新型氯醇化管道反應工藝的製作方法

2023-04-23 09:43:01 2

專利名稱：新型氯醇化管道反應工藝的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種烴類與氯氣反應的氯醇化管道反應工藝，具體地講，本發明採用一種帶靜態混合器件的管道反應器進行溶氯和反應。
在氯醇法生產環氧丙烷、環氧氯丙烷的工藝中，氯醇化反應是該工藝的關鍵。在氯醇化反應中，不論是氣相循環法還是液相循環法，廣泛採用的是塔式鼓泡床反應器。雖然塔式鼓泡床反應器結構簡單，製作方便，但就氯醇化反應的特點而言，由於其氣液兩相傳質效率低，致使其生產能力較低，設備體積過大。
本發明的目的就是提高氯醇化反應氣液兩相的傳質效率，從而提高其生產能力。
為了實現上述的發明目的，本發明開發了在常壓、新型管道反應器中進行氯醇化反應的工藝方法，即將原料氯氣和水經反應器前端進料口進入一個管內裝有靜態混合器件的管道反應器，充分混合；而原料C2～C4烯烴或C2～C4滷代烯烴經反應器的中部進料口進入該管道反應器，進行氯醇化反應；氯醇化反應的產物從該管道反應器的尾部出料口卸出，進入一氣液分離器；在氣液分離器中，尾氣由頂部排空，反應液由底部流出，反應液的一部分由反應器前端進料口循環回管道反應器，另一部分則作為產品收集。
在本發明的管道反應器中，所裝的靜態混合器件可以是Kenics型，也可以是Sulger型，或是其它的型式，目的是使管道反應器具有良好的混合性能，即提高其傳質、傳熱性能。靜態混合器件在氯醇化反應條件下不應有腐蝕問題，如可選擇高分子材料或耐腐蝕金屬材料。管道反應器的外觀可以是直的，也可以彎曲成其它各種形狀。管道反應器的總長度應大於11米，以保證單程氯醇化反應的效率，反應器中部進料口距其前端進料口至少為3米，以保證氯氣和水有充分的時間和空間進行混合溶氯。
在本發明中，原料氯氣、C2～C4烯烴或C2～C4滷代烯烴的操作壓力控制在1～8個大氣壓內(絕對壓力)；C2～C4烯烴或C2～C4滷代烯烴與氯氣的摩爾比為0.9∶1至1.1∶1；反應的溫度控制在30～80℃的範圍內；另外，為了保證溶氯的完全，原料中液體表觀線速應不低於0.4米/秒，最好為0.4～0.6米/秒。
在上面的發明方案中，管道反應器前端進料口至中部進料口的一段基本上是進行溶氯；中部進料口之後基本上是進行反應。因而本發明的另一實施方案是將上述管道反應器的溶氯和反應分在兩個反應器中進行，即原料氯氣和水進入裝有靜態混合器件的第一管道反應器進行溶氯，從第一管道反應器出來的溶氯液和原料C2～C4烯烴或C2～C4滷代烯烴進入裝有靜態混合器件的第二管道反應器；第二管道反應器的反應產物從尾部進料口卸出，進入一個氣液分離器；在氣液分離器中，尾氣由頂部排空，反應液由底部流出，反應液的一部分由第一管道反應器的進料口循環回管道反應器，另一部分作為產品收集。
該方案中第一、第二管道反應器中所裝的靜態混合器件與前一方案相同，而且為了保證溶氯完全，第一管道反應器的長度應大於3米；為了保證氯醇化反應的效率，第二管道反應器的長度應大於8米。原料中氯氣和烯烴的操作壓力控制在1～8個大氣壓(絕對壓力)內，烯烴和氯氣的摩爾比為0.9∶1至1.1∶1；反應的溫度控制在30～80℃範圍內；原料中液體表觀線速不低於0.4米/秒，最好為0.4～0.6米/秒。
在常壓氯醇化管道反應工藝中，必須有充分的反應液循環，以增大氯氣的溶解量。但氯醇化反應的選擇性隨氯醇濃度的增加而降低，當氯醇濃度在一定範圍內時，反應選擇性隨氯醇濃度增加而降低的幅度較小，當氯醇濃度超過一定值後，選擇性降低的幅度增大。為了保持較高的反應選擇性，本發明的另一種實施方案是將兩段或多段的上述管道反應工藝串接起來，其中每一段又由一個或二個管道反應器和一個氣液分離器組成，前一段所生成的反應液一部分在本段循環，另一部分進入下一段繼續反應。
採用本發明的技術方案，C2～C4烯烴或C2～C4滷代烯烴的轉化率可達到98％以上，氯醇化反應的選擇性超過91％。
下面結合附圖和實施例對本發明作進一步的詳細說明。


圖1是在一個管道反應器內同時進行溶氯和反應的工藝流程圖；圖2是在一個管道反應器進行溶氯、在另一個管道反應器進行反應的工藝流程圖；圖3是三段氯醇化反應的工藝流程圖。
在圖1所示的工藝流程中，預熱後的工藝水經管線11由前端進料口A進入裝有靜態混合器件的管道反應器14，氯氣經管線12由前端進料口A進入管道反應器14，原料烯烴或滷代烯烴經管線13由中部進料口B進入管道反應器14。在管道反應器14的前部基本上是進行溶氯，後部基本上是進行反應。反應液和尾氣經管線16進入氣液分離器17，尾氣由氣液分離器17的頂部排空，反應液由其底部流出，一部分經管線18由前端進料口A循環回管道反應器14，另一部分經管線19作為產品收集。
在圖2所示的工藝流程中，預熱後的工藝水經管線21進入內裝靜態混合器件的管道反應器24，氯氣經管線22進入第一管道反應器24，在第一管道反應器24中基本上是進行溶氯；原料烯烴或滷代烯烴經管線23進入內裝靜態混合器件的第二管道反應器25，在反應器25中基本上是進行反應；反應液和尾氣經管線26進入氣液分離器27，尾氣由分離器27的頂部排空，反應液由其底部流出，一部分經管線28循環回第一管道反應器24，另一部分經管線29作為產品收集。
圖3所示的工藝流程實際上是將三段如圖1所示的工藝流程連接起來。原料在第一段的管道反應器31中反應，進入第一段的氣液分離器34；來自氣液分離器34的反應液一部分循環回管道反應器31，另一部分進入第二段的管道反應器32中繼續反應；同樣，來自第二段的氣液分離器35的反應液一部分循環回管道反應器32，另一部分則進入第三段的管道反應器33中繼續反應；來自第三段氣液分離器36的反應液一部分循環回第三段的管道反應器33，另一部分作為產品收集。
實施例採用圖1所示的工藝流程，管內裝填材質為聚四氟乙烯的靜態混合器件，用純度≥96％的丙烯和純度≥99％的氯氣作原料，按下述的工藝條件生產氯丙醇，試驗規模為250噸/年工藝水量0.7m3/h，循環量5.3m3/h丙烯進料量6.2m3/h，氯氣進料量7.8～7.9m3/h，出料溫度59℃試驗結果列於下表<
由試驗數據計算可得經單段氯醇化反應工藝流程試驗，氯丙醇的平均濃度為4.365％，平均選擇性為91.48％，丙烯轉化率大於99％。
權利要求
1.一種氯醇化的管道反應工藝，包括(1)原料氯氣和水經前端進料口進入一個管內裝有靜態混合器件的管道反應器，原料C2～C4烯烴或C2～C4滷代烯烴經中部進料口進入上述的管道反應器；(2)上述管道反應器的反應產物從尾部出料口卸出，進入一個氣液分離器；(3)在上述氣液分離器中，尾氣由頂部排空，反應液由底部流出，反應液的一部分由前端進料口循環至管道反應器，另一部分作為產品收集。
2.權利要求1中所述的工藝，其特徵在於所述的管道反應器的長度大於11米，中部進料口在距前端進料口大於3米的位置處。
3.權利要求1或2中所述的工藝方法，其特徵在於原料的操作壓力控制在1～8個大氣壓(絕對)，C2～C4烯烴或C2～C4滷代烯烴與氯氣的摩爾比為0.9∶1至1.1∶1，反應溫度為30～80℃，液體表觀線速不低於0.4米/秒。
4.一種氯醇化的管道反應工藝，包括；(1)原料氯氣和水進入第一管道反應器進行溶氯，從第一管道反應器出來的溶氯液和原料C2～C4烯烴或C2～C4滷代烯烴進入第二管道反應器；(2)第二管道反應器的反應產物從尾部出料口卸出，進入一個氣液分離器；(3)在所述氣液分離器中，尾氣由頂部排空，反應液由底部流出，所述反應液的一部分由第一管道反應器的進料口循環回管道反應器，另一部分作為產品收集。
5.權利要求4所述的工藝，其特徵在於第一管道反應器的長度大於3米，第二管道反應器的長度大於8米。
6.權利要求4或5中所述的工藝方法，其特徵在於原料的操作壓力控制在1～8個大氣壓(絕對)，原料C2～C4烯烴或C2～C4滷代烯烴與氯氣的摩爾比為0.9∶1至1.1∶1，反應溫度為30～80℃，原料中液體表觀線速不低於0.4米/秒。
7.一種氯醇化的管道反應工藝，其特徵在於該工藝是由兩個或多個如權利要求1或權利要求4所述的管道反應工藝段連接組成。
全文摘要
本發明公開了一種新型氯醇化管道反應工藝。為提高氣液兩相的傳質效率,在管道反應器內裝有靜態混合器件。所用原料為C
文檔編號C07D305/04GK1232011SQ9811016
公開日1999年10月20日 申請日期1998年4月14日 優先權日1998年4月14日
發明者謝聲禮, 趙海峰, 袁向前, 劉明久, 王家蓮, 田玉濤 申請人:中國石化齊魯石油化工公司