專利名稱：一種設有文丘里管的過氧化氫烷基苯分解反應器及分解反應方法
技術領域：
本發(fā)明涉及過氧化烷基苯分解反應的エ藝及分解反應裝置，特別是文丘里管在分解反應器中的應用，亦涉及了流體力學在分解反應中的應用，屬于過氧化氫烷基苯分解技術領域。
背景技術：
苯酚或間苯ニ酚、丙酮是十分重要的有機化工原料，其合成エ藝方法眾多，其中異丙苯或者ニ異丙苯法最具競爭力。其エ藝為異丙苯或ニ異丙苯經(jīng)空氣氧化成過氧化氫異丙苯或者ニ過氧化氫ニ異丙苯，經(jīng)過酸分解后得到苯酚或者間苯ニ酚、丙酮。目前エ業(yè)用的 分解反應器主要有帶攪拌和導流筒的釜式反應器，氣-液-固三相循環(huán)流化床反應器以及列管式反應器等。管式反應器內(nèi)的物料在循環(huán)泵的動カ推動下在管內(nèi)呈活塞流狀態(tài)，減少了物料的返混，在達到相同轉(zhuǎn)化率的情況下成活塞流狀態(tài)的物料的停留時間短，減少了副產(chǎn)物的生成。W02009042245公開了ー種硫酸催化分解異丙苯過氧化氫的エ藝，該反應采用兩級分解反應器，分解反應溫度控制在60°C，常壓下停留時間為60min，采用75%硫酸和苯酚混合物作為催化劑。US3271457公開了ー種在反應物上部裝有氣相分布器的分解反應器，在反應放熱過程中揮發(fā)的過氧化氫異丙苯和丙酮經(jīng)過冷凝器冷凝后與物料一起稀釋后回到反應器中，從而撤去了反應放出的熱量并且稀釋了過氧化氫異丙苯，提高了過程的安全性。USSR851851公開了ー種多段的分解反應器，每段反應器都加入冷的丙酮來維持分解溫度穩(wěn)定。上述專利均是采用釜式分解反應器進行分解反應，釜式反應器物料的返混較管式反應器嚴重，造成物料的停留時間較長，副產(chǎn)物較多。管式反應器由于在泵的動力作用下使物料接近于活塞流狀態(tài)，物料之間的返混較釜式反應器小，物料的停留時間短，反應器的體積較小，在過氧化氫烷基苯分解エ藝中有廣泛的應用前景。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于縮短分解物料在分解反應器內(nèi)的停留時間，實現(xiàn)物料在湍流狀態(tài)下流動，并且減小物料在反應器內(nèi)的能量損耗，減少副反應的發(fā)生，進ー步優(yōu)化過氧化烷基苯分解過程的エ藝。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術方案如下。一種設有文丘里管的過氧化氫烷基苯分解反應器，包括筒體和筒體內(nèi)作為管程的管子，筒體上兩端分別開有殼程流體進口和殼程流體出ロ，筒體兩端有封頭，封頭上分別開有管程流體進口和出口，其特征在干，對傳統(tǒng)的管式反應器內(nèi)的直管進行改進，將直管改為文丘里管，包括圓管入口部分、漸縮部分、圓筒形喉部、和漸擴部分。上述優(yōu)選文氏管漸縮部分中心角β設計值為25°，漸擴部分中心角α設計值為7° ;文氏管縮小管段水平距離LI與喉管段距離L之比為O. 57，漸縮部分軸向長度LI與漸擴部分軸向長度L2的比值為O. 28 ;漸縮部分入口或者漸擴部分出口直徑D與文氏管喉部管的直徑d的比值為1.5。喉部管的長度L與喉部管直徑d之比為2。采用上述參數(shù)的文丘里管作為分解反應器的管層能夠取得比單一直管段更好的效果，反應物料在喉管處由于截面突然縮小使得該截面上的流速増大，徑向的動量與質(zhì)量傳遞使得反應物料在喉管的混合更均勻，這是該設計的分解反應器與其他分解反應器的明顯不同之處。反應器內(nèi)文丘里管的設計如附圖2。采用本發(fā)明設有文丘里管的過氧化氫烷基苯分解反應器進行分解反應方法，其特征在干，
由含有過氧化氫烷基苯的氧化液、丙酮、催化劑三股進料在泵的動力作用下經(jīng)過一個靜態(tài)的混合器后進入分解反應器的管程流體進ロ f，接著進入反應器的管層內(nèi)，流經(jīng)文丘里管，由分解反應器的管程流體進ロ e排出，在殼程內(nèi)循環(huán)水由a ロ進入，由b ロ返回循環(huán)水儲罐，分解反應的溫度為50-60°C、常壓，混合物在泵動力作用下在分解反應器內(nèi)循環(huán)，控制反應時間為25-45min，優(yōu)選30min。優(yōu)選分解反應的溫度由反應器上部封頭以及下部封頭的兩處遠傳溫度系統(tǒng)監(jiān)控，以防止反應的超溫或飛溫。上述所述的催化劑為硫酸、磷酸或三氟化硼-こ醚絡合物?；旌衔锪显诠軆?nèi)文丘里效應的的作用下湍動，在管部漸縮部分速度突然變大，動量在徑向的傳遞更顯著，使混合物料在此位置的混合更加均勻，傳質(zhì)效果增強，在漸擴部分速度逐漸減小，由于漸擴角度較小，流體在此段因邊界層分離產(chǎn)生漩渦而損耗的能量少，使得泵不需要額外提供太多的動カ。


圖I為本發(fā)明所用分解反應器的構造圖；圖2為反應器內(nèi)部文丘里管的構造參數(shù)圖。
具體實施例方式實施例I在常壓下，將質(zhì)量流率之比為O. 2 I的丙酮以及含有DHP(ニ過氧化氫ニ異丙苯)摩爾分數(shù)為17. 7%的DIPB (ニ異丙苯)經(jīng)過雙氧水氧化后的二次氧化液由分解循環(huán)泵經(jīng)過靜態(tài)混合器和反應器物料進ロ f進入附圖I所示反應器內(nèi)(包括筒體和筒體內(nèi)作為管程的管子，筒體上兩端分別開有殼程流體進ロ b和殼程流體出口 a，筒體兩端有封頭，封頭上分別開有管程流體進ロ f和出口 e)，反應器內(nèi)設有文丘里管，文氏管漸縮部分中心角β設計值為25°，漸擴部分中心角α設計值為7°，文氏管縮小管段水平距離LI與喉管段距離L之比為O. 57，縮小管段水平距離LI與擴大管段水平距離L2之比為O. 28，縮小管段入口或者擴大管段出ロ直徑D與文氏管喉管的直徑d的比值為I. 5，喉管的長度L與喉管直徑d之比為2，具體見附圖2。反應物料由反應器物料出口 e排出后在分解循環(huán)泵作用下進行外循環(huán)，當DHP與丙酮混合均勻后加入硫酸(硫酸質(zhì)量流率與丙酮質(zhì)量流率之比為O. 01)，三股物料在泵動力作用下在反應器內(nèi)循環(huán)，混合液在縮小管段水平距離LI與頸管水平距離L比值為O. 57處的平均流速增加為原直管段平均流速的2. 25倍，物料在反應器內(nèi)的停留時間縮短為30min，反應器管層外部的殼層走循環(huán)冷卻水，反應采用不同的反應溫度，反應器上部溫度由c ロ處遠傳溫控裝置監(jiān)測，下部溫度由d ロ處溫控裝置監(jiān)測，檢測出口 e處DHP摩爾轉(zhuǎn)化率及間苯ニ酚的收率如下表I所示表I
權利要求
1.一種設有文丘里管的過氧化氫烷基苯分解反應器，包括筒體和筒體內(nèi)作為管程的管子，筒體上兩端分別開有殼程流體進口和殼程流體出ロ，筒體兩端有封頭，封頭上分別開有管程流體進口和出口，其特征在干，對傳統(tǒng)的管式反應器內(nèi)的直管進行改進，將直管改為文丘里管，包括圓管入口部分、漸縮部分、圓筒形喉部、和漸擴部分。
2.按照權利要求I的分解反應器，其特征在于，文氏管漸縮部分中心角P設計值為25。，漸擴部分中心角a設計值為7°。
3.按照權利要求I的分解反應器，其特征在于，文氏管縮小管段水平距離LI與喉管段距離L之比為0. 57，漸縮部分軸向長度LI與漸擴部分軸向長度L2的比值為0. 28。
4.按照權利要求I的分解反應器，其特征在于，漸縮部分入口或者漸擴部分出口直徑D 與文氏管喉部管的直徑d的比值為I. 5。
5.按照權利要求I的分解反應器，其特征在于，喉部管的長度L與喉部管直徑d之比為2。
6.利用權利要求1-5的任一分解反應器進行分解反應方法，其特征在于，包括以下步驟由含有過氧化氫烷基苯的氧化液、丙酮、催化劑三股進料在泵的動力作用下經(jīng)過ー個靜態(tài)的混合器后進入分解反應器的管程流體進ロ，接著進入反應器的管層內(nèi)，流經(jīng)文丘里管，由分解反應器的管程流體進ロ排出，在殼程內(nèi)循環(huán)水由ロ進入，由ロ返回循環(huán)水儲罐，分解反應的溫度為50-60°C、常壓，混合物在泵動力作用下在分解反應器內(nèi)循環(huán)，控制反應時間為 25_45min0
7.按照權利要求6的方法，其特征在于，所述的催化劑為硫酸、磷酸或三氟化硼-こ醚絡合物。
8.按照權利要求6的方法，其特征在于，反應時間為30min。
9.按照權利要求6的方法，其特征在于，分解反應的溫度由反應器上部封頭以及下部封頭的兩處遠傳溫度系統(tǒng)監(jiān)控。
全文摘要
一種設有文丘里管的過氧化氫烷基苯分解反應器及分解反應方法，屬于過氧化氫烷基苯分解技術領域。包括筒體和筒體內(nèi)作為管程的管子，筒體上兩端分別開有殼程流體進口和殼程流體出口，筒體兩端有封頭，封頭上分別開有管程流體進口和出口，文丘里管包括圓管入口部分、漸縮部分、圓筒形喉部、漸擴部分。含有過氧化氫烷基苯的氧化液、丙酮、催化劑混合后進入分解反應器的管程流體進口，流經(jīng)文丘里管，由管程流體進口排出，在殼程內(nèi)循環(huán)水由口進入，由口返回循環(huán)水儲罐，分解反應的溫度為50-60℃、常壓，混合物在分解反應器內(nèi)循環(huán)，控制反應時間為25-45min。本發(fā)明能減小物料在反應器內(nèi)的能量損耗，減少副反應的發(fā)生。
文檔編號B01J19/26GK102658078SQ20121014368
公開日2012年9月12日 申請日期2012年5月9日 優(yōu)先權日2012年5月9日
發(fā)明者張傑, 李英霞, 武斌, 陳標華, 黃崇品 申請人:北京化工大學