[发明专利]一种烯烃水合反应器及其应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种烯烃水合反应器及其应用。

背景技术

环戊醇是一种重要的精细化工产品中间体，主要用于制备溴代环戊烷、氯代环戊烷等，并可用于制造抗菌、抗过敏等药品。环戊醇可以由己二酸经高温脱酸制得环戊酮，再通过加氢反应后得到，但由于产生大量的污染物和受原料来源的制约，这种制备方法逐渐被淘汰。另外，以石油裂解制乙烯副产的C₅馏分中，经过分离得到的环戊烯为原料，经过水合反应也可以生产环戊醇。水合方法主要有两种工艺，一是间接水合工艺，二是直接水合工艺。虽然间接水合工艺具有转化率高、选择性好的优势，但是由于工艺过程中使用硫酸，对设备材质要求高，废弃物难于处理，环境污染较为严重。而直接水合工艺不存在间接水合中的上述问题，因此是环境友好的技术路线，近年来报道的文献资料均采用这一工艺路线。如日本专利JP2003212803提出采用强酸性阳离子交换树脂进行环戊烯水合制备环戊醇的方法，该专利在环戊烯与水的投料摩尔比1.2～3.0的条件下，环戊烯单程转化率为3.50%左右，选择性98%左右。该方法的不足之处在于反应转化率相对较低，原料环戊烯循环量大。中国专利CN1676504A提出了一种由环戊烯水合制备环戊醇的方法，该方法是以环戊烯、水、溶剂苯酚以及助催化剂三烷基胺所组成的物料连续通过强酸性阳离子交换树脂为主催化剂的固定床反应器，进行水合反应，体积空速为2～15h^-1，环戊烯与水的摩尔比0.8～5.0，原料中助催化剂浓度为0.01%～0.2%，反应温度130℃～180℃，反应压力1.0MPa～3.0MPa，在上述条件下，环戊烯的转化率为27%左右，环戊醇的选择性99%左右。该方法虽然提高了环戊烯的转化率，但是在反应系统中加入了C₂～C₅的三烷基胺，由于三烷基胺为碱性，中和了强酸性阳离子交换树脂中的磺酸基团，使得强酸性阳离子交换树脂的活性降低。系统中还加入了大量苯酚（苯酚与环戊烯的重量比为0.5~1），使得非反应溶液在反应体系中占有较大比例，工艺过程变得复杂，后续的分离难度加大，能耗相对较高。CN201010220960.0公开了一种环戊烯水合制备环戊醇的方法，该方法包括：环戊烯与水连续通过静态混合器充分混合后，然后进入装有强酸性阳离子交换树脂催化剂的反应器进行水合反应，反应后的物料进入相分离器，进行气液分离，未反应的气相环戊烯返回到静态混合器进料，液相即为环戊醇和水，经过产品分离后得到环戊醇。该方法需要静态混合反应器，无疑会增加投资，此外混合后的物料在输送的过程中也会发生气液分离，影响环戊烯的转化率。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种烯烃水合反应器，该反应器适于连续生产环戊醇。在缓和的反应条件下，达到了高的转化率，解决了环戊烯与水互溶性差，反应体系呈两相，水合反应只在界面进行，反应速率低的问题。简化了工艺流程，降低了生产成本和设备投资。

一种烯烃水合反应器，包括反应器外壳、对称安装在反应器壳体内左右两侧中部的导流筒、导流管内穿过反应器外壳的进料管及导流筒与反应器外壳之间安装的筛板，导流筒出口之间形成流体撞击区域，导流筒、筛板、反应器外壳之间构成反应区，每个反应区的反应器外壳上至少设置一个物料出口。本发明中所述的反应器壳体为圆筒形、管形或方形。

一种烯烃水合反应器的应用，以强酸阳离子交换树脂为催化剂，以环戊烯和水为原料，环戊烯和水在中间罐内进行混合后通过液体输送设备经导流管内穿过反应器外壳的进料管进入反应器，在撞击区域进行碰撞后进入装填有强酸阳离子交换树脂催化剂的反应区进行水合反应，当反应器内的液压高于设定的反应压力时，水合产物从反应器的物料出口流出。

本发明烯烃水合反应器的应用中，从反应器流出的部分水合产物可以经中间罐重新循环回水合反应器。循环物料量为进料量的5%～500%（质量计），优选10%～300%，最优选50%～200%。