[发明专利]一种用于有机物氧化的装置和方法

说明书

本发明公开了一种用于有机物氧化的装置和方法，特别是一种乙苯与含氧气体反应制备乙苯氢过氧化物的方法，所述装置包括立式鼓泡反应器和连接至所述立式鼓泡反应器反应产物出口的卧式鼓泡反应器，所述卧式鼓泡反应器内设有沿其轴向排布的多段反应隔室，相邻反应隔室之间设有液相通道。该方法通过反应器的巧妙组合，使有机物氧化反应在更有利的条件下进行，提高了设备生产能力。

技术领域

本发明涉及一种有机物例如乙苯或异丙苯或环己烷氧化的方法，特别是涉及一种使乙苯与含氧气体接触反应制备乙苯氢过氧化物的方法。

背景技术

环氧丙烷(PO)与苯乙烯(SM)联产法(即PO/SM法)是目前生产环氧丙烷的最佳工艺之一。PO/SM法主要包括三个步骤：①乙苯与空气接触氧化生成乙苯氢过氧化物(EBHP)；②EBHP将丙烯氧化为环氧丙烷，而自身被还原为苯基甲基醇；③苯基甲基醇脱水生成苯乙烯。其反应路线可用式(1)表示：

其中，乙苯氧化制备乙苯氢过氧化物是PO/SM法的关键。由于乙苯氧化生成EBHP的同时，EBHP会进一步发生串联副反应，导致EBHP选择性降低，因此，工业过程中乙苯单程转化率一般低于10％。

目前工业应用的乙苯氧化反应器主要为卧式鼓泡塔反应器。美国专利US4066706、US4262143公开了一种卧式反应器，采用挡板将反应器分隔成5-10个区域，乙苯反应液从一侧进入反应器，依次通过各个区域后由另一侧排出，空气由底部鼓入相应区域，与乙苯接触发生反应后从顶部排出。

上述反应器虽广泛用于有机物过氧化反应中，但仍存在气体和液体接触不充分的问题。壳牌公司曾公开报道(Chemical Engineering Science,62(2007)5495-5502)在该类反应器中部分区域存在氧气缺乏现象，导致设备生产能力下降。

另外，有机物氧化过程一般遵循自由基机理，在反应初期需要一定的引发时间。卧式反应器在正常操作过程中大部分流体沿水平方向流动，液相返混较低，这一特点虽有利于提高反应选择性，但同时导致反应初期反应速率较低，引发时间较长，造成设备产能减小。

针对上述卧式反应器存在的技术问题，需要寻求一种新型反应系统，改进乙苯氧化反应器的性能，以避免现有卧式反应器的相关问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种有机物氧化的装置和方法，特别是提供一种使液体乙苯与含氧气体接触反应的装置和方法。

为达到上述目的的一个方面，本发明提出的技术方案如下：

一种用于有机物氧化的装置，其中，所述装置包括立式鼓泡反应器和连接至所述立式鼓泡反应器反应产物出口的卧式鼓泡反应器，所述卧式鼓泡反应器内设有沿其轴向排布的多段反应隔室，相邻反应隔室之间设有液相通道。

本发明通过立式鼓泡反应器和卧式鼓泡反应器的组合实现，首先包含一台立式鼓泡反应器，立式应理解为与水平面基本垂直。该立式鼓泡反应器包括在所述反应器下部设置的液体入口和气体入口，以及在所述反应器上部设置的液体出口和气体出口，例如设置在所述反应器上部侧面的液体出口以及在所述反应器顶部的气体出口；所述立式鼓泡反应器内沿纵向设有允许流体通过的导流筒。在一种实施方式中，导流筒宜设置在使导流筒中心线与立式鼓泡反应器轴线重合的位置。所述导流筒可以具有多种形状，例如，所述导流筒可以具有圆形、矩形、正方形或椭圆形截面，优选具有圆形截面的管式导流筒。

根据本发明的装置，在一种实施方式中，所述导流筒高度为所述立式鼓泡反应器高度的10-90％，优选20-80％，更优选40-70％，比如50％或60％；所述导流筒截面积占反应器截面积的5-60％，优选10-25％，比如15％、20％或40％。