一種微反應(yīng)器合成環(huán)己酮肟的系統(tǒng)和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于化學(xué)反應(yīng)工程領(lǐng)域，具體涉及一種微反應(yīng)器合成環(huán)己酮肟的系統(tǒng)和方 法。
【背景技術(shù)】
[0002] 己內(nèi)酰胺是一種重要的基本有機(jī)化學(xué)品，用于合成尼龍6纖維和尼龍6工程塑料， 廣泛應(yīng)用于紡織、汽車(chē)、電子等行業(yè)，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展中占有重要地位。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快 速發(fā)展，對(duì)己內(nèi)酰胺的需求量逐年上升。2013年，我國(guó)己內(nèi)酰胺的表觀消費(fèi)量已達(dá)到150萬(wàn) 噸。己內(nèi)酰胺在我國(guó)的開(kāi)發(fā)利用前景十分廣闊。環(huán)己酮肟是以環(huán)己烷為原料生產(chǎn)己內(nèi)酰胺 的關(guān)鍵中間體。目前，世界上80%左右的己內(nèi)酰胺是通過(guò)環(huán)己酮肟貝克曼重排得到的。因 此，環(huán)己酮肟的生產(chǎn)工藝對(duì)于整個(gè)己內(nèi)酰胺產(chǎn)業(yè)至關(guān)重要。
[0003] 傳統(tǒng)的環(huán)己酮肟生產(chǎn)均采用羥胺與環(huán)己酮合成的方法，中間步驟多，工藝復(fù)雜，使 用腐蝕和污染嚴(yán)重的原料，三廢排放量大，對(duì)環(huán)境污染嚴(yán)重等。1987年，意大利的Enichem 公司提出了環(huán)己酮氨肟化反應(yīng)，以環(huán)己酮、氨和過(guò)氧化氫為原料，在TS-I鈦硅分子篩的催 化作用下，直接合成環(huán)己酮肟，并于1994年成功進(jìn)行了 12kt/a的工業(yè)試驗(yàn)。2004年，由中 石化石油化工科學(xué)研究院與巴陵分公司合作進(jìn)行的"單釜連續(xù)淤漿床合成環(huán)己酮肟成套新 技術(shù)"項(xiàng)目，通過(guò)中國(guó)石化技術(shù)鑒定，實(shí)現(xiàn)了該項(xiàng)技術(shù)在國(guó)內(nèi)的工業(yè)化。環(huán)己酮氨肟化新工 藝大大簡(jiǎn)化了生產(chǎn)流程，降低了生產(chǎn)成本，而且反應(yīng)條件溫和，三廢排放少，是一種環(huán)境友 好的新技術(shù)。但該反應(yīng)裝置還存在一些問(wèn)題：首先，淤漿床反應(yīng)釜體積較大，機(jī)械攪拌的效 果較差，容易導(dǎo)致反應(yīng)物濃度分布不均勻，產(chǎn)生局部熱點(diǎn)；其次，反應(yīng)釜內(nèi)物料滯存量大，一 旦發(fā)生過(guò)氧化氫的大量分解，會(huì)引發(fā)安全事故。
[0004] 隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，微型化成為一個(gè)重要的趨勢(shì)。相對(duì)于常規(guī)反應(yīng)器，微化工技 術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)快速混合，強(qiáng)化傳質(zhì)傳熱性能，而且可以提高過(guò)程的安全性。因此，采用微反應(yīng) 裝置進(jìn)行環(huán)己酮氨肟化反應(yīng)，為解決現(xiàn)有工藝中的問(wèn)題提供了一個(gè)有效的途徑，有利于實(shí) 現(xiàn)環(huán)己酮肟的綠色、安全和高效生產(chǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 為解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種微反應(yīng)器合成環(huán)己酮肟的系統(tǒng)和方 法，具體技術(shù)方案如下：
[0006] -種微反應(yīng)器合成環(huán)己酮肟的系統(tǒng)，包括第一微混合器1、第二微混合器2、帶有 換熱夾套的反應(yīng)管道3和背壓閥4 ;所述第一微混合器1與第二微混合器2串聯(lián)，第二微混 合器2的出口連接反應(yīng)管道3,反應(yīng)管道3的出口連接背壓閥4。
[0007] 進(jìn)一步地，所述第一微反應(yīng)器1和第二微反應(yīng)器2為相同型或不同型。
[0008] 進(jìn)一步地，所述微混合器包括微篩孔混合器、T型微通道混合器、Y型微通道混合 器和十字型微通道混合器。
[0009] 進(jìn)一步地，所述微篩孔混合器內(nèi)微篩孔的個(gè)數(shù)為1~20個(gè)，微篩孔的孔徑為 0. 05 ~ 5mm〇
[0010] 進(jìn)一步地，所述微通道的水力學(xué)直徑為〇· 1~6mm。
[0011] -種微反應(yīng)器合成環(huán)己酮肟的方法，包括以下步驟：含有鈦硅分子篩和氨的漿料 A與過(guò)氧化氫溶液B在第一微混合器1中混合，再通入第二微混合器2中與環(huán)己酮C混合， 引發(fā)氨肟化反應(yīng)，反應(yīng)混合物進(jìn)一步在帶有換熱夾套的反應(yīng)管道3中停留0. 5min~20min， 得到的反應(yīng)產(chǎn)物E從背壓閥4流出。
[0012] 進(jìn)一步地，通過(guò)帶有換熱夾套的反應(yīng)管道3控制反應(yīng)溫度為60~90°C，通過(guò)背壓 閥4控制反應(yīng)壓力為0· 2~0· 5MPa。
[0013] 進(jìn)一步地，所述漿料A中鈦硅分子篩的濃度為0. 1~IOwt %，氨的濃度為1~ 15wt% ；
[0014] 進(jìn)一步地，所述氨和環(huán)己酮C的摩爾比為（1. 5~3) :1。
[0015] 進(jìn)一步地，所述過(guò)氧化氫溶液B中過(guò)氧化氫的濃度為1~IOwt %。
[0016] 進(jìn)一步地，所述過(guò)氧化氫和環(huán)己酮C的摩爾比為（1~2) : 1。
[0017] 本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)：
[0018] (1)在微反應(yīng)系統(tǒng)的強(qiáng)化作用下，反應(yīng)速率大幅提升，提高了鈦硅分子篩的催化效 率，在保證高轉(zhuǎn)化率（>99% )和高選擇性（>99% )的前提下，使反應(yīng)時(shí)間縮短至0. 5min~ 20min 內(nèi)；
[0019] (2)微反應(yīng)系統(tǒng)內(nèi)物料滯存量小，提高了氨肟化反應(yīng)的可控性和安全性。
【附圖說(shuō)明】
[0020] 圖1為本發(fā)明合成環(huán)己酮肟的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0021] 下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步說(shuō)明，但并不因此而限制本發(fā)明 的內(nèi)容。
[0022] 圖1為本發(fā)明合成環(huán)己酮肟的流程圖。圖中各標(biāo)號(hào)的具體含義如下：1_第一微混 合器，2-第二微混合器，3-帶有換熱夾套的反應(yīng)管道，4-背壓閥；A-含有鈦硅分子篩和氨的 漿料，B-過(guò)氧化氫溶液，C-環(huán)己酮，D-換熱介質(zhì)，E-反應(yīng)產(chǎn)物。
[0023] 下述實(shí)施例中，首先將原料A和B分別配制好，待反應(yīng)裝置達(dá)到設(shè)定的反應(yīng)溫度 后，輸送原料A、B和C引發(fā)反應(yīng)。通過(guò)背壓閥4調(diào)節(jié)反應(yīng)壓力。反應(yīng)體系穩(wěn)定后在反應(yīng)管 道3出口收集產(chǎn)物E，通過(guò)氣相色譜分析樣品中環(huán)己酮和環(huán)己酮肟的質(zhì)量，并計(jì)算環(huán)己酮的 轉(zhuǎn)化率和環(huán)己酮肟的選擇性。
[0024]
[0025] 實(shí)施例1
[0026] 設(shè)備參數(shù)：第一微混合器1為微篩孔混合器，第二微混合器2為T(mén)型微通道混合 器。其中，微篩孔混合器內(nèi)含有20個(gè)直徑為0. 05mm的微篩孔，T型微通道的水力學(xué)直徑為 0.1mm〇
[0027] 操作條件：原料A中鈦硅分子篩的濃度為0. lwt%，氨的濃度為lwt%，氨和環(huán)己酮 的摩爾比為2. 5。原料B中過(guò)氧化氫的濃度為lwt%，過(guò)氧化氫與環(huán)己酮的摩爾比為1。反 應(yīng)溫度為90°C，反應(yīng)壓力為0. 2MPa，反應(yīng)的停留時(shí)間為20min。
[0028] 反應(yīng)結(jié)果：環(huán)己酮的轉(zhuǎn)化率為98. 2%，環(huán)己酮肟的選擇性為99. 8%。
[0029] 實(shí)施例2
[0030] 設(shè)備參數(shù)：第一微混合器1為微篩孔混合器，第二微混合器2為Y型微通道混合 器。其中，微篩孔混合器內(nèi)含有1個(gè)直徑為5mm的微篩孔，Y型微通道的水力學(xué)直徑為6_。
[0031] 操作條件：原料A中鈦硅分子篩的濃度為10wt%，氨的濃度為15wt%，氨和環(huán)己酮 的摩爾比為1. 5。