РЕАКЦИОННАЯ СИСТЕМА И СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ БУТИРАЛЬДЕГИДА КАРБОНИЛИРОВАНИЕМ ПРОПИЛЕНА Российский патент 2024 года по МПК B01J8/12 C07C45/50 C07C47/02 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

[0001] Настоящее изобретение относится к области химии, в частности к реакции гидроксилирования пропилена, в частности к реакционной системе для получения бутиральдегида карбонилированием пропилена и способу ее получения.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

[0002] Бутилоктанол является важным сырьем для синтеза тонких химических продуктов, и получение н-бутиральдегида является наиболее важной частью процесса получения бутанолоктанола. В уровне техники для получения бутиральдегида в качестве сырья в основном используют синтез-газ и пропилен, а комплекс карбонил родия/трифенилфосфин используют в качестве катализатора для реакции с образованием смешанного бутиральдегида, который далее ректифицируют для получения смеси бутиральдегида после отделения катализатора. Однако в уровне техники при оксо-реакции синтез-газа и пропилена под действием катализатора синтез-газ, пропилен и катализатор не могут быть полностью смешаны внутри оксо-реактора, что приводит к низкой эффективности реакции и высокому потреблению энергии во время проведения реакции. Поскольку температура реакции слишком высока, выход н-бутиральдегида в образующейся смеси бутиральдегидов низок, срок службы катализатора короток, а производственные затраты предприятия увеличиваются.

[0003] Ввиду этого предлагается настоящее изобретение.

СУЩНОСТЬ ИЗЗОБРЕТЕНИЯ

[0004] Первой задачей настоящего изобретения является создание реакционной системы для получения бутиральдегида карбонилированием пропилена. С одной стороны, реакционная система диспергирует и разбивает материал на микропузырьки, имея генератор микроповерхностей внутри реактора, тем самым увеличивается площадь поверхности между газовой и жидкой фазами. Таким образом, пространство для массообмена полностью удовлетворяется, время пребывания газа в жидкой фазе увеличивается, потребление энергии снижается, а эффективность реакции повышается. С другой стороны, рабочая температура и рабочее давление внутри реактора снижаются, а безопасность и стабильность всей реакционной системы повышаются.

[0005] Второй задачей настоящего изобретения является создание способа получения бутиральдегида с использованием вышеописанной реакционной системы для получения бутиральдегида карбонилированием пропилена. Способ прост и удобен в эксплуатации, а полученный н-бутиральдегид имеет высокую чистоту и высокое качество продукта, что выгодно для снижения потребления энергии и обеспечивает лучший эффект реакции, чем существующий процесс.

[0006] Для реализации вышеупомянутых задач настоящего изобретения специально приняты следующие технические схемы.

[0007] Настоящее изобретение предлагает реакционную систему для получения бутиральдегида карбонилированием пропилена, содержащую реактор, резервуар для хранения пропилена, резервуар для хранения монооксида углерода, резервуар для хранения водорода, трубопровод для пропилена и трубопровод для синтез-газа. Боковая стенка реактора снабжена входным отверстием для катализатора, входным отверстием для пропилена и входным отверстием для синтез-газа, при этом входные отверстия расположены в указанной последовательности сверху вниз, а нижняя часть реактора снабжена входным отверстием для растворителя.

[0008] Внутренняя часть реактора снабжена двумя генераторами микроповерхностей, расположенными один над другим, при этом генератор микроповерхностей, расположенный сверху, соединен с входным отверстием для пропилена и предназначен для разбивания газообразного пропилена на микропузырьки микронного размера; генератор микроповерхностей, расположенный снизу, соединен с входным отверстием для синтез-газа и предназначен для разбивания синтез-газа на микропузырьки микронного размера; выходные отверстия генераторов микроповерхностей расположены один напротив другого, и оба выходных отверстия соединены с газораспределителем для равномерного распределения сырья.

[0009] Резервуар для хранения монооксида углерода установлен параллельно с резервуаром для хранения водорода, при этом как резервуар для хранения монооксида углерода, так и резервуар для хранения водорода соединены с входным отверстием для синтез-газа через трубопровод для синтез-газа; как трубопровод для пропилена, так и трубопровод для синтез-газа снабжены генераторами пузырьков для предварительного диспергирования и дробления газа на пузырьки.

[0010] В уровне техники для получения бутиральдегида в качестве сырья в основном используют синтез-газ и пропилен, а в качестве катализатора используют комплекс карбонил родия/трифенилфосфин для получения смешанного бутиральдегида. После отделения катализатора от смешанного бутиральдегида проводят дальнейшую ректификацию с получением смеси бутиральдегидов, а затем смесь бутиральдегидов подвергают разделению изомеров с получением н-бутиральдегида. Однако в уровне техники во время процесса карбонилирования, осуществляемого над синтез-газом и пропиленом под действием катализатора, синтез-газ, пропилен и катализатор не могут быть полностью смешаны внутри оксо-реактора, что приводит к низкой эффективности реакции и высокому потреблению энергии в процессе реакции, а выход н-бутиральдегида в смеси бутиральдегидов низкий, что увеличивает себестоимость продукции предприятия.

[0011] Для решения вышеупомянутых технических проблем изобретение предлагает реакционную систему для получения бутиральдегида карбонилированием пропилена. Реакционная система диспергирует и разрушает пропилен и синтез-газ за счет размещения двух генераторов микроповерхностей внутри реактора, что улучшает эффект массообмена, значительно увеличивает скорость массообмена и снижает требуемую температуру реакции и давление реакции. Если два генератора микроповерхностей обращены друг к другу, микропузырьки пропилена и микропузырьки синтез-газа могут иметь хеджирующий эффект для обеспечения равномерного распределения микропузырьков. Благодаря размещению газораспределителя у выходных отверстий генераторов микроповерхностей микропузырьки распределяются еще более равномерно. При размещении генератора пузырьков исходный газ предварительно разбивается, и газ разбивается на большее количество пузырьков, прежде чем газ рассеивается на микропузырьки, а генераторы микроповерхностей разбивают эти большие пузырьки на микропузырьки, что улучшает эффективность генерации микропузырьков.

[0012] Следует отметить, что при расположении генераторов микроповерхностей в настоящем изобретении верхний генератор микроповерхностей соединен с входным отверстием для пропилена, а нижний генератор микроповерхностей соединен с входным отверстием для синтез-газа. Условно говоря, источник синтез-газа должен быть синтезирован заранее, а все сырьевые материалы представляют собой легковоспламеняющиеся и взрывоопасные газы. Следовательно, чтобы повысить его безопасность, надо расположить его входное отверстие для воздуха как можно ниже. В то же время, ввиду того, что после поступления в реактор легче течь к верху реактора, генератор микроповерхностей для пропилена расположен вверху, а генератор микроповерхностей для синтез-газа расположен внизу, такое расположение также полностью учитывает различные факторы, такие как безопасность и эффективность реакции. После того, как синтез-газ полностью разбит и диспергирован генератором микроповерхностей, он также будет проходить через газораспределитель, расположенный в верхней части генератора микроповерхностей, с более высокой вероятностью для достижения более равномерного распределения.

[0013] Газораспределитель предпочтительно содержит корпус распределителя и множество сопел; при этом множество сопел расположены наклонно на корпусе распределителя для равномерного рассеивания микропузырьков, генерируемых генератором микроповерхностей. Цель наклонного расположения также состоит в том, чтобы сделать пузырьки более рассеянными, а площадь наклоненной ячейки больше и более диспергирована, что еще больше повышает эффективность реакции.

[0014] Газораспределители расположены у выходных отверстий для газа каждого генератора микроповерхностей, чтобы гарантировать, что все генераторы микроповерхностей беспрепятственно входят в корпус распределителя и выполняют распыление через множество форсунок.

[0015] В настоящем изобретении генераторы микроповерхностей и газораспределитель используются совместно для обеспечения рассеивания и дробления газа и в то же время для повышения коэффициента использования каждого микропузырька за счет газораспределения, чтобы неупорядоченное состояние микропузырьков не мешало плавному протеканию реакции. В частности, расположение генераторов микроповерхностей, а также подключение и расположение газораспределителей были получены в результате большой практики.

[0016] Генератор пузырьков предпочтительно содержит основной канал для газовой фазы и отводной канал для жидкой фазы. Отводной канал для жидкой фазы соединен с реактором, чтобы растворитель в реакторе поступал в основной канал для газовой фазы через отводной канал для жидкой фазы для смешения с газом в основном канале для газовой фазы с образованием пузырьков.

[0017] Входное отверстие для катализатора предпочтительно расположено на боковой стенке реактора, а в реакторе расположен распылитель. Распылитель расположен в верхней части генератора микроповерхностей; распылитель соединен с входным отверстием для катализатора; при этом входное отверстие для катализатора соединено с резервуаром для хранения катализатора. Катализатор распыляется через распылитель, что улучшает эффект реакции и делает распределение катализатора более равномерным.

[0018] В настоящем изобретении в реакторе расположены два генератора микроповерхностей, которые соответственно соединены с входным отверстием для пропилена и входным отверстием для синтез-газа. Во время реакции реактор сначала заполняют растворителем, так что два генератора микроповерхностей погружены в растворитель, пропилен диспергируется и разбивается на большие пузырьки пропилена в генераторе пузырьков, а большие пузырьки пропилена попадают в генератор микроповерхностей через входное отверстие для пропилена. Генератор микроповерхностей их дополнительно рассеивает и разделяет на микропузырьки микронного размера. В то же время синтез-газ диспергируется и разбивается на большие пузырьки синтез-газа в генераторе пузырьков, а большие пузырьки синтез-газа попадают в генератор микроповерхностей через входное отверстие для синтез-газа, а затем дополнительно рассеиваются и разбиваются на микронного размера микропузырьки в генераторе микроповерхностей. Растворитель обеспечивает жидкофазную среду для диспергирования и измельчения пропилена и синтез-газа. Пропилен и синтез-газ соответственно подвергаются воздействию генератора микроповерхностей, что повышает эффективность диспергирования и дробления. Выходные отверстия двух генераторов микроповерхностей обращены друг к другу, что может создаваить эффект хеджирования для достижения равномерного распределения микропузырьков.

[0019] В настоящем изобретении газораспределитель расположен у выходного отверстия генератора микроповерхностей, и генерируемые микропузырьки распыляются в разных направлениях через множество сопел на газораспределителе, так что направления движения микропузырьков меняются, и микропузырьки распределяются более равномерно. Как видно, настоящее изобретение улучшает эффект применения самого генератора микроповерхностей за счет объединения применения генератора пузырьков, генератора микроповерхностей и газораспределителя.

[0020] Специалистам в данной области техники понятно, что генератор микроповерхностей, используемый в настоящем изобретении, был воплощен в предыдущих патентах изобретателей, таких как патентные заявки с номерами заявок CN201610641119.6, CN201610641251.7, CN201710766435.0, CN106187660 и CN105903425A, а также в патентах с номерами CN109437390A, CN205833127U и CN207581700U. В предыдущей патентной заявке CN201610641119.6 подробно представлены конкретная структура устройства и принцип работы генератора микропузырьков (то есть генератора микроповерхностей). В описании заявки записано, что «генератор микропузырьков включает в себя основной корпус и вторичный дробящий компонент, основной корпус имеет полость, основной корпус снабжен входом, сообщающимся с полостью, а противоположные первый конец и второй конец полости являются открытыми, при этом площадь поперечного сечения полости уменьшается от середины полости к первому концу и второму концу полости. Элемент вторичного дробления расположен, по меньшей мере, на одном из первого конца и второго конца полости. Часть элемента вторичного дробления размещена в полости, а кольцевой канал образован между элементом вторичного дробления и сквозными отверстиями, открытыми как на первом, так и на втором конце полости. Генератор микропузырьков также включает впускную трубу для воздуха и впускную трубу для жидкости. Из конкретной конструкции, раскрытой в указанной заявке, можно узнать, что его конкретный принцип работы заключается в следующем: жидкость поступает в генератор микропузырьков тангенциально через впускную трубу для жидкости, вращается со сверхвысокой скоростью и отсекает газ, так что газовые пузырьки разбиваются на микропузырьки микронного размера, тем самым увеличивается площадь массообмена между жидкой фазой и газовой фазой. Генератор микропузырьков в этом патенте представляет собой пневматический генератор микроповерхностей.

[0021] Кроме того, в патенте CN 201610641251.7 указано, что первичный измельчитель пузырьков имеет входное отверстие для циркулирующей жидкости, входное отверстие для циркулирующего газа и выходное отверстие для газожидкостной смеси, при этом вторичный измельчитель пузырьков соединяет сырьевой вход с выходным отверстием для газожидкостной смеси, что указывает на то, что измельчитель пузырьков должен смешать газ и жидкость для входа. Кроме того, из следующих чертежей видно, что первичный измельчитель пузырьков в основном использует циркулирующую жидкость в качестве источника энергии, поэтому фактически первичный измельчитель пузырьков относится к гидравлическому генератору микроповерхностей. Вторичный измельчитель пузырьков одновременно подает газожидкостную смесь в эллиптический вращающийся шар для вращения, так что пузырьки разрушаются во время вращения. Следовательно, вторичный измельчитель пузырьков на самом деле является генератором микроповерхностей газожидкостной связи. Фактически, нет разницы, используется ли гидравлический генератор микроповерхностей или генератор микроповерхностей газожидкостной связи, который является определенной формой генератора микроповерхностей. Однако генератор микроповерхностей в настоящем изобретении не ограничивается несколькими вышеупомянутыми формами. Конкретная конструкция измельчителя пузырьков, описанная в предшествующих патентах, является лишь одной из форм, которые могут быть генератором микроповерхностей по настоящему изобретению.

[0022] Кроме того, в патенте CN201710766435.0 написано, что «принцип работы измельчителя пузырьков заключается в использовании высокоскоростного струйного потока для достижения столкновения с газом», а также поясняется, что «его можно использовать в реакторах увеличения микроповерхностей» для проверки корреляции между измельчителем пузырьков и генератором микроповерхностей». Более того, в патенте CN106187660 имеются соответствующие записи о конкретной конструкции измельчителя пузырьков, в частности, абзацы [0031]-[0041] в описании и прилагаемые чертежи, которые содержат подробное описание конкретных принципов работы измельчителя пузырьков С-2. Верхняя часть измельчителя пузырьков является входом жидкой фазы, а боковая часть измельчителя пузырьков - входом газовой фазы. Мощность захвата обеспечивается жидкой фазой, поступающей сверху, для достижения эффекта дробления на сверхмелкие пузырьки. Из фигур также видно, что измельчитель пузырьков имеет коническую конструкцию, а диаметр верхней части больше, чем диаметр нижней части, что также помогает жидкой фазе обеспечивать лучшую мощность захвата.

[0023] Поскольку генератор микроповерхностей был только что разработан на ранних стадиях патентной заявки, он назывался генератор микропузырьков ((CN201610641119.6) и измельчитель пузырьков (201710766435.0) и т.д. С постоянным совершенствованием технологии позже он был переименован в генератор микроповерхностей. Теперь генератор микроповерхностей в настоящем изобретении эквивалентен предыдущему генератору микропузырьков, измельчителю пузырьков и т. д., но их названия разные. Таким образом, генератор микроповерхностей по настоящему изобретению известен из уровня техники.

[0024] Предпочтительно верхняя часть реактора соединена с первым конденсационным аппаратом; выходное отверстие для несконденсированного газа первого конденсационного аппарата соединено с системой сгорания, а выходное отверстие для конденсата первого конденсационного аппарата соединено с реактором. Остаточный газ в верхней части реактора конденсируется в первом конденсационном аппарате, а высококипящие вещества, такие как н-бутиральдегид/изобутиральдегид, конденсируются в жидкости и возвращаются в реактор. Неконденсирующиеся газы, такие как азот, водород, пропан и монооксид углерода, поступают в систему сгорания для сгорания и удаления.

[0025] Входное отверстие для растворителя предпочтительно расположено в нижней части реактора, и входное отверстие для растворителя соединено с резервуаром для хранения растворителя. Растворитель из резервуара для хранения растворителя поступает в реактор через вход растворителя, обеспечивая среду для реакции. Кроме того, растворителем является н-бутиральдегид или изобутиральдегид.

[0026] Предпочтительно, реактор снабжен выходным отверстием для продукта, и выходное отверстие для продукта соединено с демистером. Демистер последовательно соединен с газожидкостным сепаратором, колонной разделения изомеров и ректификационной колонной. Ректификационная колонна соединена с резервуаром для хранения н-бутиральдегида. Демистер улавливает мелкие капли жидкости, увлекаемые газовым потоком из реактора, и возвращает их в реактор.

[0027] Предпочтительно второй конденсационный аппарат расположен между демистером и газожидкостным сепаратором. После демистера продукт конденсируется во втором конденсационном аппарате и поступает в газожидкостный сепаратор. Второй конденсационный аппарат конденсирует продукт, находящийся в газовой фазе, и направляет в газожидкостный сепаратор.

[0028] Предпочтительно газожидкостной сепаратор также соединен с третьим конденсационным аппаратом, а третий конденсационный аппарат соединен с генератором микроповерхностей, расположенным в верхней части реактора. Соединение выполнено так, что часть продукта, отделенного газожидкостным сепаратором, поступает непосредственно в колонну разделения изомеров, а другая часть продукта возвращается обратно в реактор после конденсации в третьем конденсационном аппарате. Кроме того, выходное отверстие газожидкостного сепаратора соединено с циркуляционным насосом, и поток жидкой фазы в нижней части газожидкостного сепаратора поступает в циркуляционный насос для повышения давления. Часть материала на выходе из циркуляционного насоса поступает в колонну разделения изомеров в виде сырьевого продукта, а другая часть охлаждается третьим конденсационным аппаратом примерно до 80°С и возвращается в генератор микроповерхностей в реакторе для продолжения участия в реакции.

[0029] Кроме того, настоящее изобретение также предлагает способ получения бутиральдегида карбонилированием пропилена с использованием вышеописанной реакционной системы, включающий следующие этапы.

[0030] После диспергирования и измельчения пузырьков пропилена и синтез-газа посредством генераторов микроповерхностей их смешивают соответственно с катализаторами для проведения реакции синтеза гидроксила, а затем после пеногашения и конденсационного разделения газа и жидкости получают сырьевой продукт. Проводят разделение сырьевого продукта для выделения н-бутиральдегида и изобутилальдегида, после ректификации и очистки получают н-бутиральдегид.

[0031] Температура реакции синтеза гидроксила предпочтительно составляет от 85 до 90°С, а давление реакции составляет от 1,1 до 1,8 МПа. Предпочтительно катализатор представляет собой родиевый катализатор.

[0032] В частности, в реакционном способе пропилен и синтез-газ диспергируются и измельчаются путем размещения внутри реактора генераторов микроповерхностей. Поэтому перед реакцией карбонилирования пропилена и синтез-газа их разбивают на микропузырьки диаметром больше или равным 1 мкм и меньше 1 мм, так что увеличивается площадь массообмена на границе раздела фаз, растворимость пропилена и синтез-газа в растворителе увеличивается, давление реакции снижается, а эффективность реакции повышается.

[0034] По сравнению с уровнем техники полезные эффекты настоящего изобретения включают:

[0035] (1) Реакционная система по настоящему изобретению диспергирует и измельчает пропилен и синтез-газ за счет размещения двух генераторов микроповерхностей внутри реактора, что улучшает эффект массообмена, значительно увеличивает скорость массообмена и снижает требуемую температуру. и давление для реакции.

[0036] (2) За счет того, что два генератора микроповерхностей обращены друг к другу, микропузырьки пропилена и микропузырьки синтез-газа могут иметь хеджирующий эффект, чтобы реализовать равномерное распределение микропузырьков.

[0037] (3) В результате размещения газораспределителя у выходного отверстия генератора микроповерхностей микропузырьки дополнительно распределяются равномерно.

[0038] (4) При расположении генератора пузырьков исходный газ предварительно разбивается, и газ разбивается на большие пузырьки, прежде чем газ диспергируется на микропузырьки, а генератор микроповерхностей разбивает эти большие пузырьки на микропузырьки, что повышает эффективность образования микропузырьков.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ФИГУР

[0039] Различные другие преимущества и выгоды станут очевидными для специалистов в данной области техники после прочтения следующего подробного описания предпочтительных примеров осуществления. Чертежи предназначены только для иллюстрации предпочтительных примеров осуществления и не должны рассматриваться как ограничивающие изобретение. Также на всех чертежах одни и те же ссылочные позиции используются для обозначения одних и тех же компонентов.

[0040] Фиг. 1 представляет собой структурную схему реакционной системы для получения бутиральдегида карбонилированием пропилена в соответствии с примером осуществления настоящего изобретения.

[0041] Фиг. 2 представляет собой структурную схему распылителя согласно примеру осуществления настоящего изобретения.

[0042] Фиг. 3 представляет собой структурную схему генератора пузырьков согласно примеру осуществления настоящего изобретения.

[0043] Описание позиций чертежей:

10 - реактор;

101 - входное отверстие для синтез-газа;

102 - входное отверстие для пропена;

103 - входное отверстие для катализатора;

104 - распылитель;

105 - генератор микроповерхностей;

106 - газораспределитель;

1061 - корпус распределителя;

1062 - сопло;

107 - входное отверстие для растворителя;

108 - выходное отверстие для продукта;

20 - демистер;

30 - второй конденсационный аппарат;

40 - газожидкостной сепаратор;

50 - циркуляционный насос;

60 - третий конденсационный аппарат;

70 - колонна разделения изомеров;

80 - четвертый конденсационный аппарат;

90 - ректификационная колонна;

100 - ребойлер;

110 - резервуар для хранения н-бутиральдегида;

120 - резервуар для хранения растворителя;

130 - резервуар для хранения монооксида углерода;

140 - резервуар для хранения водорода;

150 - резервуар для хранения пропилена;

160 - резервуар для хранения катализатора;

170 - система сгорания;

180 - первый конденсационный аппарат;

190 - генератор пузырьков;

1901 - основной канал для газовой фазы;

1902 - отводной канал для жидкой фазы;

200 - трубопровод для пропилена;

210 - трубопровод для синтез-газа.

ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ПРИМЕРОВ

[0044] Технические схемы настоящего изобретения будут ясно и полностью описаны ниже вместе с примерами осуществления и сопровождающими чертежами. Специалисты в данной области поймут, что следующие примеры осуществления являются некоторыми примерами осуществления настоящего изобретения, а не всеми примерами осуществления, и предназначены только для иллюстрации настоящего изобретения и не должны рассматриваться как ограничивающие объем настоящего изобретения. Основываясь на примерах осуществления настоящего изобретения, все другие примеры осуществления, полученные специалистами в данной области техники без творческих усилий, входят в объем защиты настоящего изобретения. Те, в которых не указаны конкретные условия, в примерах осуществления выполняются либо в соответствии с общепринятыми условиями, либо в условиях, предложенных производителем. Используемые реагенты или инструменты не были указаны производителем, и все они были обычными продуктами, которые можно было приобрести на рынке.

[0045] Следует отметить, что в описании настоящего изобретения термины для обозначения ориентации или позиционного соотношения, такие как «центр», «верхний», «нижний», «левый», «правый», «вертикальный », «горизонтальный», «внутренний», «внешний» и т. д. основаны на ориентации или взаимном расположении, показанных на чертежах, и предназначены только для удобства описания настоящего изобретения и упрощения описания; они не предназначен для указания или подразумевания того, что упомянутое устройство или элемент должен иметь определенную ориентацию, быть сконструированным в определенной ориентации и работать в определенной ориентации, и, таким образом, не должен рассматриваться как ограничивающий изобретение. Кроме того, термины «первый», «второй» и «третий» используются только в описательных целях, которые не должны толковаться как указывающие или подразумевающие относительную важность.

[0046] Следует отметить, что в описании настоящего изобретения, если не указано иное и не ограничено, термины «установлено», «соединение», «муфта» следует понимать в широком смысле. Например, это может быть фиксированное соединение, разъемное соединение или встроенное соединение, это может быть механическое соединение или электрическое соединение, это может быть прямое соединение или непрямое соединение через посредника, а также это может быть внутреннее соединение между двумя компонентами. обычный специалист в данной области техники может понять конкретные значения вышеуказанных пунктов в настоящем изобретении в конкретных ситуациях.

[0047] Для того чтобы более четко проиллюстрировать технические схемы в настоящем изобретении, нижеследующее будет описано в виде конкретных примеров осуществления.

Примеры осуществления

[0048] Как показано на фиг. 1 - фиг. 3, в этом примере осуществления рассмотрена реакционная система для получения бутиральдегида карбонилированием пропилена, которая содержит: реактор 10, резервуар 150 для хранения пропилена, резервуар 130 для хранения монооксида углерода, резервуар 140 для хранения водорода, трубопровод 200 для пропилена и трубопровод 210 для синтез-газа. Боковая стенка реактора 10 имеет входное отверстие 102 для пропилена и входное отверстие 101 для синтез-газа, при этом входные отверстия расположены в указанной последовательности сверху вниз.

[0049] Входное отверстие 102 для пропилена соединено с резервуаром 150 для хранения пропилена через трубопровод 200 для пропилена; резервуар 130 для хранения моноокисида углерода соединен параллельно с резервуаром 140 для хранения водорода, и оба они соединены с входным отверстием 101 для синтез-газа через трубопровод 210 для синтез-газа. Как трубопровод 200 для пропилена, так и трубопровод 210 для синтез-газа снабжены генератором 190 пузырьков для предварительного диспергирования и разбивания газа на пузырьки.

[0050] Как показано на фиг. 3, генератор 190 пузырьков содержит основной канал 1901 для газовой фазы и отводной канал 1902 для жидкой фазы; при этом отводной канал 1902 для жидкой фазы соединен с реактором 10, и растворитель в реакторе 10 поступает в основной канал 1901 для газовой фазы через отводной канал 1902 для жидкой фазы и смешивается с газом в основном канале 1901 для газовой фазы для образования пузырьков.

[0051] В ходе реакции пропилен поступает в основной канал 1901 для газовой фазы генератора пузырьков 190 по трубопроводу 200 для пропилена, а растворитель в реакторе 10 поступает в основной канал 1901 для газовой фазы через отводной канал 1902 для жидкой фазы и смешивается с пропиленом в основном канале 1901 для газовой фазы с образованием пузырьков пропилена, пузырьки пропилена и оставшийся растворитель возвращаются в реактор 10 через входное отверстие 102 для пропилена. При этом синтез-газ поступает в основной канал 1901 для газовой фазы генератора 190 пузырьков по трубопроводу 210 для синтез-газа, а растворитель в реакторе 10 поступает в основной канал 1901 для газовой фазы через отводной канал 1902 для жидкой фазы, и смешивается с синтез-газом в основном канале 1901 для газовой фазы с образованием пузырьков синтез-газа, пузырьков пропилена и оставшегося потока растворителя обратно в реактор 10 через вход пропилена 102. Водяной насос установлен на входе отводного канала 1902 для жидкой фазы для перекачки растворителя в отводной канал 1902 для жидкой фазы.

[0052] Внутренняя часть реактора 10 снабжена двумя генераторами 105 микроповерхностей, расположенными друг над другом, сверху вниз. Генератор 105 микроповерхностей в верхней части соединен с входным отверстием 102 для пропилена, чтобы разбивать газообразный пропилен на микропузырьки микронного размера; и генератор 105 микроповерхностей в нижней части соединен с входным отверстием 101 для синтез-газа для разделения синтез-газа на микропузырьки микронного размера. Выходы двух генераторов 105 микроповерхностей расположены напротив друг друга, и оба выхода соединены с газораспределителями 106 для равномерного распределения сырья.

[0053] Как показано на фиг. 2, газораспределитель 106 содержит корпус 1061 распределителя и множество сопел 1062; множество сопел 1062 наклонно расположены на корпусе 1061 распределителя для равномерного рассеивания микропузырьков, генерируемых генератором 105 микроповерхностей.

[0054] На боковой стенке реактора 10 расположено входное отверстие 103 для катализатора, а также в реакторе 10 размещен распылитель 104, при этом распылитель 104 расположен над генератором 105 микроповерхностей. Распылитель 104 соединен с входным отверстием 103 для катализатора; и входное отверстие 103 для катализатора соединено с резервуаром 160 для хранения катализатора. Во время реакции катализатор распыляется распылителем 104, чтобы сделать распределение катализатора более равномерным. Катализатор, используемый в этом примере осуществления, представляет собой родиевый катализатор.

[0055] Первый конденсационный аппарат 180 соединен с верхней частью реактора 10; выходное отверстие для неконденсируемого газа первого конденсационного аппарата 180 соединено с системой 170 сгорания; и выходное отверстие для конденсата первого конденсатора 180 соединено с реактором 10. Остаточный газ в верхней части реактора 10 конденсируется первым конденсационным аппаратом 180, высококипящие вещества, такие как н-бутиральдегид/изобутиральдегид, конденсируются в жидкости и возвращаются в реактор 10, а неконденсирующиеся газы, такие как азот, водород, пропан и монооксид углерода, поступают в систему 170 сгорания для удаления при сжигании.

[0056] Входное отверстие 107 для растворителя расположено в нижней части реактора 10, и входное отверстие 107 для растворителя соединено с резервуаром 120 для хранения растворителя. Растворитель в резервуаре 120 для хранения растворителя поступает в реактор 10 через входное отверстие 107 для растворителя, чтобы обеспечить среду для реакции. В этом примере выбранный растворитель представляет собой н-бутиральдегид или изобутиральдегид.

[0057] В этом примере осуществления реактор 10 снабжен выходным отверстием 108 для продукта, и выходное отверстие 108 для продукта соединено с демистером 20. Демистер 20 соединен с газожидкостным сепаратором 40, колонной 70 разделения изомеров и ректификационной колонной 90 в такой последовательности. Ректификационная колонна 90 соединена с резервуаром 110 для хранения н-бутиральдегида. Демистер 20 улавливает мелкие капли жидкости, увлекаемые газовым потоком из реактора 10, и возвращает их в реактор 10.

[0058] Четвертый конденсационный аппарат 80 расположен в верхней части колонны для разделения изомеров 70. Поскольку разница между температурами кипения н-бутанола и изобутанола невелика, в колонне 70 разделения изомеров установлено множество тарелок для увеличения обратного потока.

[0059] В частности, между демистером 20 и газожидкостным сепаратором 40 предусмотрен второй конденсационный аппарат 30. Продукт, удаленный демистером 20, конденсируется вторым конденсационным аппаратом 30 и поступает в газожидкостный сепаратор 40. Второй конденсационный аппарат 30 конденсирует продукт в газовой фазе и направляет в газожидкостный сепаратор 40.

[0060] Кроме того, газожидкостный сепаратор 40 также соединен с третьим конденсационным аппаратом 60, а третий конденсационный аппарат 60 соединен с генератором 105 микроповерхностей, расположенным в верхней части реактора 10. Часть продукта отделяется газожидкостным сепаратором 40 и поступает непосредственно в колонну 70 разделения изомеров, а другая часть продукта возвращается в реактор 10 после конденсации в третьем конденсационном аппарате 60. Кроме того, предусмотрено выходное отверстие из газожидкостного сепаратора 40 с циркуляционным насосом 50, а поток жидкой фазы на дне газожидкостного сепаратора 40 поступает в циркуляционный насос 50 для повышения давления. Часть материала на выходном отверстие циркуляционного насоса 50 поступает в колонну 70 разделения изомеров в виде сырьевого продукта, а другая часть охлаждается третьим конденсационным аппаратом 60 примерно до 80°C и возвращается в генератор 105 микроповерхностей. в реакторе 10 для продолжения участия в реакции.

[0061] Выходное отверстие ректификационной колонны 90 снабжено ребойлером 100, и ребойлер 100 разделяет поток, вытекающий из ректификационной колонны 90, на поток газовой фазы и поток жидкой фазы, при этом поток газовой фазы возвращается в ректификационную колонну 90, а поток жидкой фазы поступает в резервуар 110 для хранения н-бутиральдегида.

[0062] Конкретный реакционный процесс в реакционной системе по этому примеру осуществления является следующим:

[0063] Перед реакцией реактор 10 заполняют растворителем, и два генератора 105 микроповерхностей погружают в растворитель. В ходе реакции пропилен поступает в генератор 190 пузырьков по трубопроводу 200 для пропилена, диспергируется и распадается на крупные пузырьки пропилена при участии растворителя, затем поступает в генератор 105 микроповерхностей через входное отверстие 103 для пропилена, и пузырьки далее диспергируются и разбиваюется на микропузырьки микронного размера в генераторе 105 микроповерхностей. В то же время монооксид углерода и водород смешиваются в трубопроводе 210 для синтез-газа для образования синтез-газа. Синтез-газ поступает в генератор 190 пузырьков по трубопроводу 210 для синтез-газа, где он диспергируется и разбивается на крупные пузырьки синтез-газа при участии растворителя. Большие пузырьки синтез-газа поступают в генератор 105 микроповерхностей через входное отверстие 101 для синтез-газа, а затем большие пузырьки синтез-газа дополнительно диспергируются и разбиваются на микропузырьки микронного размера в генераторе 105 микроповерхностей. Катализатор равномерно распыляется в растворитель через распылитель 104, и образовавшиеся микропузырьки подвергаются реакции карбонилирования в растворителе. Продукт реакции вспенивается демистером 20, а затем конденсируется вторым конденсационным аппаратом 30 и поступает в газожидкостный сепаратор 40. Газовая фаза после газожидкостного разделения возвращается в реактор 10, часть жидкой фаза поступает в колонну разделения изомеров 70, а другая часть жидкой фазы охлаждается третьим конденсационным аппаратом 60 примерно до 80°C и возвращается в генератор 105 микроповерхностей в реакторе 10 для продолжения участия в реакции. В колонне 70 разделения изомеров продукты разделяются, и отделенный н-бутиральдегид поступает в резервуар 110 для хранения н-бутиральдегида после ректификации в ректификационной колонне 90.

[0064] Одним словом, по сравнению с известной из уровня техники реакционной системой для получения бутиральдегида путем карбонилирования пропилена реакционная система по настоящему изобретению имеет низкое потребление энергии, низкую стоимость, высокую безопасность, более низкую требуемую температуру реакции и низкое давление реакции, мало побочных реакций и высокий выход н-бутиральдегида, что делает ее достойной широкой популяризации и применения.

[0065] Наконец, можно понять, что приведенные выше примеры осуществления являются просто примерными реализациями, принятыми для иллюстрации принципа настоящего изобретения, но настоящее изобретение ими не ограничивается. Хотя настоящее изобретение было подробно описано со ссылкой на вышеизложенные примеры осуществления, специалисты в данной области техники должны понимать, что оно по-прежнему может модифицировать технические схемы, описанные в предшествующих примерах осуществления, или выполнять эквивалентные замены для некоторых или всех технических признаков. Однако, без отступления от принципа и сущности настоящего изобретения могут быть выполнены различные модификации и усовершенствования, и эти модификации и усовершенствования также рассматриваются как объем охраны настоящего изобретения.

Настоящее изобретение относится к реакционной системе для получения бутиральдегида карбонилированием пропилена. Реакционная система содержит реактор, резервуар для хранения пропилена, резервуар для хранения монооксида углерода, резервуар для хранения водорода, трубопровод для пропилена и трубопровод для синтез-газа. При этом боковая стенка реактора снабжена входным отверстием для пропилена и входным отверстием для синтез-газа, причем эти входные отверстия расположены в указанной последовательности сверху вниз. Внутри реактора один над другим расположены два генератора микроповерхностей, при этом генератор микроповерхностей, расположенный сверху, соединен с входным отверстием для пропилена и предназначен для разделения газообразного пропилена на микропузырьки микронного размера; а генератор микроповерхностей, расположенный снизу, соединен с входным отверстием для синтез-газа и предназначен для разделения синтез-газа на микропузырьки микронного размера. Выходные отверстия двух генераторов микроповерхностей расположены один напротив другого, и оба выходных отверстия соединены с газораспределителем для равномерного распределения сырья. Входное отверстие для пропилена соединено с резервуаром для хранения пропилена через трубопровод для пропилена, резервуар для хранения моноокида углерода установлен параллельно с резервуаром для хранения водорода. Причем резервуар для хранения моноокида углерода и резервуар для хранения водорода соединены с входным отверстием для синтез-газа через трубопровод для синтез-газа. Трубопровод для пропилена и трубопровод для синтез-газа снабжены генераторами пузырьков для предварительного диспергирования и дробления газа на пузырьки. Технический результат – получение целевого продукта с высоким выходом при небольшом количестве побочных продуктов с использованием реакционной системы, характеризующейся низким энергопотреблением и высокой безопасностью. 7 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Реакционная система для получения бутиральдегида карбонилированием пропилена, содержащая

реактор, резервуар для хранения пропилена, резервуар для хранения монооксида углерода, резервуар для хранения водорода, трубопровод для пропилена и трубопровод для синтез-газа, при этом боковая стенка реактора снабжена входным отверстием для пропилена и входным отверстием для синтез-газа, причем эти входные отверстия расположены в указанной последовательности сверху вниз,

два генератора микроповерхностей расположены внутри реактора один над другим, при этом генератор микроповерхностей, расположенный сверху, соединен с входным отверстием для пропилена и предназначен для разделения газообразного пропилена на микропузырьки микронного размера; а генератор микроповерхностей, расположенный снизу, соединен с входным отверстием для синтез-газа и предназначен для разделения синтез-газа на микропузырьки микронного размера; выходные отверстия двух генераторов микроповерхностей расположены один напротив другого, и оба выходных отверстия соединены с газораспределителем для равномерного распределения сырья;

входное отверстие для пропилена соединено с резервуаром для хранения пропилена через трубопровод для пропилена, резервуар для хранения моноокида углерода установлен параллельно с резервуаром для хранения водорода, при этом резервуар для хранения моноокида углерода и резервуар для хранения водорода соединены с входным отверстием для синтез-газа через трубопровод для синтез-газа; и как трубопровод для пропилена, так и трубопровод для синтез-газа снабжены генераторами пузырьков для предварительного диспергирования и дробления газа на пузырьки.

2. Реакционная система для получения бутиральдегида карбонилированием пропилена по п.1, отличающаяся тем, что газораспределитель содержит корпус распределителя и множество сопел; множество сопел расположены наклонно на корпусе распределителя для равномерного рассеивания микропузырьков, генерируемых генераторами микроповерхностей.

3. Реакционная система для получения бутиральдегида карбонилированием пропилена по п.1, отличающаяся тем, что генератор пузырьков содержит основной канал для газовой фазы и отводной канал для жидкой фазы; при этом отводной канал для жидкой фазы соединен с реактором, чтобы растворитель в реакторе поступал в основной канал для газовой фазы через отводной канал для жидкой фазы для смешения с газом в основном канале для газовой фазы с образованием пузырьков.

4. Реакционная система для получения бутиральдегида карбонилированием пропилена по п.1, отличающаяся тем, что входное отверстие для катализатора расположено на боковой стенке реактора, а в реакторе установлен распылитель, причем распылитель расположен в верхней части генератора микроповерхностей; распылитель соединен с входным отверстием для катализатора; и входное отверстие для катализатора соединено с резервуаром для хранения катализатора.

5. Реакционная система для получения бутиральдегида карбонилированием пропилена по п.1, отличающаяся тем, что верхняя часть реактора соединена с первым конденсационным аппаратом; выходное отверстие для несконденсированного газа первого конденсационного аппарата соединено с системой сгорания, а выходное отверстие для конденсата первого конденсационного аппарата соединено с реактором.

6. Реакционная система для получения бутиральдегида карбонилированием пропилена по п.1, отличающаяся тем, что входное отверстие для растворителя расположено в нижней части реактора, и входное отверстие для растворителя соединено с резервуаром для хранения растворителя.

7. Реакционная система для получения бутиральдегида карбонилированием пропилена по п.1, отличающаяся тем, что реактор снабжен выходным отверстием для продукта, и выходное отверстие для продукта соединено с демистером; демистер последовательно соединен с газожидкостным сепаратором, колонной разделения изомеров и ректификационной колонной, а ректификационная колонна соединена с резервуаром для хранения н-бутиральдегида; второй конденсационный аппарат расположен между демистером и газожидкостным сепаратором, чтобы продукт после демистера конденсировался во втором конденсационном аппарате и направлялся в газожидкостной сепаратор.

8. Реакционная система для получения бутиральдегида карбонилированием пропилена по п.7, отличающаяся тем, что газожидкостный сепаратор соединен с третьим конденсационным аппаратом, а третий конденсационный аппарат соединен с генератором микроповерхностей, расположенным в верхней части реактора, таким образом, чтобы одна часть продукта, отделенного газожидкостным сепаратором, поступала непосредственно в колонну разделения изомеров, а другая часть продукта возвращалась в реактор после конденсации в третьем конденсационном аппарате.