[实用新型]外循环催化剂及溶剂的连续管式反应装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种催化反应装置，特别是涉及一种外循环催化剂及溶剂的连续管式反应装置。

背景技术

丙醛是一种重要的化工产品，在医药工业、油漆、橡胶等领域应用广泛，作为一种有机合成原料，主要用于生产丙酸、丙醇、三羟甲基乙烷以及丙酮肟等。目前，全世界丙醛的总生产能力约为26.0万吨/年，总消费量约为23.0万吨/年，其中生产能力约76.0%集中在美国。我国丙醛生产处于起步阶段，只有少数几个小型丙醛生产装置，产量远远不能满足国内实际生产的需求，严重制约了其下游产品的正常发展，加速我国丙醛的开发利用势在必行。

目前，丙醛的生产方法主要有以下5种：①氢甲酸化法，又称“拨基合成”，氢甲酸化反应是在催化剂存在下，烯烃和CO及H₂反应生成醛的反应。1938年德国鲁尔化学公司实验室的奥托罗兰发现此反应后，该反应被广泛应用于醛、醇的制备，在工业生产中占有重要的地位，世界上工业化生产的醛、醇类化合物多采用氢甲酸化反应。②丙醇氧化法，在60℃以下，丙醇经重铬酸钾，稀硫酸氧化制得丙醛，制备过程中需要及时将丙醛移出。也可采用经过氧化镁、氧化钙等改性的五氧化二钒作催化剂，将丙醇用空气氧化直接制取丙醛。③环氧丙烷异构化法，在200-210℃，以环氧丙烷为原料，以铬钒为催化剂，先制取粗丙醛，经精馏得产品丙醛。另外在380-420℃时，以磷酸铝为催化剂，环氧丙烷异构化法也可制取丙醛。④丙烯醛加氢法，将氧化镍、硫磺、硅藻土、水玻璃、沸石混合物在100-150℃时，用氢还原，制得催化剂，当丙烯醛和氢气通过上述催化剂时，在200℃下，可得到丙醛。⑤副产法，以丙烯为原料，在催化剂氯化铜、氯化铅作用下，用空气氧化丙烯，生产主产品丙酮，同时可得到副产品丙醛。以Rh-膦络合物为催化剂的乙烯氢甲酸化法与另外四种方法相比具有产率高、选择性好、成本低等特点，成为目前世界上生产丙醛的主要方法。

传统制备丙醛的方法中，反应设备多采用高压反应釜、固定床反应器等。该类设备因其结构简单、操作方便、现象直观，在小规模工业生产中使用较为普遍；但这种设备还存在一些问题，主要是反应过程中的催化剂及催化剂载体始终处于高温状态下，易造成催化剂结焦而失活，降低催化剂的性能，同时使用该设备，很难在反应过程中将生成的丙醛及时的移出，易产生二次反应，给丙醛的分离带来困难，影响产品质量及收率。经过研究分析，这些问题是由反应设备自身的缺陷造成的。

发明内容

针对现有技术的不足，本实用新型的目的是提供一种催化反应装置，能够使催化剂及溶剂外循环使用，避免催化剂始终处于高温状态下结焦而失活，降低催化剂性能，同时可以使反应产物及时、连续的移出反应系统，避免二次反应的发生，降低产品分离提纯的难度。

完成上述发明任务所采用的技术方案是：一种外循环催化剂及溶剂的连续管式反应装置，是一种可用于催化反应制备丙醛的装置，设有反应器，反应器前连接带有气体进口和液体进口的预热器；所述反应器上部连接冷凝器Ⅰ，冷凝器Ⅰ出口连接气液分离器Ⅰ，气液分离器Ⅰ底部为液体产物出口，气液分离器Ⅰ气体出口管道连接预热器气体进口，实现未反应的反应气的循环使用；所述反应器下部连接冷凝器Ⅱ，冷凝器Ⅱ出口连接气液分离器Ⅱ，气液分离器Ⅱ液体出口经加料泵管道连接预热器液体进口，实现催化剂和溶剂外循环，气液分离器Ⅱ气体出口为尾气排放口。

所述的反应器由三段加热管式炉组成，内加拉西环不锈钢填料，反应器外部为不锈钢夹套。

所述的预热器由预热炉加热，将通过的物料加热到所需温度再进入反应器。

本实用新型的外循环催化剂及溶剂的连续管式反应装置，结构简单、操作方便，用于催化反应制备丙醛能大大提高乙烯的转化率和丙醛的产品质量。具体表现为：①外循环催化剂及溶剂的连续管式反应装置，设有加料泵，可以实现催化剂和溶剂的循环，避免催化剂始终处于高温状态下结焦而失活；②外循环催化剂及溶剂的连续管式反应装置，反应器上部设有冷凝器，反应生成的丙醛可以及时、连续的移出反应系统，避免二次反应的发生；③反应器上部设有气液分离器，丙醛冷凝后从底部采出，未反应的乙烯、氢气和一氧化碳气体送入预热器，循环使用。

附图说明

图1  外循环催化剂及溶剂的连续管式反应装置。

具体实施方式