專利名稱：一種對孟烷制備過氧化氫對孟烷連續(xù)化生產(chǎn)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種對孟烷制備過氧化氫對孟烷連續(xù)化生產(chǎn)裝置。
背景技術(shù)：
對孟烷是重要的精細(xì)化工產(chǎn)品，一般從林化產(chǎn)品以雙戊烯加氫得到。過氧化氫對孟烷(英文名p-Menthane hydroperoxide，簡稱PMHP)是一種性能
優(yōu)異的烯烴聚合引發(fā)劑，主要用作聚合丁苯橡膠的引發(fā)劑。工業(yè)上生產(chǎn)過氧化氫對孟烷 的重要方法之一是通過對孟烷氧化制備。目前，工業(yè)上由對孟烷生產(chǎn)過氧化氫對孟烷采用的主要是間歇生產(chǎn)工藝，即間 歇氧化與間歇蒸發(fā)濃縮提純工藝。例如，中國專利申請CN101225067A公開的催化空氣 氧化對孟烷制備過氧化氫對孟烷的方法中，介紹了用間歇工藝加入催化劑液相氧化對孟 烷得到過氧化氫對孟烷的方法；劉先章等[雙戊烯脫氫裂解同步反應(yīng)與異步反應(yīng)對比研 究，林產(chǎn)化工通訊，1997，31 (1)]報道了在一個帶攪拌的250mL的四口燒瓶為反應(yīng)器 中，采用間歇反應(yīng)操作方法，研究了不同溫度、不同催化劑、不同比例氧氣空氣組合及 不同過氧化氫對孟烷組成等對氧化反應(yīng)的影響。采用間歇生產(chǎn)工藝存在如下問題(1)間歇氧化通常每次投料都需要加入催 化劑才能達(dá)到生產(chǎn)所要求的氧化深度，因為是液相氧化，催化劑通常是隨反應(yīng)產(chǎn)物一起 流出反應(yīng)器，一方面，反應(yīng)產(chǎn)物需要脫除催化劑和雜質(zhì)后才能進(jìn)入下一道工序；另一方 面，催化劑價格昂貴，需要回收，因此，需要置備專門的催化劑回收裝備，而且脫除反 應(yīng)產(chǎn)物中的催化劑操作步驟相當(dāng)復(fù)雜，國內(nèi)外從事該產(chǎn)品生產(chǎn)的企業(yè)均需要花費(fèi)大量投 入才可能使反應(yīng)產(chǎn)物中的催化劑脫除；另外，脫除催化劑后的廢水排放還會造成環(huán)境 污染；(2)為盡量提高產(chǎn)品純度，氧化深度必須加大，加之操作程序復(fù)雜，因此，存 在諸多安全隱患；(3)不方便自動化控制，主要靠人工操作，除勞動強(qiáng)度大之外，控 制精度也較差，所以一般生產(chǎn)規(guī)模??；(4)過氧化氫對孟烷遇熱容易分解成醇和氧， 采用間歇蒸發(fā)濃縮提純工藝，在蒸發(fā)濃縮器中受熱時間較長，容易分解，使產(chǎn)品色澤加 深。目前也有采用固定床連續(xù)生產(chǎn)工藝的，但其中的生產(chǎn)設(shè)備存在以下二個主要問 題(1)氧化塔結(jié)構(gòu)問題氧化塔內(nèi)采用盤管送氣(氧氣、空氣或氧氣與空氣混合氣 體)裝置，在盤管上開有直徑約2 mm的小孔，作為氣體出孔，這種結(jié)構(gòu)存在的缺陷一是 因為氣孔較大，排出的氣泡大，比表面積小，氣體利用率低；二是因為氣孔較大，容易 造成管外液體中局部氣體濃度過高或液體進(jìn)入到管內(nèi)造成氣體中局部液體濃度過高而達(dá) 到爆炸限(在對孟烷氧化反應(yīng)設(shè)定的溫度及壓力下，控制過氧化氫對孟烷的濃度不超過 20%才較為安全)，造成安全隱患；(2)蒸發(fā)器結(jié)構(gòu)問題過氧化氫對孟烷為熱敏性物 料，除了受熱時間長容易分解、產(chǎn)品色澤加深外，局部濃度過高也帶來安全隱患，所以 不同于一般性的物料的蒸發(fā)，傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的蒸發(fā)器不能有效解決過氧化氫對孟烷的安全穩(wěn) 定濃縮問題。
實用新型內(nèi)容本實用新型的目的是，針對目前對孟烷制備過氧化氫對孟烷生產(chǎn)中存在的上述 問題，提供一種產(chǎn)品純度高、質(zhì)量好、生產(chǎn)過程安全穩(wěn)定、操作方便的過氧化氫對孟烷連 續(xù)化生產(chǎn)裝置。本實用新型之對孟烷制備過氧化氫對孟烷連續(xù)化生產(chǎn)裝置包括原料混合罐、加 料泵、氧化氣體貯罐、氧化塔、氣液分離器、流量計I、流量計II、流量計III、流量計 IV、冷卻器I、冷卻器II、中間貯罐、進(jìn)料泵、一級蒸發(fā)器、二級蒸發(fā)器、產(chǎn)品貯罐和 冷凝器，原料混合罐的出料口與加料泵的進(jìn)料口相連，加料泵的出料口與流量計I進(jìn)料 口相連，流量計I出料口和氧化塔下部進(jìn)料口相連，空氣貯罐和氧氣貯罐的出氣口分別 與流量計II和流量計III的進(jìn)氣口相連，流量計II和流量計III的出氣口與氧化塔下部進(jìn)氣 口相連，氧化塔的頂部通過管道與氣液分離器進(jìn)口相連，氣液分離器底部的液體物料出 口通過回流管路和流量計IV與氧化塔下部進(jìn)料口相連，形成循環(huán)回路，氣液分離器中部 的液體物料出口通過另一支管路與冷卻器I進(jìn)口相連，冷卻器I出口與中間貯罐進(jìn)口相 連，中間貯罐出口通過管道與進(jìn)料泵進(jìn)口相連，進(jìn)料泵出口通過管道與一級蒸發(fā)器頂部 進(jìn)口相連，一級蒸發(fā)器底部出口與二級蒸發(fā)器頂部進(jìn)口直接相連，二級蒸發(fā)器底部出口 通過過氧化氫對孟烷產(chǎn)品出料管與冷卻器II進(jìn)口相連，冷卻器II出口通過氧化氫對孟烷 產(chǎn)品出料管與產(chǎn)品貯罐進(jìn)口相連，一級蒸發(fā)器頂部通過未氧化的物料導(dǎo)出管與冷凝器進(jìn) 口相連，冷凝器出口經(jīng)回流循環(huán)管路與原料混合罐進(jìn)口相連；氧化塔設(shè)有換熱夾套，換 熱夾套進(jìn)口通過裝有閥門的管道與加熱介質(zhì)管或冷卻介質(zhì)管相連；氧化塔、一級蒸發(fā)器 和二級蒸發(fā)器內(nèi)設(shè)置有溫度傳感器和壓力傳感器。所述氧化塔的塔體宜為圓筒形，直徑宜為500mm 1500mm，高宜為 4000mm 10000mm，塔內(nèi)底部裝有膜管進(jìn)氣裝置，膜管孔徑宜為2 μ m 100 μ m，直徑與 長度根據(jù)塔內(nèi)所需進(jìn)氣量計算得到；氧化塔內(nèi)不同高度均宜設(shè)置溫度傳感器，氧化塔內(nèi) 底部和頂部也宜分別設(shè)置壓力傳感器。所述氣液分離器可選用絲網(wǎng)破沫分離器。一級蒸發(fā)器和二級蒸發(fā)器均優(yōu)選降膜式蒸發(fā)器，雙套筒結(jié)構(gòu)，內(nèi)套筒優(yōu)選上部 大下部小的變徑式結(jié)構(gòu)，內(nèi)套筒上部與下部變徑比為1:1.5 3.0。采用這種變徑式結(jié)構(gòu)是 為了保證蒸發(fā)器壁的上部和下部物料所形成的膜的厚度均勻一致；蒸發(fā)器內(nèi)宜在不同高 度設(shè)置溫度傳感器，一級蒸發(fā)器和二級蒸發(fā)器底部和頂部均也宜分別設(shè)置壓力傳感器。原料混合罐宜為金屬或非金屬材料制成的帶有攪拌的圓筒形罐，其作用是氧化 反應(yīng)開始時將原料對孟烷與催化劑混合均勻。加料泵和進(jìn)料泵可以是齒輪泵、往復(fù)柱塞計量泵等液體輸送裝置，泵的輸送能 力根據(jù)生產(chǎn)能力的大小確定。冷凝器可以為金屬或非金屬材料制成的管式換熱器或板式換熱器，其換熱面積 根據(jù)生產(chǎn)能力的大小通過熱量衡算來確定，用于回收氧化塔排出的氣體中的有機(jī)物。冷卻器I和冷卻器II亦可為金屬或非金屬材料制成的管式換熱器或板式換熱器， 其換熱面積根據(jù)生產(chǎn)能力的大小通過熱量衡算來確定。與現(xiàn)有技術(shù)相比，使用本實用新型生產(chǎn)過氧化氫對孟烷，具有如下優(yōu)點(diǎn)(1)僅需在生產(chǎn)開始時一次性加入催化劑作為自由基引發(fā)劑，當(dāng)反應(yīng)正常之后，不必另 外再加入任何催化劑，解決了產(chǎn)品因催化劑殘留引起的產(chǎn)品質(zhì)量問題，同時也省去了在 產(chǎn)品中除去催化劑的工序，減化了生產(chǎn)流程，排除了因催化劑造成的環(huán)保污染；(2) 由于改進(jìn)了氧化塔的結(jié)構(gòu)，將在盤管開約2mm孔徑氣孔的送氣裝置改為微米級孔徑膜管 送氣裝置，保證了氧化過程安全穩(wěn)定進(jìn)行，并可提高氣體利用率，可在同樣大小的設(shè)備 同樣生產(chǎn)規(guī)模不變的情況下，原生產(chǎn)中通氧氣才能達(dá)到的氧化深度，現(xiàn)在通空氣就可以 達(dá)到，降低了生產(chǎn)成本；(3)將對孟烷間歇氧化與間歇蒸發(fā)裝置改為氧化與蒸發(fā)耦合 連續(xù)操作的裝置，過氧化物產(chǎn)品的分離提純在同一體系中完成，可將氧化深度準(zhǔn)確控制 在安全范圍內(nèi)，避免了因氧化塔內(nèi)過氧化物濃度過高容易引起爆炸等安全問題；(4) 采用變徑式雙級降膜蒸發(fā)器，避免了傳統(tǒng)降膜蒸發(fā)器存在的技術(shù)問題，除蒸發(fā)物料受熱 時間短外，還使物料在器壁上膜厚度準(zhǔn)確保持在設(shè)定范圍，這樣一來，既保證了熱敏性 的過氧化氫對孟烷產(chǎn)品的質(zhì)量，又解決了蒸發(fā)后段可能因干料造成蒸發(fā)器內(nèi)氧化物濃度 過高引起的安全問題；(5)因為采用連續(xù)化生產(chǎn)裝置，全部生產(chǎn)過程方便采用全程自 動控制，可避免人工操作引起的誤差，節(jié)省人力物力，方便規(guī)模化生產(chǎn)。

圖1是本實用新型過氧化氫對孟烷連續(xù)化生產(chǎn)裝置實施例結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式

以下結(jié)合附圖和實施例對本實用新型作進(jìn)一步詳細(xì)說明。實施例1本實用新型過氧化氫對孟烷連續(xù)化生產(chǎn)裝置實施例參照圖1，本實施例包括原料混合罐1、加料泵2、空氣貯罐4、氧氣貯罐5、氧 化塔8、氣液分離器9、流量計I 3、流量計II 6、流量計1117、流量計IV 10、冷卻器I 11 和冷卻器II 16、中間貯罐13、進(jìn)料泵13、一級蒸發(fā)器14、二級蒸發(fā)器15、產(chǎn)品貯罐17 和冷凝器18，原料混合罐1的出料口與加料泵2的進(jìn)料口相連，加料泵2的出料口與流量 計I 3進(jìn)料口相連，流量計I 3出料口和氧化塔8下部進(jìn)料口相連，空氣貯罐4和氧氣貯 罐5的出氣口分別與流量計II 6和流量計III 7的進(jìn)氣口相連，流量計II 6和流量計III 7的 出氣口與氧化塔8下部進(jìn)氣口相連，氧化塔8的頂部通過管道與氣液分離器9進(jìn)口相連， 氣液分離器9底部的液體物料出口通過回流管路和流量計IV 10與氧化塔8下部進(jìn)料口相 連，形成循環(huán)回路，氣液分離器9中部的液體物料出口通過另一支管路與氧化物料冷卻 器I 11進(jìn)口相連，冷卻器I 11出口與中間貯罐12進(jìn)口相連，中間貯罐12出口與進(jìn)料泵 13進(jìn)口相連，進(jìn)料泵13出口與一級蒸發(fā)器14頂部進(jìn)口相連，一級蒸發(fā)器14底部出口與 二級蒸發(fā)器15頂部進(jìn)口直接相連，二級蒸發(fā)器15底部出口通過過氧化氫對孟烷產(chǎn)品出料 管與冷卻器II 16進(jìn)口相連，冷卻器II 16出口通過氧化氫對孟烷產(chǎn)品出料管與產(chǎn)品貯罐17 進(jìn)口相連，一級蒸發(fā)器14頂部通過未氧化的物料導(dǎo)出管與冷凝器18進(jìn)口相連，冷凝器18 出口經(jīng)回流循環(huán)管路與原料混合罐1進(jìn)口相連；氧化塔8、一級蒸發(fā)器14和二級蒸發(fā)器 15內(nèi)設(shè)置有溫度傳感器和壓力傳感器。所述氧化塔8的塔體為圓筒形，直徑為500mm 1500mm，高為 4000mm 10000mm，塔內(nèi)底部裝有膜管進(jìn)氣裝置，膜管孔徑2 μ m 100 μ m，直徑與長度根據(jù)塔內(nèi)所需進(jìn)氣量計算得到；氧化塔8內(nèi)不同高度設(shè)有溫度傳感器，底部和頂部設(shè)有 壓力傳感器；氧化塔8設(shè)有換熱夾套，換熱夾套進(jìn)口通過裝有閥門的管道與加熱介質(zhì)管 或冷卻介質(zhì)管相連。一級蒸發(fā)器14和二級蒸發(fā)器15均為降膜式蒸發(fā)器，雙套筒結(jié)構(gòu)，內(nèi)套筒優(yōu)選上 部大下部小的變徑式結(jié)構(gòu)，上下變徑比例范圍為1.5 3.0:1，采用這種變徑式結(jié)構(gòu)是為了 保證蒸發(fā)器壁的上部和下部物料所形成的膜的厚度均勻一致；蒸發(fā)器內(nèi)不同高度設(shè)有溫 度傳感器，一級蒸發(fā)器和二級蒸發(fā)器底部和頂部分別設(shè)有壓力傳感器。工作時，將空氣(或氧氣)從空氣貯罐4 (或氧氣貯罐5)經(jīng)流量計II 6 (或 流量計III 7)和氧化塔8下部進(jìn)氣口鼓入氧化塔8中，將對孟烷和催化劑混合物從原料混 合罐1出料口經(jīng)加料泵2、流量計I 3和氧化塔8下部進(jìn)料口加入到氧化塔8中，根據(jù)氧 化塔8頂部和一級蒸發(fā)器14與二級蒸發(fā)器15底部過氧化氫對孟烷出料濃度，分別控制氧 化塔內(nèi)的氣體流量為20m3/h 200 m3/h、對孟烷物料流量0.5 m3/h ~2.0m3/h和過氧化氫對 孟烷產(chǎn)物循環(huán)回流量10 m3/h 100 m3/h,調(diào)節(jié)氧化塔8內(nèi)溫度為80°C ~130°C ；氣液分離 器8中分離出氣體和過氧化氫對孟烷液體，控制氧化塔7頂部出料過氧化氫對孟烷濃度 10% 20% ； 一部分過氧化氫對孟烷產(chǎn)物通過回流管路、流量計IV 10和氧化塔底8底部進(jìn) 料口返回氧化塔底8內(nèi)，與氧化塔底8內(nèi)新的物料混合繼續(xù)進(jìn)行氧化反應(yīng)，另一部分過氧 化氫對孟烷產(chǎn)物從氣液分離器中部出料口出料，通過另一管路進(jìn)入冷卻器I 10冷卻后， 再進(jìn)入中間貯罐12，然后由進(jìn)料泵13送入一級蒸發(fā)器14濃縮提純，一級蒸發(fā)器14的進(jìn) 料流量為0.5m3/h 2.0m3/h，蒸發(fā)溫度50°C 100°C，一級蒸發(fā)器14頂部蒸出的未氧化的 物料經(jīng)冷凝器18冷凝后回流到原料混合罐1，與新的對孟烷溶液合并，再經(jīng)加料泵2、流 量計I 3進(jìn)入氧化塔8中，繼續(xù)進(jìn)行自氧化反應(yīng)；經(jīng)一級蒸發(fā)器14濃縮提純后的物料進(jìn) 入二級蒸發(fā)器15再次進(jìn)行濃縮提純，二級蒸發(fā)溫度60°C 100°C，二級蒸發(fā)器15底部出 料過氧化氫對孟烷濃度應(yīng)達(dá)到50 60% (質(zhì)量)；反應(yīng)產(chǎn)物從二級蒸發(fā)器15底部出料， 進(jìn)入冷卻器II 16，經(jīng)冷卻器II 16冷卻后的產(chǎn)物，進(jìn)入產(chǎn)品貯罐17，所得產(chǎn)品即為過氧化 氫對孟烷。從開車到系統(tǒng)達(dá)到連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行所需時間，與工藝操作條件相關(guān)，也與膜管進(jìn) 氣裝置的膜管孔徑大小及蒸發(fā)器內(nèi)套筒上部與下部變徑比有一定關(guān)系，一般為6-9h。例 如，當(dāng)氧化塔8內(nèi)底部的膜管進(jìn)氣裝置的膜管孔徑為2 μ m，蒸發(fā)器內(nèi)套筒上部與下部變 徑比為1:2.5時，從開車到系統(tǒng)達(dá)到連續(xù)穩(wěn)定生產(chǎn)需要6 h左右；膜管孔徑為ΙΟμιη，蒸 發(fā)器內(nèi)套筒上部與下部變徑比為1:1.5時，從開車到系統(tǒng)達(dá)到連續(xù)穩(wěn)定生產(chǎn)需要6.5 h左 右；膜管孔徑為50μιη，蒸發(fā)器內(nèi)套筒上部與下部變徑比為1:1.3時，從開車到系統(tǒng)達(dá)到 連續(xù)穩(wěn)定生產(chǎn)需要8.0 h左右；膜管孔徑為100 μ m，蒸發(fā)器內(nèi)套筒上部與下部變徑比為 1:2時，從開車到系統(tǒng)達(dá)到連續(xù)穩(wěn)定生產(chǎn)約需要9.0 h左右。
權(quán)利要求1.一種對孟烷制備過氧化氫對孟烷連續(xù)化生產(chǎn)裝置，其特征在于，包括原料混合 罐、加料泵、氧化氣體貯罐、氧化塔、氣液分離器、流量計I、流量計II、流量計III、 流量計IV、冷卻器I、冷卻器II、中間貯罐、進(jìn)料泵、一級蒸發(fā)器、二級蒸發(fā)器、產(chǎn)品 貯罐和冷凝器，原料混合罐的出料口與加料泵的進(jìn)料口相連，加料泵的出料口與流量計 I進(jìn)料口相連，流量計I出料口和氧化塔下部進(jìn)料口相連，空氣貯罐和氧氣貯罐的出氣 口分別與流量計II和流量計III的進(jìn)氣口相連，流量計II和流量計III的出氣口與氧化塔下 部進(jìn)氣口相連，氧化塔的頂部通過管道與氣液分離器進(jìn)口相連，氣液分離器底部的液體 物料出口通過回流管路和流量計IV與氧化塔下部進(jìn)料口相連，形成循環(huán)回路，氣液分離 器中部的液體物料出口通過另一支管路與冷卻器I進(jìn)口相連，冷卻器I出口與中間貯罐 進(jìn)口相連，中間貯罐出口通過管道與進(jìn)料泵進(jìn)口相連，進(jìn)料泵出口通過管道與一級蒸發(fā) 器頂部進(jìn)口相連，一級蒸發(fā)器底部出口與二級蒸發(fā)器頂部進(jìn)口直接相連，二級蒸發(fā)器底 部出口通過過氧化氫對孟烷產(chǎn)品出料管與冷卻器II進(jìn)口相連，冷卻器II出口通過氧化氫 對孟烷產(chǎn)品出料管與產(chǎn)品貯罐進(jìn)口相連，一級蒸發(fā)器頂部通過未氧化的物料導(dǎo)出管與冷 凝器進(jìn)口相連，冷凝器出口經(jīng)回流循環(huán)管路與原料混合罐進(jìn)口相連；氧化塔設(shè)有換熱夾 套，換熱夾套進(jìn)口通過裝有閥門的管道與加熱介質(zhì)管或冷卻介質(zhì)管相連；氧化塔、一級 蒸發(fā)器和二級蒸發(fā)器內(nèi)設(shè)置有溫度傳感器和壓力傳感器。
2.如權(quán)利要求1所述的對孟烷制備過氧化氫對孟烷連續(xù)化生產(chǎn)裝置，其特征在于，所 述氧化塔的塔體為圓筒形，直徑為500mm 1500mm，高為4000mm 10000mm，塔內(nèi)底部 裝有膜管進(jìn)氣裝置，膜管孔徑為2 μ m 100 μ m。
3.如權(quán)利要求1或2所述的對孟烷制備過氧化氫對孟烷連續(xù)化生產(chǎn)裝置，其特征 在于，氧化塔內(nèi)在不同高度設(shè)置有溫度傳感器，氧化塔內(nèi)底部和頂部分別設(shè)有壓力傳感ο
4.如權(quán)利要求1或2所述的對孟烷制備過氧化氫對孟烷連續(xù)化生產(chǎn)裝置，其特征在 于，一級蒸發(fā)器和二級蒸發(fā)器均為降膜式蒸發(fā)器，雙套筒結(jié)構(gòu)，內(nèi)套筒為上部大下部小 的變徑式結(jié)構(gòu)，上部與下部變徑比為1:1.5 3.0。
5.如權(quán)利要求3所述的對孟烷制備過氧化氫對孟烷連續(xù)化生產(chǎn)裝置，其特征在于，一 級蒸發(fā)器和二級蒸發(fā)器均為降膜式蒸發(fā)器，雙套筒結(jié)構(gòu)，內(nèi)套筒為上部大下部小的變徑 式結(jié)構(gòu)，上部與下部變徑比為1:1.5 3.0。
6.6、如權(quán)利要求1或2所述的對孟烷制備過氧化氫對孟烷連續(xù)化生產(chǎn)裝置，其特征 在于，所述氣液分離器為絲網(wǎng)破沫分離器。
專利摘要一種對孟烷制備過氧化氫對孟烷連續(xù)化生產(chǎn)裝置，其包括原料混合罐，原料混合罐與加料泵相連，加料泵與流量計Ⅰ相連，流量計Ⅰ和氧化塔相連，氧化氣體貯罐與流量計Ⅱ相連，流量計Ⅱ與氧化塔相連，氧化塔氣液分離器相連，氣液分離器和流量計Ⅲ與氧化塔相連，氣液分離器與冷卻器Ⅰ相連，冷卻器Ⅰ與中間貯罐相連，中間貯罐與進(jìn)料泵相連，進(jìn)料泵與一級蒸發(fā)器相連，一級蒸發(fā)器與二級蒸發(fā)器直接相連，二級蒸發(fā)器與冷卻器Ⅱ相連，冷卻器Ⅱ與產(chǎn)品貯罐相連，一級蒸發(fā)器頂部通過未氧化的物料導(dǎo)出管與冷凝器相連，冷凝器經(jīng)回流循環(huán)管路與原料混合罐進(jìn)口相連。本實用新型解決了過氧化氫對孟烷生產(chǎn)的安全問題，便于對生產(chǎn)過程進(jìn)行自動化控制，用其生產(chǎn)過氧化氫對孟烷，成本相對較低。
文檔編號C07C409/14GK201793511SQ20102053333
公開日2011年4月13日 申請日期2010年9月17日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月17日
發(fā)明者何小平, 李忠海, 李鳴放, 黃衛(wèi)文, 黎繼烈 申請人:湖南松源化工有限公司