專利名稱：用于苯酚羥基化制苯二酚的循環(huán)式反應(yīng)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種用于苯酚羥基化制苯二酚的反應(yīng)器，特別是應(yīng)用于苯酚和過氧化氫連續(xù)羥基化制備苯二酚的循環(huán)式反應(yīng)器。
背景技術(shù)：
苯二酚包括鄰苯二酚和對苯二酚，其應(yīng)用領(lǐng)域極為廣泛。鄰苯二酚是重要的農(nóng)藥和醫(yī)藥中間體，可用于制取香料(如胡椒醛)、染料、感光材料、電鍍材料、特種墨水、抗氧劑、殺菌劑、光穩(wěn)定劑、防腐劑和促進(jìn)劑等。對苯二酚主要用作攝影膠片的顯影劑、蒽醌染料、偶氮染料、合成氨脫硫工藝輔助溶劑、橡膠防老劑、阻聚劑、涂料清漆的穩(wěn)定劑和汽油抗
氧劑等。傳統(tǒng)的苯二酚生產(chǎn)工藝，即鄰氯苯酚堿解法制鄰苯二酚和苯胺氧化法制對苯二酚已被淘汰，而以過氧化氫為氧化劑氧化苯酚制苯二酚的工藝，因流程簡單、反應(yīng)條件溫和、 過氧化氫價(jià)廉、產(chǎn)物是水而無污染，成為化工領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。目前，國際上開發(fā)的過氧化氫氧化苯酚生產(chǎn)苯二酚的工藝路線有以無機(jī)強(qiáng)酸為催化劑的MKtoe-Poulenc法和Ube法、 以無機(jī)鹽為催化劑的Brichima法，這些方法需要以高濃度過氧化氫為原料，且流程復(fù)雜并存在均相反應(yīng)本身難以克服的缺點(diǎn)、原料單耗高和苯二酚選擇性低的問題，從而限制了其在工業(yè)上的推廣和應(yīng)用。其W^e法已停產(chǎn)，Brichima法已被Enichem法取代。Enichem法以TS-I分子篩作為苯酚羥基化催化劑，于1986年建成5000t/a的生產(chǎn)裝置，并且工業(yè)運(yùn)行成功，引起全球石化行業(yè)的廣泛關(guān)注和高度重視，被認(rèn)為是20世紀(jì)末分子篩催化劑發(fā)展史上的一個(gè)里程碑。Enichem法雖然具有收率指標(biāo)較好、使用多相催化劑及其工藝的優(yōu)點(diǎn)，但是，使用鈦硅分子篩催化劑成本高，需要丙酮作溶劑并經(jīng)常再生。專利號為ZL02261515. 6的中國專利公開了一種應(yīng)用于苯酚羥基化制取苯二酚的反應(yīng)器，盡管該反應(yīng)器可以進(jìn)行連續(xù)反應(yīng)，但存在物料返混嚴(yán)重，反應(yīng)器結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，反應(yīng)選擇性較低等缺點(diǎn)，從而影響了技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。專利號為ZL200920036553. 7的中國專利也公開了一種用于苯酚羥基化制取苯二
酚的管式反應(yīng)器，盡管該管式反應(yīng)器在物料返混和選擇性方面有了一定改善，但其設(shè)備制造工藝較復(fù)雜且成本較高，占地多，能耗較大，不利于提高經(jīng)濟(jì)效益。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是針對現(xiàn)有裝置和技術(shù)的缺點(diǎn)，如裝置制造工藝復(fù)雜且成本較高、占地多、連續(xù)平穩(wěn)操作穩(wěn)定性不好等，提出了一種循環(huán)式、常壓反應(yīng)、結(jié)構(gòu)簡單、占地少、連續(xù)平穩(wěn)操作穩(wěn)定性較好的用于苯酚羥基化制苯二酚的循環(huán)式反應(yīng)器。本實(shí)用新型的技術(shù)方案為一種用于苯酚羥基化制苯二酚的循環(huán)式反應(yīng)器，其構(gòu)造特點(diǎn)是由主反應(yīng)器、物料冷凝儲料罐和過氧化氫儲料槽三部分組成。主反應(yīng)器中設(shè)有多根雙層反應(yīng)管，外層為反應(yīng)物料通道，內(nèi)層是循環(huán)過氧化氫的帶孔直管；主反應(yīng)器下端設(shè)有物料、過氧化氫及冷卻水進(jìn)口、測溫儀表，上端設(shè)有物料、過氧化氫及冷卻水出口、測溫儀表。物料冷凝儲液罐外有冷卻水夾套，內(nèi)有冷凝水管，用于物料的二次冷凝；上端進(jìn)料口與主反應(yīng)器出料口相連；下端出口設(shè)有三通口，分別與主反應(yīng)器和分離裝置相連。過氧化氫儲液槽與主反應(yīng)器也組成循環(huán)系統(tǒng)。主反應(yīng)器與物料冷凝儲料罐上端設(shè)有放空口，與回收裝置相連，保證反應(yīng)在常壓下進(jìn)行。本實(shí)用新型的具體技術(shù)方案為一種用于苯酚羥基化制苯二酚的循環(huán)式反應(yīng)器， 由主反應(yīng)器、物料冷凝儲料罐和過氧化氫儲料槽組成；其中主反應(yīng)器中設(shè)有多根雙層反應(yīng)管，主反應(yīng)器底部設(shè)有物料進(jìn)口、過氧化氫進(jìn)口，下側(cè)設(shè)有冷卻水進(jìn)口，頂部設(shè)有物料出口、 過氧化氫出口及測溫儀表，上側(cè)設(shè)有冷卻水出口，其中雙層反應(yīng)管內(nèi)層是帶有小孔的循環(huán)過氧化氫的帶孔直管，帶孔直管與雙層反應(yīng)管的外層間為反應(yīng)物料通道；物料冷凝儲料罐外側(cè)設(shè)有冷卻水夾套，冷卻水夾套上側(cè)對應(yīng)設(shè)有冷卻水夾套的冷卻水進(jìn)口和冷卻水夾套的冷卻水出口，物料冷凝儲料罐內(nèi)有冷凝管，其中冷凝管下端設(shè)有冷凝管冷卻水進(jìn)口，上端設(shè)有冷凝管冷卻水出口 ；物料冷凝儲料罐頂部設(shè)有物料冷凝儲料罐物料進(jìn)口，該物料進(jìn)口與主反應(yīng)器物料出口相連；物料冷凝儲料罐下端設(shè)有物料冷凝儲料罐物料出口，物料出口下接三通口，分別通過通向主反應(yīng)器管口與主反應(yīng)器相連，通過通向分離裝置管口和分離裝置相連；過氧化氫儲液槽通過與主反應(yīng)器底部的過氧化氫進(jìn)口和主反應(yīng)器頂部過氧化氫出口與主反應(yīng)器組成循環(huán)系統(tǒng)；主反應(yīng)器上端設(shè)有主反應(yīng)器放空口，物料冷凝儲料罐上端設(shè)有放空口，主反應(yīng)器放空口和物料冷凝儲料罐放空口相連并通過與回收裝置相連的連接口與回收裝置相連。優(yōu)選上述的主反應(yīng)器的高度為1-10米，內(nèi)徑為0. 5-5米。優(yōu)選上述的雙層反應(yīng)管長度為0. 5-9. 5米，內(nèi)徑為20-150毫米；主反應(yīng)器中多根雙層反應(yīng)管的數(shù)量為10-50 根。優(yōu)選上述的帶孔直管長度與雙層反應(yīng)管長度相等，雙層反應(yīng)管與帶孔直管的直徑比為 1.5-5 1 ；其中優(yōu)選所述的帶孔直管上的小孔直徑為1-10毫米；小孔數(shù)量為20-200個(gè)，均勻分布于帶孔直管上。優(yōu)選所述的物料冷凝儲料罐高度為0. 5-3米，內(nèi)徑為0. 5-3米；螺旋于物料冷凝儲料罐內(nèi)的冷凝管長度為3-150米，內(nèi)徑10-30毫米。優(yōu)選所述的過氧化氫儲液槽高度0. 1-2 米，寬度為0. 1-2米。本實(shí)用新型中，在主反應(yīng)器內(nèi)部的雙層反應(yīng)管內(nèi)層為輸送過氧化氫的帶孔直管， 利于過氧化氫與反應(yīng)物料充分接觸。在反應(yīng)器物料出口處設(shè)置測溫儀表，監(jiān)測反應(yīng)器內(nèi)反應(yīng)溫度。在儲料罐上設(shè)置外層夾套和內(nèi)置冷凝管，用于物料的二次冷凝，保證物料循環(huán)至反應(yīng)器內(nèi)時(shí)，使其在適宜溫度下反應(yīng)。在儲料罐下部出料口設(shè)置三通管，一端通向反應(yīng)器，一端通向分離裝置。當(dāng)反應(yīng)料液中產(chǎn)品濃度達(dá)到所需濃度時(shí)，關(guān)閉通向反應(yīng)器的管上的閥門，使反應(yīng)料液通向分離塔用于產(chǎn)品生產(chǎn)，否則關(guān)閉，使其循環(huán)至反應(yīng)器繼續(xù)反應(yīng)，以達(dá)到所需濃度。該循環(huán)反應(yīng)器所使用的催化劑可以是粉狀的、固體顆?；蛞簯B(tài)的，但最適合使用粉狀的催化劑。雙層反應(yīng)管外層管可選用不銹鋼管道制作，內(nèi)層帶孔直管可選用碳鋼管制作。有益效果由于本實(shí)用新型循環(huán)反應(yīng)器是一個(gè)循環(huán)體系而且常壓反應(yīng)，與現(xiàn)有技術(shù)相比，這可以更好的保證體系在一恒定溫度和常壓下進(jìn)行，維持了生產(chǎn)的平穩(wěn)和安全操作，改善了反應(yīng)效果，并且為獲得所需產(chǎn)品濃度提供了保證。

圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；其中1為主反應(yīng)器，II為物料冷凝儲料罐，III 為過氧化氫儲料槽，1為雙層反應(yīng)管，2為冷卻水進(jìn)口，3為過氧化氫進(jìn)口，4為物料進(jìn)口，5為冷卻水通道，6為冷卻水出口，7為物料出口，8為主反應(yīng)器放空口，9為過氧化氫出口，10為儲料罐物料進(jìn)口，11為夾套冷卻水進(jìn)口，12為冷卻水夾套，13為冷凝管冷卻水進(jìn)口，14為儲料罐物料出口，15為冷凝管，16為夾套冷卻水出口，17為冷凝管冷卻水出口，18為儲料罐放空口，19為通向主反應(yīng)器管口，20為通向分離裝置管口，21為與回收裝置相連的管口。圖2為雙層反應(yīng)管；其中1為雙層反應(yīng)管，22為雙層反應(yīng)管外層管，23為帶孔直管上的小孔，M為帶孔直管。
具體實(shí)施方式
以下參照附圖，進(jìn)一步闡述本實(shí)用新型的具體技術(shù)方案，以便使本領(lǐng)域的技術(shù)人員進(jìn)一步地理解本發(fā)明，而不構(gòu)成對其權(quán)利的限制。實(shí)施例1如圖1所示。一種用于苯酚羥基化制苯二酚的循環(huán)式反應(yīng)器，其結(jié)構(gòu)由主反應(yīng)器、物料冷凝儲料罐和過氧化氫儲料槽三部分組成。主反應(yīng)器I中設(shè)有多根雙層反應(yīng)管1，底部設(shè)有物料進(jìn)口 4、過氧化氫進(jìn)口 3，下側(cè)有冷卻水進(jìn)口 2，頂部設(shè)有物料出口 7、 過氧化氫出口 9及測溫儀表，上側(cè)有冷卻水出口 6 ；雙層反應(yīng)管1外層為反應(yīng)物料通道22， 內(nèi)層是循環(huán)過氧化氫的帶孔直管M及其小孔23 (如圖2所示)。物料冷凝儲料罐II外側(cè)有冷卻水夾套12及夾套冷卻水進(jìn)口 11、夾套冷卻水出口 16，內(nèi)有冷凝水管15及冷凝水管冷卻水進(jìn)口 13、冷凝水管冷卻水出口 17 ；上端儲料罐物料進(jìn)口 10與主反應(yīng)器出料出口 7相連；下端儲料罐物料出口 14設(shè)有三通口 19、20，分別與主反應(yīng)器和分離裝置相連。過氧化氫儲液槽III與主反應(yīng)器也組成循環(huán)系統(tǒng)。主反應(yīng)器I與物料冷凝儲料罐II上端分別設(shè)有放空口 8、18，通過連接與回收裝置相連的管口 21與回收裝置相連。實(shí)施例2實(shí)施例1所述用于苯酚羥基化制苯二酚的循環(huán)式反應(yīng)器中，主反應(yīng)器I 高度為1米，內(nèi)徑為0. 5米，均勻放置10根雙層反應(yīng)管，其中雙層反應(yīng)管長度lm，內(nèi)徑30mm ； 內(nèi)層帶孔直管的長度為1米，內(nèi)徑為10毫米，小孔直徑為2毫米，個(gè)數(shù)為100個(gè)均勻分布在直管上；物料冷凝儲液罐II的高為0. 5米，內(nèi)徑為0. 5米，螺旋于罐內(nèi)冷凝管的內(nèi)徑為15 毫米，長度為50米；過氧化氫儲液槽III高度為0. 2米，寬度為0. 5米。70°C反應(yīng)30分鐘， 苯酚轉(zhuǎn)化率18. 8%，苯二酚選擇性91.5%。實(shí)施例3實(shí)施例1所述用于苯酚羥基化制苯二酚的循環(huán)式反應(yīng)器中，主反應(yīng)器高度為9. 5米，內(nèi)徑為3米，均勻放置40根雙層反應(yīng)管，其中雙層反應(yīng)管長度為9米，內(nèi)徑 50毫米，內(nèi)層帶孔直管的長度為9米，內(nèi)徑為30毫米，小孔直徑為8毫米，個(gè)數(shù)為120個(gè)； 物料冷凝儲液罐的高為3米，內(nèi)徑為3米，螺旋于罐內(nèi)冷凝管的內(nèi)徑為25毫米，長度為120 米；過氧化氫儲液槽高度為2米，寬度為1. 5米。60°C反應(yīng)60分鐘，苯酚轉(zhuǎn)化率17. 6%，苯二酚選擇性92. 8%。
權(quán)利要求1.一種用于苯酚羥基化制苯二酚的循環(huán)式反應(yīng)器，由主反應(yīng)器(I)、物料冷凝儲料罐 (II)和過氧化氫儲料槽(III)組成；其中主反應(yīng)器(I)中設(shè)有多根雙層反應(yīng)管(1)，主反應(yīng)器(I)底部設(shè)有物料進(jìn)口 G)、過氧化氫進(jìn)口(3)，下側(cè)設(shè)有冷卻水進(jìn)口 O)，頂部設(shè)有物料出口(7)、過氧化氫出口(9)及測溫儀表，上側(cè)設(shè)有冷卻水出口(6)，其中雙層反應(yīng)管(1) 內(nèi)層是帶有小孔的帶孔直管(M)，帶孔直管04)與雙層反應(yīng)管(1)的外層間為反應(yīng)物料通道0 ；物料冷凝儲料罐(II)外側(cè)設(shè)有冷卻水夾套(12)，冷卻水夾套(1 上側(cè)對應(yīng)設(shè)有冷卻水夾套的冷卻水進(jìn)口(11)和冷卻水夾套的冷卻水出口(16)，物料冷凝儲料罐 (II)內(nèi)有冷凝管(15)，其中冷凝管(1 下端設(shè)有冷凝管冷卻水進(jìn)口(13)，上端設(shè)有冷凝管冷卻水出口(17)；物料冷凝儲料罐(II)頂部設(shè)有物料冷凝儲料罐物料進(jìn)口(10)，物料進(jìn)口(10)與主反應(yīng)器物料出口(7)相連；物料冷凝儲料罐(II)下端設(shè)有物料冷凝儲料罐物料出口(14)，物料出口(14)下接三通口，分別通過通向主反應(yīng)器管口(19)與主反應(yīng)器相連，通過通向分離裝置管口 OO)和分離裝置相連；過氧化氫儲液槽(III)通過與主反應(yīng)器 (I)底部的過氧化氫進(jìn)口( 和主反應(yīng)器(I)頂部過氧化氫出口(9)與主反應(yīng)器組成循環(huán)系統(tǒng)；主反應(yīng)器(I)上端設(shè)有主反應(yīng)器放空口(8)，物料冷凝儲料罐(II)上端設(shè)有放空口 (18)，主反應(yīng)器放空口(8)和物料冷凝儲料罐放空口(18)相連并通過與回收裝置相連的連接口與回收裝置相連。
2.按照權(quán)利要求1所述的循環(huán)式反應(yīng)器，其特征在于所述的主反應(yīng)器(I)的高度為 1-10米，內(nèi)徑為0. 5-5米。
3.按照權(quán)利要求1所述的循環(huán)式反應(yīng)器，其特征在于所述的雙層反應(yīng)管(1)長度為 0. 5-9. 5米，內(nèi)徑為20-150毫米；主反應(yīng)器(I)中多根雙層反應(yīng)管(1)的數(shù)量為10-50根。
4.按照權(quán)利要求1所述的循環(huán)式反應(yīng)器，其特征在于所述的帶孔直管04)長度與雙層反應(yīng)管(1)長度相等，雙層反應(yīng)管與帶孔直管04)的內(nèi)徑比為1.5-5 1。
5.按照權(quán)利要求1所述的循環(huán)式反應(yīng)器，其特征在于所述的帶孔直管04)上的小孔 (23)直徑為1-10毫米；小孔數(shù)量為20-200個(gè)，均勻分布于帶孔直管04)上。
6.按照權(quán)利要求1所述的循環(huán)式反應(yīng)器，其特征在于所述的物料冷凝儲料罐(II)高度為0. 5-3米，內(nèi)徑為0. 5-3米；物料冷凝儲料罐(II)內(nèi)的冷凝管(15)長度為3-150米，內(nèi)徑10-30毫米。
7.按照權(quán)利要求1所述的循環(huán)式反應(yīng)器，其特征在于所述的過氧化氫儲液槽(III)高度0. 1-2米，寬度為0. 1-2米。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種用于苯酚羥基化制苯二酚的循環(huán)式反應(yīng)器，由主反應(yīng)器、物料冷凝儲料罐和過氧化氫儲料槽三部分組成。主反應(yīng)器中設(shè)有多根雙層反應(yīng)管，外層為反應(yīng)物料通道，內(nèi)層是循環(huán)過氧化氫的帶孔直管；主反應(yīng)器下端設(shè)有物料、過氧化氫及冷卻水進(jìn)口、測溫儀表，上端設(shè)有物料、過氧化氫及冷卻水出口、測溫儀表。物料冷凝儲液罐外有冷卻水夾套，內(nèi)有冷凝水管，用于物料的二次冷凝；上端進(jìn)料口與主反應(yīng)器出料口相連；下端出口設(shè)有三通口，分別與主反應(yīng)器和分離裝置相連。過氧化氫儲液槽與主反應(yīng)器也組成循環(huán)系統(tǒng)。主反應(yīng)器與物料冷凝儲料罐上端設(shè)有放空口，與回收裝置相連，保證反應(yīng)在常壓下進(jìn)行。
文檔編號B01J8/06GK202078886SQ201120163008
公開日2011年12月21日 申請日期2011年5月20日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月20日
發(fā)明者孔巖, 孔慶虎, 張寶龍 申請人:南京工業(yè)大學(xué), 江蘇泓源化工有限公司