[发明专利]制备异丁酸的反应装置

说明书

本发明涉及有机化学合成领域，公开了一种制备异丁酸的反应装置，包括反应釜(1)以及设置在反应釜(1)上的液体进料管(2)、气体进料管(3)，以及设置于反应釜(1)底部的排料管(4)，其特征在于，所述液体进料管(2)与设置在反应釜(1)内的雾化单元(5)连通，用于雾化通入的异丁醛与水的混合液；所述气体进料管(3)用于通入含氧气体；所述排料管(4)用于排出反应釜底部的液体。本发明提供的反应装置能够有效避免制备异丁酸过程中燃爆事故的发生，同时提高反应的原子经济性，提高反应速度，降低能耗。

技术领域

本发明涉及有机化学合成领域，具体涉及一种制备异丁酸的反应装置。

背景技术

异丁酸的制备方法主要为异丁醛或异丁醇氧化法，其中，传统的异丁醛氧化法不使用催化剂，而是直接采用空气或氧气氧化异丁醛，其产率高达95％，该方法虽然产率较高，但反应时间较长，并且反应过程中易发生爆炸的危险。

但不可否认，异丁醛在20-50℃条件下与氧气直接氧化制异丁酸如果解决了安全问题，该工艺将具有较大的原子经济性。

因此，急需提供一种更为安全的反应装置，以提高该反应的原子经济性，提高反应速度、降低能耗。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有工艺中的安全性问题，提供一种制备异丁酸的反应装置，该装置通过改变反应装置内异丁醛和氧气的混合形式，能够有效避免燃爆事故的发生，提升反应的安全性，同时提高反应的原子经济性，提高反应速度，降低能耗，进一步提升效益。

本发明的发明人经过深入研究发现：通过对不同浓度异丁醛和异丁酸混合液进行了闪点测试，并通过饱和蒸气压数据计算，发现现有的异丁醛与氧气混合反应的方式中，反应釜底部液相产物在30-80℃的反应温度下存在较大闪爆隐患(常温常压下异丁醛在空气中爆炸极限为：1.0-12.0％，常温常压下异丁酸在空气中爆炸极限为：2.0-9.2％，混合物料爆炸下限LEL低于1.14％)，同时，考虑到该工艺的特殊性，异丁醛和异丁酸物料在反应器中呈气溶胶形态和氧气接触，可燃物料浓度将远高于爆炸下限，常见烃类物料在当量浓度附近爆炸超压为7-10倍的初始压力，纯氧条件下爆炸超压将更高。由于具体工艺操作过程中的温度和压力又高于常温、常压，因此考虑到温度、压力以及反应过程中气相燃爆和气溶胶爆炸的可能，发明人通过实验确定不同浓度的水溶液对异丁醛的抑爆作用，结果表明当喷雾过程中混合液含水量达到20-50重量％时，喷雾将不具有燃爆特性，异丁醛/水的喷雾和反应釜中纯氧发生氧化生成异丁酸，异丁酸与水的互溶性大于异丁醛，异丁酸水溶液迅速在反应器底部汇集，反应器底部形成水相和油相，水相中含有异丁酸，油相中主要成分为异丁醛，将反应釜内液体排出，排出的产品经油水分离、闪蒸等操作后得到异丁酸产品，由此完成了本发明。

为了实现上述目的，本发明提供了一种制备异丁酸的反应装置，包括反应釜以及设置在反应釜上的液体进料管、气体进料管，以及设置于反应釜底部的排料管，其特征在于，所述液体进料管与设置在反应釜内的雾化单元连通，用于雾化通入的异丁醛与水的混合液；

所述气体进料管用于通入含氧气体；

所述排料管用于排出反应釜底部的液体。

优选地，所述反应釜内设置有液体分布器，且所述液体分布器连接于所述液体进料管与雾化单元之间。

优选地，所述液体分布器的数量为2个或2个以上。

优选地，所述液体分布器的分布口的数量为2个或2个以上。

优选地，所述液体分布器为莲蓬头式、多孔排管式或多孔盘管式。

优选地，所述反应釜内设置有气体分布器，且所述气体进料管与反应釜内的气体分布器相连。

优选地，所述气体分布器的数量为2个或2个以上。

优选地，所述气体分布器的分布口的数量为2个或2个以上。