專利名稱：用于苯酚羥基化制苯二酚的反應(yīng)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種用于苯酚羥基化制苯二酚的反應(yīng)器，特別是關(guān)于用于苯酚和過氧化氫連續(xù)羥基化制備苯二酚的反應(yīng)器。
背景技術(shù)：
苯二酚(包括對苯二酚、鄰苯二酚)是重要的化工原料，具有廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域。對苯二酚又名氫醌，在感光工業(yè)中大量用作顯影劑，也用作石油抗凝劑、催化脫硫劑等。對苯二酚是蒽醌染料和偶氮染料的重要原料；還是香精和油脂的抗氧劑的重要原料；由于其與過氧化游離基易于反應(yīng)而被用作抗氧劑和自動氧化的抑制劑；另外對苯二酚及其烷基化合物還被用作單體儲運的阻聚劑。鄰苯二酚又名焦兒茶酚，用于醫(yī)藥、農(nóng)藥、香料、照相、樹脂、涂料等行業(yè)。用鄰苯二酚制備的愈創(chuàng)木酚是生產(chǎn)香蘭素的重要原料；由鄰苯二酚制備的叔丁基鄰苯二酚是丁二烯和苯乙烯的阻聚劑；以鄰苯二酚與各類醛縮聚的合成樹脂可改善尼龍纖維的穩(wěn)定性。
苯二酚(包括鄰苯二酚、對苯二酚)生產(chǎn)方法很多，傳統(tǒng)的苯二酚生產(chǎn)工藝，如鄰氯苯酚水解法、二磺酸酚堿融法、苯胺氧化法、苯醌還原法等已被淘汰。以過氧化氫為氧化劑的苯酚羥基化制苯二酚，由于工藝流程簡單，反應(yīng)條件溫和，過氧化氫價廉，氧化副產(chǎn)物是水而無污染，成為研究熱點。目前只有法國羅納一普朗克公司、意大利埃尼公司、日本宇部興產(chǎn)成功地工業(yè)化。Rhone-Poulenc法以HClO4催化劑和H3PO4助催化劑，70％雙氧水為氧化劑，三個反應(yīng)釜串聯(lián)的反應(yīng)工藝。Brichima法以鐵鹽和鈷鹽(Fe(II)/Co(II))混合催化劑，60％雙氧水為氧化劑，形成Fenton試劑的反應(yīng)工藝。雖然可以連續(xù)生產(chǎn)，但具有均相反應(yīng)本身難以克服的缺點，存在原料單耗高、苯二酚選擇性低的問題。Ube法以硫酸等為催化劑，采用60％雙氧水與酮生成酮過氧化物作為氧化劑的反應(yīng)工藝，但流程復(fù)雜。
金屬氧化物催化劑研究幾乎都在間歇反應(yīng)釜中進行。僅有文獻張淳等《化學(xué)世界》2000，No.11，p590中報道了用含鐵復(fù)合金屬氧化物催化劑在連續(xù)全混反應(yīng)器中催化苯酚過氧化氫羥基化的反應(yīng)工藝。探討了反應(yīng)溫度、過氧化氫/苯酚摩爾比對反應(yīng)產(chǎn)物中鄰苯二酚/對苯二酚比例、催化劑活性周期的影響。但該文獻中的全混反應(yīng)器存在不能連續(xù)生產(chǎn)，生產(chǎn)操作繁瑣，過濾器切換清洗頻繁，過氧化氫易于分解，影響技術(shù)經(jīng)濟指標的缺點。

發(fā)明內(nèi)容
本實用新型所要解決的技術(shù)問題是以往文獻中使用均相催化劑連續(xù)反應(yīng)器工藝存在難于保持連續(xù)平穩(wěn)操作，原料單耗高，使用全混流反應(yīng)器存在不能連續(xù)生產(chǎn)，操作麻煩，技術(shù)經(jīng)濟指標差的問題，提供一種新的用于苯酚羥基化制苯二酚的反應(yīng)器。該反應(yīng)器具有能保持生產(chǎn)連續(xù)化平穩(wěn)操作，且操作簡便，反應(yīng)效果好的特點。
為解決上述技術(shù)問題，本實用新型采用的技術(shù)方案如下一種用于苯酚羥基化制苯二酚的反應(yīng)器，包括反應(yīng)器殼體、反應(yīng)器封蓋、攪拌槳、保溫夾套、原料進料口、產(chǎn)物出料口、冷卻水進口、冷卻水出口、蒸汽進口和蒸汽出口，其中保溫夾套位于反應(yīng)器殼體外部，冷卻水進口位于保溫夾套上部，冷卻水出口位于保溫夾套下部，蒸汽進口位于保溫夾套下部，蒸汽出口位于保溫夾套上部，攪拌槳位于反應(yīng)器內(nèi)中央部位，原料進料口位于反應(yīng)器封蓋上，產(chǎn)物出料口位于反應(yīng)器底部，其中在反應(yīng)器內(nèi)還按置有由上而下的金屬網(wǎng)，將反應(yīng)器分隔成內(nèi)外兩圈，攪拌槳位于內(nèi)圈。
上述技術(shù)方案中，金屬網(wǎng)優(yōu)選方案為60～300目的不銹鋼金屬網(wǎng)，更優(yōu)選方案為160～180目的不銹鋼金屬網(wǎng)；產(chǎn)物出料口位于內(nèi)圈內(nèi)。
本實用新型中，反應(yīng)器用于反應(yīng)時，催化劑可裝載于反應(yīng)器外圈，可避免催化劑與攪拌槳直接接觸而被打碎，在反應(yīng)器的頂部和底部還可分別按裝放空口和出料口。
反應(yīng)器外部的保溫夾套分別連通了蒸汽和冷卻水的進出口管道，可根據(jù)反應(yīng)要求隨時切換。
反應(yīng)器內(nèi)部用不銹鋼金屬網(wǎng)由上而下分隔成內(nèi)外兩部分，不銹鋼金屬網(wǎng)的目數(shù)為60～300目，其中最優(yōu)為160～180目。
反應(yīng)器的頂部有一個放空口，位于不銹鋼金屬網(wǎng)內(nèi)圈上方，如需在一定的壓力條件下進行反應(yīng)，可將其關(guān)閉。
反應(yīng)器的頂部有兩個進料口，位于不銹鋼金屬網(wǎng)外圈上方，分別為苯酚水和過氧化氫的進料口。
反應(yīng)器的底部，位于不銹鋼金屬網(wǎng)內(nèi)圈處，有一個反應(yīng)液出料口，該處料口上裝有200目的過濾器。
反應(yīng)器的底部，位于不銹鋼金屬網(wǎng)外側(cè)，有一個催化劑出料口，可以將舊催化劑從該口沖洗出來。
反應(yīng)器所使用的催化劑可以是液態(tài)的、粉末狀的或固體顆粒狀的，但最適合于使用顆粒狀的催化劑，優(yōu)選的是40～80目的固體顆粒狀催化劑，其連續(xù)化反應(yīng)的結(jié)果與粉末狀催化劑的間歇化反應(yīng)結(jié)果相當。
由于本實用新型中，可將催化劑通過金屬網(wǎng)與產(chǎn)物分離，然后讓產(chǎn)物通過內(nèi)圈出料口排出，避免了以往制備苯二酚時繁瑣的操作麻煩，同時可實現(xiàn)連續(xù)生產(chǎn)；另外由于反應(yīng)器殼體保溫夾套中設(shè)計了蒸汽加熱及冷卻水冷卻切換口，使反應(yīng)器反應(yīng)溫度易于保持均一，維持了生產(chǎn)的平穩(wěn)操作，同時可提高反應(yīng)效果的作用，取得了較好的技術(shù)效果。


圖1為本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖1中1為苯酚水進料口，2為冷卻水進口，3為保溫夾套，4為蒸汽進口，5為反應(yīng)液處料口，6為催化劑出料口，7為冷卻水出口，8為蒸汽出口，9為過氧化氫進料口，10為放空口，11為攪拌槳，12為不銹鋼金屬網(wǎng)，13為反應(yīng)器封蓋，14為反應(yīng)器殼體。
下面通過實施例對本實用新型作進一步的闡述。
具體實施方式
實施例1圖1反應(yīng)器容積為1000毫升，首先將一定量的鐵系列復(fù)合氧化物催化劑(40～60目)投放在不銹鋼金屬網(wǎng)12與反應(yīng)器內(nèi)壁之間，并保持放空口開啟。由苯酚水進料口通入苯酚和水，攪拌并保持80轉(zhuǎn)/分鐘，同時由蒸汽進口通入蒸汽，將反應(yīng)器內(nèi)料液溫度升至75±2℃并保持，然后按比例通入過氧化氫。
待反應(yīng)液有明顯升溫，說明誘導(dǎo)期結(jié)束，停止通入蒸汽，改為通入冷卻水，通過調(diào)節(jié)冷卻水流量，保持反應(yīng)液溫度為80±2℃。
由兩個進料口按照比例分別投入苯酚水和過氧化氫，同時在反應(yīng)液出料口排出反應(yīng)液，出料速度與進料速度相同，保持整個反應(yīng)的連續(xù)化進行。
完成上述反應(yīng)工藝的還需如下技術(shù)參數(shù)常壓條件，苯酚水的進料溫度為60℃左右，液相空速50毫升/克催化劑·小時，苯酚與過氧化氫的摩爾比為6∶1，使用的過氧化氫的濃度為30重量％，反應(yīng)液中水含量為40％(重量)。
連續(xù)反應(yīng)24小時，反應(yīng)過程溫度、進出料平穩(wěn)。
反應(yīng)產(chǎn)物苯二酚用HP高效液相色譜分析。反應(yīng)結(jié)果為，初始時為苯二酚的選擇性為72.5％，過氧化氫的有效利用率為54.5％，結(jié)束時苯二酚的選擇性為72.0％，過氧化氫的有效利用率為54.2％。比較例1在內(nèi)徑1厘米的固定床反應(yīng)器中，填加入一定比例的鐵系列復(fù)合氧化物催化劑(40～60目)和石英砂，形成10厘米左右的催化劑層床，通過加熱套管升溫至75℃左右后，然后連續(xù)進料，待反應(yīng)開始放熱后再切換冷凝水。
反應(yīng)原料按照苯酚/過氧化氫摩爾比6∶1，使用的過氧化氫的濃度為30重量％，水含量40％(重量)配制。進料口溫度為60℃左右，液相空速為50毫升/克催化劑·小時。
連續(xù)反應(yīng)24小時。反應(yīng)初始階段，催化劑層床局部發(fā)生急劇的放熱現(xiàn)象，溫度波動高達25℃，不得不通過降低空速或停車來降溫。
反應(yīng)結(jié)果為初始階段為苯二酚的選擇性71.0％，過氧化氫的有效利用率為54.0％；結(jié)束階段為苯二酚的選擇性43.1％，過氧化氫的有效利用率為32.4％。
本實用新型反應(yīng)器的優(yōu)點1、反應(yīng)可在連續(xù)化的條件下進行，催化劑保持懸浮狀態(tài)，與反應(yīng)液接觸充分，反應(yīng)結(jié)果與使用粉末催化劑的間歇化反應(yīng)結(jié)果相當。
2、因反應(yīng)連續(xù)化進行，操作比間歇化反應(yīng)簡單、方便。
3、可明顯節(jié)能降耗。只需在反應(yīng)誘導(dǎo)期結(jié)束前，通蒸汽保溫，以后只需通冷卻水吸收反應(yīng)放熱，保持反應(yīng)溫度；而間歇化反應(yīng)需要反復(fù)升溫，降溫，不僅能耗高，而且操作繁瑣。
4、反應(yīng)液液固分離簡單，產(chǎn)物無需再過濾。
權(quán)利要求1.一種用于苯酚羥基化制苯二酚的反應(yīng)器，包括反應(yīng)器殼體、反應(yīng)器封蓋、攪拌槳、保溫夾套、原料進料口、產(chǎn)物出料口、冷卻水進口、冷卻水出口、蒸汽進口和蒸汽出口，其中保溫夾套位于反應(yīng)器殼體外部，冷卻水進口位于保溫夾套上部，冷卻水出口位于保溫夾套下部，蒸汽進口位于保溫夾套下部，蒸汽出口位于保溫夾套上部，攪拌槳位于反應(yīng)器內(nèi)中央部位，原料進料口位于反應(yīng)器封蓋上，產(chǎn)物出料口位于反應(yīng)器底部，其特征在于在反應(yīng)器內(nèi)還按置有由上而下的金屬網(wǎng)，將反應(yīng)器分隔成內(nèi)外兩圈，攪拌槳位于內(nèi)圈。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述用于苯酚羥基化制苯二酚的反應(yīng)器，其特征在于金屬網(wǎng)為60～300目的不銹鋼金屬網(wǎng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述用于苯酚羥基化制苯二酚的反應(yīng)器，其特征在于金屬網(wǎng)為160～180目的不銹鋼金屬網(wǎng)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述用于苯酚羥基化制苯二酚的反應(yīng)器，其特征在于產(chǎn)物出料口位于內(nèi)圈內(nèi)。
專利摘要本實用新型涉及一種用于苯酚羥基化制苯二酚的反應(yīng)器，主要解決以往技術(shù)中使用均相催化劑連續(xù)反應(yīng)器工藝存在難于保持連續(xù)平穩(wěn)操作，原料單耗高；使用全混流反應(yīng)器存在不能連續(xù)生產(chǎn)，操作麻煩，技術(shù)經(jīng)濟指標差的問題。本實用新型通過采用全混流反應(yīng)器，反應(yīng)器外置保溫夾套，可進行通蒸汽與冷卻水切換，反應(yīng)器內(nèi)按置由上而下的金屬網(wǎng)，將反應(yīng)器分隔成內(nèi)外兩圈的技術(shù)方案，較好地解決了該問題，可用于苯酚羥基化制備苯二酚的工業(yè)生產(chǎn)中。
文檔編號C07C39/00GK2581449SQ0226151
公開日2003年10月22日 申請日期2002年11月13日 優(yōu)先權(quán)日2002年11月13日
發(fā)明者陸巍然, 熊春榮, 李昕, 盧文奎 申請人:中國石油化工股份有限公司, 中國石油化工股份有限公司上海石油化工研究院