设有排料口15，加料口14和排料口15分别用于填充和更换反应区703催化剂。

混合装置壳体1上的混合液出口6与第一组反应器筒体7底部的进液口701通过管道连通。

更为详细的，催化氧化生成环氧丙烷的过程为放热过程，因此需要通过冷却液对反应区703中的反应物料进行冷却，以防止热点的产生；为了优化冷却盘管11对反应区703的冷却效果，本实施例中的冷却盘管11为螺旋状，此设置增长了反应区703中冷却盘管11的长度。

生产时，将双氧水与甲醇的混合液和液态丙烯分别从双氧水、甲醇入口5和丙烯入口4输入到混合装置中进行混合，两种液体流经三块多孔板2后得到均匀的混合溶液；混合溶液经管道从进液口701由下至上进入到反应器的反应区703中并与隔板10间的催化剂接触，在催化剂的催化作用下进行反应；在反应的同时，冷却盘管11内通冷却液对反应区703中的反应物料进行冷却，以控制反应温度；反应产物再依次进入后续的两个反应器的反应区703中继续进行氧化反应，最终经分离系统的分离得到目标产物。

本装置内设有反应原料混合装置，可有效提升反应速率，同时提高双氧水的转化率及环氧丙烷的选择性；本装置反应器的反应区703在隔板10的分隔下形成曲折的反应通道，并且反应通道内填充了大量的固态催化剂，此设置提高了催化剂与反应原料的接触面积和接触时间，进一步提高环氧丙烷的选择性；反应器中螺旋状的冷却盘管11可快速带走反应热，避免热量聚集，提高环氧丙烷选择性；本装置采用三个反应器串联的形式，使催化氧化反应进行的更为彻底。

实施例二

作为本实用新型的一项优选实施例，本实施例在实施例一的基础上对反应器的筒体7结构进行了优化，具体为：

参照图3所示，本实施例第一组反应器反应区703筒体7的管壁内设有中空的冷却腔704，冷却腔704分别与冷却液进口12和冷却液出口13连通；此设置增加了冷却系统与反应区703的传热面积，提高了传热效率，能够快速带走反应初期产生的大量反应热，进一步防止了热点的产生。

实施例三

作为本实用新型的一项优选实施例，本实施例在实施例二的基础上对混合装置多孔板2的结构及反应器催化剂的充填量进行了优化，具体为：

参照图2所示，本实施例混合装置中顶部的多孔板2为倒伞形，当双氧水与甲醇的混合液和液态丙烯分别从双氧水、甲醇入口5和丙烯入口4进入到倒伞形多孔板2上方时，两种液体在倒伞形多孔板2锥形结构的作用下进行转动混合，进一步提升了混合溶液的均匀度。

本实施例的三组反应器反应区703内的催化剂填充量依次递减，此设置依据反应进程合理的减少了催化剂的使用量，提高了催化剂的利用率，有效节约了生产成本。

本实用新型并不限于上述的实施方式，在本领域技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本实用新型宗旨的前提下做出各种变化，变化后的内容仍属于本实用新型的保护范围。

Claims (6)

1.一种双氧水制环氧丙烷的反应装置，其特征在于：包括混合装置和三组串联的反应器，所述混合装置包括壳体、多孔板和连杆，所述壳体上部设有丙烯入口和双氧水、甲醇入口，底部设有混合液出口；多块所述多孔板上下并排安装在壳体内腔中，且通过连杆连接；

所述反应器包括筒体、上滤板、下滤板、隔板和冷却盘管，所述筒体顶部设有出液口，底部设有进液口；所述上滤板和下滤板上下并排固定安装在筒体内腔中，二者之间的区域为反应区；若干所述隔板上下交错安装在反应区的筒体内壁上，所述反应区筒体底部设有冷却液进口，筒体顶部设有冷却液出口；所述冷却盘管架设在反应区的隔板之间，其下端与冷却液进口相连，上端与冷却液出口相连；所述反应区内充填催化剂，反应区筒体上部设有加料口，反应区筒体底部设有排料口；

所述混合装置壳体上的混合液出口与第一组反应器筒体底部的进液口通过管道连通。

2.根据权利要求1所述的一种双氧水制环氧丙烷的反应装置，其特征在于：第一组所述反应器反应区筒体的管壁内设有中空的冷却腔，所述冷却腔分别与冷却液进口和冷却液出口连通。

3.根据权利要求1所述的一种双氧水制环氧丙烷的反应装置，其特征在于：所述冷却盘管为螺旋状。

4.根据权利要求1所述的一种双氧水制环氧丙烷的反应装置，其特征在于：三组所述反应器反应区内的催化剂填充量依次递减。

5.根据权利要求1所述的一种双氧水制环氧丙烷的反应装置，其特征在于：三块所述多孔板上下并排安装在混合装置的壳体内腔中。

6.根据权利要求1或5所述的一种双氧水制环氧丙烷的反应装置，其特征在于：顶部所述多孔板为倒伞形。

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