[发明专利]一种环状烷烃合成环状碳酸酯的反应装置及其应用

说明书

本发明一种环状烷烃合成环状碳酸酯的反应装置及其应用。该反应器主体结构包括反应器筒体、及设置在反应器筒体上、下两端的反应器上封头和反应器下封头；在反应器底部设置有第一液相物料入口、第一气相物料入口，其中第一液相物料入口的管道套在第一气相物料入口的外部；在反应器内的底部分别设置有液相混合器、第一气液相混合器和丝网分布器等。70％的气液相物料从反应器底部入口管道进入反应器，30％气液相物料(冷物料)从反应器筒体入口进入反应器并于底部反应热物料混合，实现反应器床层温度分布均匀，还避免反应器内部飞温；该气液反应器解决了传统反应器气液两相混合不均匀、物料停留时间不一致的问题。

技术领域

本发明属于化学工程技术领域中的气液相反应领域，具体为一种环状烷烃合成环状碳酸酯的反应装置及其应用。

背景技术

碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯等环状碳酸酯是高沸点、高极性溶剂和表面活性剂原料，可用于代替对环境有害的丙烯酰胺、尿素等作为水玻璃浆料，也可作为添加剂应用于锂电池电解液中、纤维整理剂等，还可合成高附加值的产品(如碳酸二甲酯、乙二醇、呋喃唑酮、功能高分子材料等)，特别是合成聚碳酸酯(PC)越来越受到重视。

二氧化碳与环烷烃通过加成反应生产环状碳酸酯技术，具有原料来源广泛且廉价、床层温度低节能效果显著、产品结构可调、CO₂资源化利用等优点，除筛选合适的催化剂，工艺条件是评价该技术能否顺利推广的关键。环烷烃制环状碳酸酯为放热、体积缩小的反应，反应温升明显，放热量远远高于反应自身所需热量；同时气液相在传统反应器内内部分布不均匀，若能突破以上反应器技术瓶颈，其技术经济性尤其显著。

如发明专利CN106268588A中，开发了环氧乙烷和二氧化碳反应的气液反应釜，部分解决了气液相混合不均匀的问题，但因该反应器为带搅拌杆的釜式反应器，动设备运行时易发生故障，因此该反应器工业放大可靠性差；如发明专利CN110627764A中，发明者开发了一种碳酸乙烯酯生产设备系统，环氧乙烷和二氧化碳在单级或多级鼓泡塔反应，采用静态混合器使反应实现了连续进行，但反应中气液相存在反应温度分布、压力分布不均，虽然实现了原料的高转化率，物料停留时间过长，易产生飞温现象，进而生成副产物，不利于均相催化剂的稳定性和产品质量，产物的选择性和纯度均难以保证。因此在保证反应器内部温度、压力分布均匀的前提下，迫切需要提高反应器气液混合效果，同时改善气液相反应器结构形式和内构件类型，以实现环烷烃生产环状碳酸酯反应中的气液相高效分散和气液相反应效率。

发明内容

本发明的目的在于克服现有气液相反应器存在的气液相分散性差、温度/压力分布不均等技术难题，提供一种高效气液相反应器，该反应器可以保证气液相物料更好的混合效果，快速有效降低反应器中物料的浓度梯度，同时提升反应器内部温度分布和压力分布均匀效果，避免局部区域发生飞温现象，保证了均相催化剂的长周期使用寿命和产品质量。

为了实现以上发明目的，本发明的技术方案为：

一种环状烷烃合成环状碳酸酯的反应装置，该装置为一气液相反应器，其中，所述气液相反应器主体结构包括反应器筒体、和设置在反应器筒体上、下两端的反应器上封头和反应器下封头；在反应器底部设置有第一液相物料入口、第一气相物料入口，其中第一液相物料入口的管道套在第一气相物料入口的外部；在反应器内的底部分别设置有液相混合器、第一气液相混合器和丝网分布器；液相混合器的一端与第一液相物料入口和第一气相物料入口的管道连通，另外一端与第一气液相混合器相连接；在第一气液相混合器的上端设置丝网分布器，丝网分布器中固定有丝网。

进一步的，在反应器的顶端分别设置主产品出口和液相产品分出口。

作为本申请中一种较好的实施方式，在反应器内部的上端设置可调式丝网分布器，可调式丝网插件主要起到除沫作用；在反应器内部的中部设置第二气液相混合器；在可调式丝网分布器和第二气液相混合器中均固定有丝网；可调式丝网分布器通过可调式插件将丝网与反应器内部底座连接，连接方式包括螺纹、焊接和法兰，可灵活应用于不同直径的反应器。