專利名稱：一種閉路循環(huán)反應(yīng)裝置及其應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種閉路循環(huán)反應(yīng)裝置，及其在將芳香族硝基物、腈、脂肪醇、酮、醛、酚等經(jīng)液相催化加氫還原、催化加氫氨化、氧化、烷基化、氯化等一系列反應(yīng)轉(zhuǎn)化為相應(yīng)胺、醇、酸、烷基酚和氯化物等方面的應(yīng)用。
背景技術(shù)：
芳香族胺、脂肪醇及胺、酸、烷基酚、氯化物等是重要的有機化學(xué)品，其制備大多采用固定床(魏文德主編，有機化工原料大全，第四卷，，329～330頁，化學(xué)工業(yè)出版社1994年3月第1版)、攪拌(高壓)釜(中國專利公開號CN 1220256A)等型式的反應(yīng)器。但是使用固定床反應(yīng)器進行上述反應(yīng)需將反應(yīng)物汽化，然后進行還原反應(yīng)。而有些反應(yīng)物沸點較高，如硝基苯沸點為210.6℃、鄰硝基甲苯沸點為222℃，這些物質(zhì)在汽化過程中不可避免地會產(chǎn)生炭化、積炭現(xiàn)象，因而增加了能耗及物耗。而采用攪拌高壓釜進行上述反應(yīng)的缺點在于反應(yīng)進程中催化劑用量大、反應(yīng)壓力高、反應(yīng)時間較長，產(chǎn)物組分多，且分離困難，不僅會增加能耗，甚至可能造成嚴重的環(huán)境污染，如在攪拌高壓釜生產(chǎn)鄰(對)氨基苯甲醚的過程中產(chǎn)生大量含硫廢水和廢渣。
在催化劑存在的條件下，還可采用閉路循環(huán)反應(yīng)器(R.J.MaloneChem.Eng.prog.vol 76，No.6 53-59.1980)生產(chǎn)脂肪族飽和烴、環(huán)烷烴、醇、胺、醛、烷基酚、氯化物等，該反應(yīng)器的主要優(yōu)點是強化了傳熱和傳質(zhì)，并提高了反應(yīng)選擇性，因而反應(yīng)時間短、收率高。但使用該反應(yīng)器進行上述反應(yīng)時如果系統(tǒng)內(nèi)氣液分離效果不佳，則嚴重影響循環(huán)泵的正常工作，致使反應(yīng)器的效率無法得到更好發(fā)揮。更為嚴重的是當反應(yīng)物系中含有顆粒大且重的固體物質(zhì)時，則會產(chǎn)生諸如固體物料沉積等問題，影響反應(yīng)進行。

發(fā)明內(nèi)容
為解決現(xiàn)有技術(shù)的上述問題，本發(fā)明提供一種經(jīng)改進的閉路循環(huán)反應(yīng)裝置，并將該反應(yīng)裝置應(yīng)用于芳香族硝基物、腈、脂肪醇、酮、醛及酚等經(jīng)液相催化加氫還原、催化加氫氨化、氧化、烷基化、氯化等反應(yīng)轉(zhuǎn)化為相應(yīng)胺、醇、酸、烷基酚及氯化物等方面。
本發(fā)明采用的閉路循環(huán)反應(yīng)裝置，包括一個反應(yīng)器；一個噴射器，位于反應(yīng)器內(nèi)部，使工作流體與引射流體形成氣、液、固高度混合流體；一個換熱器，位于循環(huán)泵及反應(yīng)器之間，用于將反應(yīng)產(chǎn)生的熱量帶走；一個循環(huán)泵，安裝在該反應(yīng)器和換熱器之間，用來將反應(yīng)產(chǎn)物從反應(yīng)器循環(huán)到換熱器中；一個氣液分離器，位于反應(yīng)器內(nèi)部、噴射器下方，使從噴射器噴出的混合流體中的未反應(yīng)氣體與液固相充分分離。
上述裝置中還可有一個固體相分散裝置，安裝在反應(yīng)器內(nèi)部，使經(jīng)氣液分離器分離后產(chǎn)生的液固相充分分散混合。
該反應(yīng)裝置可應(yīng)用在將芳香族硝基物、脂肪醇、腈、酮、醛或者酚等經(jīng)液相催化加氫還原、催化加氫氨化、氧化、烷基化、氯化等反應(yīng)轉(zhuǎn)化為相應(yīng)胺、醇、酸或烷基酚、氯化物等方面。
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作詳細說明。


圖1為閉路循環(huán)反應(yīng)裝置簡圖。
圖1中1-反應(yīng)器2-噴射器3-氣液分離器4-固體相分散裝置5-換熱器6-循環(huán)泵工作流體(反應(yīng)物、催化劑、溶劑等)在反應(yīng)器(1)內(nèi)流經(jīng)噴射器(2)，并在其內(nèi)高速流動，其動能部分傳遞給引射氣體(氫氣、氧氣或其它氣體)，從而形成氣、固、液高度混合的流體?；旌狭黧w從噴射器噴出后，流經(jīng)氣液分離器(3)，未反應(yīng)的氣體經(jīng)氣液分離器與液固相分離后重新回到反應(yīng)器頂部，而液固相經(jīng)循環(huán)泵(6)至換熱器(5)繼續(xù)進行反應(yīng)。液固相也可經(jīng)由反應(yīng)器內(nèi)的固體相分散裝置(4)分散后，至循環(huán)泵繼續(xù)循環(huán)進行反應(yīng)，直到反應(yīng)結(jié)束。反應(yīng)過程可視具體情況采用連續(xù)或間歇操作方式。
本發(fā)明與已有的閉路循環(huán)反應(yīng)裝置相比，其區(qū)別在于反應(yīng)器內(nèi)部設(shè)有氣液分離器。使混合流在體從噴射器噴出后，其中的未反應(yīng)氣體經(jīng)氣液分離器與液固相充分分離，提高氣液分離效果。另外在反應(yīng)器內(nèi)部還可進一步設(shè)有的固體相分散裝置，可使經(jīng)氣液分離器分離后的未反應(yīng)氣體重新回到反應(yīng)器頂部，液固相則可進一步經(jīng)由固體相分散裝置分散，使液固相充分分散混合，避免固體沉積，以利于循環(huán)泵的正常工作，對含有較大固體顆粒的物系其效果尤為顯著。使用本發(fā)明所述的閉路循環(huán)反應(yīng)裝置可顯著提高氣液分離效果及反應(yīng)器的效率，尤其適用含有固體物質(zhì)的氣、液、固三相反應(yīng)物系。
具體實施例方式
實施例1采用本發(fā)明的閉路循環(huán)反應(yīng)裝置。反應(yīng)器容積為130L。向反應(yīng)器中加入90kg鄰硝基苯甲醚的甲醇溶液(質(zhì)量比為1∶1，下同)及0.5kg 0.8％Pd/C催化劑。用氮氣對裝置進行置換后，在內(nèi)循環(huán)狀態(tài)下將反應(yīng)器升溫至90～150℃，連續(xù)通入2.2MPa的氫氣。反應(yīng)時間3.5小時。反應(yīng)結(jié)果鄰硝基苯甲醚轉(zhuǎn)化率100％，鄰氨基苯甲醚選擇性99.5％。加氫液經(jīng)一系列后續(xù)分離過程得到成品鄰氨基苯甲醚和溶劑甲醇。
實施例2催化劑采用0.6kg骨架鎳，其它同實施例1。反應(yīng)時間3.0小時。反應(yīng)結(jié)果鄰硝基苯甲醚轉(zhuǎn)化率100％，鄰氨基苯甲醚選擇性99.75％。后續(xù)分離過程同實施例1，得到成品鄰氨基苯甲醚。
實施例3實施例1中的鄰硝基苯甲醚換為對硝基苯甲醚，其它同實施例1。反應(yīng)時間2.5小時。反應(yīng)結(jié)果對硝基苯甲醚轉(zhuǎn)化率99.99％，對氨基苯甲醚選擇性99.55％。后續(xù)分離過程同實施例1，得到成品對氨基苯甲醚。
實施例4反應(yīng)裝置同實施例1，向其反應(yīng)器中加入90kg木糖水溶液(質(zhì)量比為1∶1)及4kg骨架鎳催化劑。氮氣置換后，循環(huán)狀態(tài)下升溫至110～150℃，連續(xù)通入2.2MPa的氫氣。反應(yīng)時間3.0小時結(jié)束。反應(yīng)結(jié)果木糖轉(zhuǎn)化率為100％，木糖醇選擇性≥98.5％。后續(xù)分離過程同實施例1，得到成品木糖醇。
實施例5反應(yīng)裝置同實施例1，向其反應(yīng)器中加入90kg己二腈的乙醇溶液(質(zhì)量比為1∶1)，同時加入5kg骨架鎳催化劑及助催化劑。氮氣置換后，循環(huán)狀態(tài)下升溫至80～100℃，連續(xù)通入2.5MPa的氫氣至反應(yīng)結(jié)束。反應(yīng)結(jié)果己二腈轉(zhuǎn)化率為100％，己二胺選擇性≥98.5％。后續(xù)分離過程同實施例1，得到成品己二腈。
實施例6反應(yīng)裝置同實施例1，向其反應(yīng)器中加入90kg鄰硝基甲苯及1.35kg骨架鎳催化劑。氮氣置換后，循環(huán)狀態(tài)下升溫至130～180℃，連續(xù)通入2.2MPa的氫氣，反應(yīng)時間3.6小時。反應(yīng)結(jié)果鄰硝基甲苯轉(zhuǎn)化率100％，鄰甲苯胺選擇性大于99.65％。后續(xù)分離同實施例1，得到成品鄰甲苯胺。
實施例7反應(yīng)裝置同實施例1，向其反應(yīng)器中加入60kg苯酚及1.2kg酚鹽催化劑。氮氣置換后，循環(huán)狀態(tài)下升溫至160～180℃，連續(xù)通入丙烯。反應(yīng)壓力≤3.0MPa、反應(yīng)溫度160～250℃，反應(yīng)時間1小時。苯酚轉(zhuǎn)化率50～70％，鄰異丙基酚選擇性大于65％。后續(xù)分離過程同實施例1，得到成品鄰異丙基酚。
實施例8反應(yīng)裝置同實施例1，向其反應(yīng)器中加入60kg異丁醛及催化劑。循環(huán)狀態(tài)下升溫至40℃，連續(xù)通入氧氣。反應(yīng)溫度≤60℃、反應(yīng)壓力≤1.0MPa，反應(yīng)時間1小時。反應(yīng)結(jié)果異丁醛轉(zhuǎn)化率92～98％，異丁酸選擇性大于95％。氧化液經(jīng)后續(xù)分離過程得到成品異丁酸。
實施例9反應(yīng)裝置同實施例1，向其反應(yīng)器中加入80kg異丙醇和8kg鎳催化劑。氮氣置換后，循環(huán)狀態(tài)下升溫至145～165℃，按一定比例連續(xù)通入2.2MPa氫氣和氨氣。反應(yīng)時間4.5小時反應(yīng)結(jié)果轉(zhuǎn)化率為90～95％，一異丙胺選擇性大于55％，二異丙胺選擇性大于46％。
實施例10反應(yīng)裝置同實施例1，向其反應(yīng)器中加入60kg丁酮及6kg骨架鎳催化劑及助催化劑。氮氣置換后，循環(huán)狀態(tài)下升溫160℃，按一定氫氨比連續(xù)通入氫氣和氨氣。反應(yīng)溫度≤190℃、反應(yīng)壓力≤4.0MPa，反應(yīng)時間7.2小時。反應(yīng)結(jié)果丁酮轉(zhuǎn)化率88～93％，正丁胺選擇性大于92％。反應(yīng)液經(jīng)后續(xù)分離得到成品正丁胺。
實施例11
反應(yīng)裝置同實施例1，向其反應(yīng)器中加入60kg冰醋酸及7.2kg醋酸酐。循環(huán)狀態(tài)下升溫至95℃，按一定流量連續(xù)通入氯氣。反應(yīng)溫度≤105℃、反應(yīng)壓力≤1.0MPa，反應(yīng)時間2.5小時。反應(yīng)結(jié)果冰醋酸轉(zhuǎn)化率85～90％，氯乙酸的選擇性大于90～93％，二氯乙酸含量小于4％。氯化液經(jīng)后續(xù)分離得到成品氯乙酸。
權(quán)利要求
1.一種閉路循環(huán)反應(yīng)裝置，包括一個反應(yīng)器；一個噴射器，位于反應(yīng)器內(nèi)部，使工作流體與引射流體形成氣、液、固高度混合流體；一個換熱器，位于循環(huán)泵及反應(yīng)器之間，用于將反應(yīng)產(chǎn)生的熱量帶走；一個循環(huán)泵，安裝在該反應(yīng)器和換熱器之間，用來將反應(yīng)產(chǎn)物從反應(yīng)器循環(huán)到換熱器中；一個氣液分離器，位于反應(yīng)器內(nèi)部、噴射器下方，使從噴射器噴出的混合流體中的未反應(yīng)氣體與液固相充分分離。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的反應(yīng)裝置，其特征在于其中的反應(yīng)器內(nèi)部有固體相分散裝置。
3.權(quán)利要求1所述的反應(yīng)裝置，在將芳香族硝基物、脂肪醇、腈、酮、醛或者酚等經(jīng)液相催化加氫還原、催化加氫氨化、氧化、烷基化、氯化等反應(yīng)轉(zhuǎn)化為相應(yīng)胺、醇、酸或烷基酚、氯化物等方面的應(yīng)用。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種改進的閉路循環(huán)反應(yīng)裝置，由反應(yīng)器、噴射器、換熱器、循環(huán)泵等組成，其特征是在反應(yīng)器內(nèi)部設(shè)有氣液分離器。反應(yīng)器內(nèi)部還可設(shè)有固體相分散裝置。該反應(yīng)器可提高氣液分離效果及反應(yīng)器的效率，尤其適用于含有固體物質(zhì)的氣、液、固三相反應(yīng)體系。本發(fā)明還涉及該反應(yīng)器在將芳香族硝基物、脂肪醇、腈、酮、醛或者酚等經(jīng)液相催化加氫還原、催化加氫氨化、氧化、烷基化、氯化等反應(yīng)轉(zhuǎn)化為相應(yīng)胺、醇、酸或烷基酚、氯化物等方面的應(yīng)用。
文檔編號B01J19/26GK1481931SQ0213120
公開日2004年3月17日 申請日期2002年9月13日 優(yōu)先權(quán)日2002年9月13日
發(fā)明者白彥兵, 葉秋實, 馬玉璽 申請人:中國石油天然氣股份有限公司