CN211771013U - 一种用钛硅分子筛氧化氯丙烯连续生产环氧氯丙烷的装置 - Google Patents

一种用钛硅分子筛氧化氯丙烯连续生产环氧氯丙烷的装置 Download PDF

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Abstract

本实用新型公开了一种用钛硅分子筛氧化氯丙烯连续生产环氧氯丙烷的装置，该装置包括混合器、管式反应器、分离罐、过滤器；所述分离罐的底部设有浆料出口；所述分离罐的上部设有清液出料口；所述过滤器设置于所述清液出料口处；所述混合器的出口通过管路与管式反应器的进料口连通；所述管式反应器的出口与分离罐的进料口连通。在连续生产过程中无需回收催化剂，气相部分通过分离罐顶部的冷凝器进行冷凝回流。该装置具有工艺流程简单、催化剂无需分离、催化剂的机械强度要求低、过氧化氢有效利用率高和环氧氯丙烷收率高的特点，可用于工业生产中。

Description

一种用钛硅分子筛氧化氯丙烯连续生产环氧氯丙烷的装置
技术领域
本实用新型涉及一种用于钛硅分子筛催化氧化氯丙烯连续生产环氧氯丙烷的装置，属于化工产品的生产设备领域。
背景技术
环氧氯丙烷是一种重要的基础化工原料，也是功能性极强的有机合成原料与中间体，用途非常广泛。用于生产环氧树脂、氯醇橡胶、表面活性剂等，是生产甘油及缩水甘油衍生物的重要原料。目前，制备环氧氯丙烷的主要方法包括氯醇法、甘油法。
氯醇法生产环氧氯丙烷的主要原料是氯气、丙烯、石灰，主要生产工艺分为氯醇化、皂化、精制三个部分。其工艺成熟，生产较安全，但该生产工艺对设备腐蚀严重，消耗大量氯气，生产中会产生大量废水，严重污染环境。
甘油法突出的优势是绿色环保，三废量较丙烯高温氧化法得到极大减少，但甘油资源有限，依赖进口，同时皂化过程废水、废渣难处理。
目前，由于人们对环境保护日益重视，环保绿色的环氧氯丙烷制备方法越来越受到研究者们的高度重视。于是，氯丙烯直接环氧化制备环氧氯丙烷的环保绿色工艺应运而生。
实用新型内容
基于以上背景技术，本实用新型提供了一种用于氯丙烯直接环氧化制备环氧氯丙烷的连续生产装置，解决了现有技术中工艺流程冗长、催化剂的机械强度要求高、过氧化氢有效利用率低和环氧氯丙烷收率不高等问题，有利于环氧氯丙烷的工业连续化生产，具体采取如下技术方案：
一种用于氯丙烯直接环氧化制备环氧氯丙烷的连续生产装置，所述装置包括混合器、管式反应器、分离罐、过滤器；所述分离罐的底部设有浆料出口；所述分离罐的上部设有清液出料口；所述过滤器设置于所述清液出料口处；所述混合器的出口通过管路与管式反应器的进料口连通；所述管式反应器的出口与分离罐的进料口连通。
基于以上技术方案，优选的，分离器的浆料出口与管式反应器的入口连通。
基于以上技术方案，优选的，所述装置还包括冷凝器；所述冷凝器设置于所述分离器的顶部；
基于以上技术方案，优选的，管式反应器为内壁光滑的金属空管，内径为 10-500mm，长度为1-100m。
基于以上技术方案，优选的，过滤器为陶瓷膜过滤芯或聚四氟过滤芯，所述过滤器的孔径比催化剂的粒径小2-10μm；所述过滤器与清液出料口连接方式为可拆卸管路连接。
基于以上技术方案，优选的，过滤器为聚四氟过滤芯；所述聚四氟过滤芯的孔隙为1-50μm，所述过滤器为1-100个聚四氟过滤芯组成，所述聚四氟过滤芯形状为实心圆柱型。
基于以上技术方案，优选的，冷凝器、管式反应器外均设有夹套换热层。
使用上述的装置；具体的反应包括如下步骤：
(1)将反应原料氯丙烯、过氧化氢水溶液、溶剂甲醇、催化剂分别通过计量泵输送到第一混合器中混合均匀，得到原料混合液，原料混合液为均相状态，原料混合液输送至第一管式反应器中反应，设置第一管式反应器的反应温度 20-70℃，停留时间为1-7h；
(2)管式反应器中的反应物料通过出口进入分离罐，向分离罐中通入氮气，使分离罐的压力保持为0.1-0.8MPa；气相产物通过进入第一冷凝器冷凝回流，含有产物的清液通过清液出料口的过滤器分离出，催化剂浆料通过分离罐的浆料出口进入第一混合器循环使用；本发明除了可以在混合器中加入催化剂外，还可以在分离罐中一次性加入钛硅分子筛催化剂，通过分离罐底部的浆料出口进入混合器；
管式反应器中的反应液的催化剂重量固含量百分比为0.1-30％；氯丙烯与过氧化氢的摩尔比例为1-8:1；
所述氯丙烯质量浓度为98％以上，所述过氧化氢水溶液的质量浓度为27％ -70％，所述溶剂甲醇与氯丙烯质量用量比为0.1-5:1；
上述方法的原料还包括添加剂M2CO3或MHCO3，所述M为K+、Na+、NH4 +。
有益效果
(1)本发明提供的装置具有工艺流程简单、催化剂无需分离、催化剂的机械强度要求低、过氧化氢有效利用率高和环氧氯丙烷收率高的特点，可用于工业生产中。
(2)本发明可以将催化剂设置在分离罐中，即在分离罐中一次性加入钛硅分子筛催化剂，通过分离罐底部的浆料出口进入管式反应器。在连续生产过程中无需回收催化剂，气相部分通过缓冲罐顶部的冷凝器进行冷凝回流。
附图说明
图1为本实用新型生产环氧氯丙烷的方法流程示意图；其中：1、管式反应器，2、分离罐，3、反应循环泵，4、进料泵，5、混合器，6、过滤器，7、冷凝器。
下面通过具体实施例对本实用新型作进一步的说明，但是本实用新型的范围并不局限于所举的实施例。
具体实施方式
本实用新型使用的催化剂为使用201711344416.5中公开的方法制备的钛硅分子筛催化剂。该催化剂使用一种抑制TS-1上无定型六配位非骨架钛生成并且可以在一定程度上控制晶粒大小的新方法合成，该方法在一定范围内控制了晶粒尺寸。
对比例1
按图1所示的环氧氯丙烷生产工艺。在分离罐2中一次性加入40kg钛硅分子筛催化剂，将反应原料氯丙烯、过氧化氢水溶液、溶剂甲醇分别通过进料泵4 输送到混合器5中，原料混合液为均相状态，使反应在管式反应器1中进行。在达到反应温度35℃，分离罐压力为0.8MPa时，开始连续生产。氯丙烯和过氧化氢的摩尔比为4：1，催化剂重量固含量为10％，进料流量为5L/h，混合器5的搅拌速度为250rpm。
反应物料通过分离罐2中内置的过滤器6过滤出含有产物的清液，未过滤出的含催化剂的浆料和原料配料罐中的原料通过反应循环泵3打入管式反应器1 中。在连续生产过程中无需回收催化剂，气相部分通过分离罐2顶部的冷凝器7 进行冷凝回流。反应为放热反应，冷凝器和管式反应器外均设有夹套换热层，冷凝器和管式反应器外部设有的夹套换热层能够将反应生成的热量进行换热取走，有利于反应温度保持在稳定状态。
连续反应1000小时，对分离出的清液进行分析得到环氧氯丙烷的选择性、过氧化氢的转化率，如表1所示。
表1对比例的部分反应条件及其反应结果
Figure DEST_PATH_GDA0002679237010000031
Figure DEST_PATH_GDA0002679237010000041
实施例1
按图1所示的环氧氯丙烷生产工艺。在分离罐2中一次性加入40kg钛硅分子筛催化剂，将反应原料氯丙烯、过氧化氢水溶液、溶剂甲醇分别通过进料泵4 输送到混合器5中，原料混合液为均相状态，使反应在管式反应器1中进行。在达到反应温度35℃，分离罐压力为0.8MPa时，开始连续生产。氯丙烯和过氧化氢的摩尔比为4：1，催化剂重量固含量为10％，添加剂(NH4)2CO3的用量为混合液用量的15ppm，进料流量为5L/h，混合器5的搅拌速度为250rpm。
反应物料通过分离罐2中内置的过滤器6过滤出含有产物的清液，未过滤出的含催化剂的浆料和原料配料罐中的原料通过反应循环泵3打入管式反应器1 中。在连续生产过程中无需回收催化剂，气相部分通过分离罐2顶部的冷凝器7 进行冷凝回流。反应为放热反应，冷凝器和管式反应器外均设有夹套换热层，冷凝器和管式反应器外部设有的夹套换热层能够将反应生成的热量进行换热取走，有利于反应温度保持在稳定状态。
连续反应1000小时，对分离出的清液进行分析得到环氧氯丙烷的选择性、过氧化氢的转化率，如表2所示。
表2实施例1的部分反应条件及其反应结果
Figure DEST_PATH_GDA0002679237010000042
Figure DEST_PATH_GDA0002679237010000051
由表2可见，添加剂(NH4)2CO3的加入，可以提高催化剂的活性，连续反应1000小时，环氧氯丙烷的选择性保持在98％左右，最高值达99.0％，均比没有添加剂的情况略有升高；过氧化氢的转化率保持在96％左右，最高值达96.4％。
实施例2
按图1所示的环氧氯丙烷生产工艺。在分离罐2中一次性加入40kg钛硅分子筛催化剂，将反应原料氯丙烯、过氧化氢水溶液、溶剂甲醇分别通过计量泵输送到原料混合器5中，原料混合液为均相状态，使反应在管式反应器1中进行。在达到反应温度35℃，分离罐压力为0.8MPa时，开始连续生产。氯丙烯和过氧化氢的摩尔比为3：1，催化剂重量固含量为10％，添加剂(NH4)2CO3，进料流量为5L/h，混合器5的搅拌速度为300rpm。
反应物料通过分离罐2中内置的过滤器6过滤出含有产物的清液，未过滤出的含催化剂未反应完全的浆料和原料配料罐中的原料通过反应循环泵3打入第一管式反应器1中。在连续生产过程中无需回收催化剂，气相部分通过缓分离罐 2顶部的冷凝器7进行冷凝回流。反应为放热反应，冷凝器和管式反应器外均设有夹套换热层，冷凝器和管式反应器外部设有的夹套换热层能够将反应生成的热量进行换热取走，有利于反应温度保持在稳定状态。
连续反应1000小时，对分离出的清液进行分析得到环氧氯丙烷的选择性、过氧化氢的转化率，如表3所示。
表3实施例2的部分反应条件及其反应结果
Figure DEST_PATH_GDA0002679237010000052
Figure DEST_PATH_GDA0002679237010000061

Claims (7)

1.一种用钛硅分子筛氧化氯丙烯连续生产环氧氯丙烷的装置，其特征在于，所述装置包括混合器、管式反应器、分离罐、过滤器；所述分离罐的底部设有浆料出口；所述分离罐的上部设有清液出料口；所述过滤器设置于所述清液出料口处；所述混合器的出口通过管路与管式反应器的进料口连通；所述管式反应器的出口与分离罐的进料口连通。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述分离罐的浆料出口与管式反应器的入口连通。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括冷凝器；所述冷凝器设置于所述分离罐的顶部。
4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述管式反应器为内壁光滑的金属空管，内径为10-500mm，长度为1-100m。
5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述的过滤器为陶瓷膜过滤芯或聚四氟过滤芯，所述过滤器的孔径比催化剂的粒径小2-10μm；所述过滤器与清液出料口连接方式为可拆卸管路连接。
6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述的过滤器为聚四氟过滤芯；所述聚四氟过滤芯的孔隙为1-50μm，所述过滤器为1-100个聚四氟过滤芯组成，所述聚四氟过滤芯形状为实心圆柱型。
7.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述冷凝器和管式反应器外均设有夹套换热层。
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