一種合成甲基丁炔醇的反應(yīng)器和反應(yīng)系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種合成甲基丁炔醇的反應(yīng)器和反應(yīng)系統(tǒng)，所述反應(yīng)器包括依次連接的一段管式反應(yīng)器和二段管式反應(yīng)器，其中，所述一段管式反應(yīng)器和二段管式反應(yīng)器均包括管式反應(yīng)器和設(shè)置在所述管式反應(yīng)器內(nèi)部的靜態(tài)混合器。所述反應(yīng)系統(tǒng)包括通過(guò)管路順次連接的攪拌反應(yīng)釜、反應(yīng)器和終止混合器，其中，所述反應(yīng)器采用上述合成甲基丁炔醇的反應(yīng)器，所述攪拌反應(yīng)釜的出料口與一段管式反應(yīng)器的進(jìn)料口連接并且所述二段管式反應(yīng)器的出料口與終止混合器的進(jìn)料口連接。本發(fā)明的合成甲基丁炔醇的反應(yīng)器和反應(yīng)系統(tǒng)不僅大大縮短了反應(yīng)器的管程長(zhǎng)度，而且也實(shí)現(xiàn)了物料的有效混合，避免了副反應(yīng)的發(fā)生，與早期工藝相比大幅度提高了產(chǎn)品的收率。
【專利說(shuō)明】
一種合成甲基丁炔醇的反應(yīng)器和反應(yīng)系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于有機(jī)化工技術(shù)領(lǐng)域，更具體地講，涉及一種甲基丁炔醇生產(chǎn)的新型反應(yīng)器和反應(yīng)系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]甲基丁炔醇是重要的炔屬醇類化學(xué)品之一，主要應(yīng)用于緩蝕、食品醫(yī)藥、其它化工產(chǎn)品等領(lǐng)域。早期的相關(guān)專利主要是意大利斯拉姆(SNAM)公司的，如意大利專利IT590732、IT650164、IT778013、IT684731、IT692788、IT695546 等，美國(guó)專利 US3283014、US3301771 等，英國(guó)專利GB902014，GB93563，GB938849，GB1041052，GB1023856，GB938849等，以及國(guó)內(nèi)專利CN104470879A 等。
[0003]研究表明乙炔與丙酮合成甲基丁炔醇的主反應(yīng)是放熱反應(yīng)，反應(yīng)熱ΔH° 298 = -62.76kJ/mol，反應(yīng)對(duì)乙炔約為I級(jí)，對(duì)催化劑約為1.5級(jí)，且產(chǎn)物甲基丁炔醇易與丙酮發(fā)生副反應(yīng)生成二甲基己炔二醇，導(dǎo)致甲基丁炔醇的選擇性下降。同時(shí)，某公司的丙酮乙炔法合成甲基丁炔醇裝置采用攪拌反應(yīng)器實(shí)現(xiàn)乙炔/氨/丙酮/催化劑的高效混合，降低了反應(yīng)器占地面積和安裝難度，不過(guò)也減低了體系的選擇性和收率，該工藝中產(chǎn)品甲基丁炔醇收率(以丙酮計(jì))大于84%。
[0004]因此，有必要提供一種收率更高的反應(yīng)系統(tǒng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問(wèn)題，本發(fā)明的目的是提供一種能夠?qū)崿F(xiàn)縮短反應(yīng)器管長(zhǎng)并提高產(chǎn)品收率等效果的合成甲基丁炔醇的反應(yīng)器和反應(yīng)系統(tǒng)。
[0006]本發(fā)明的一方面提供了一種合成甲基丁炔醇的反應(yīng)器，所述反應(yīng)器包括依次連接的一段管式反應(yīng)器和二段管式反應(yīng)器，其中，所述一段管式反應(yīng)器和二段管式反應(yīng)器均包括管式反應(yīng)器和設(shè)置在所述管式反應(yīng)器內(nèi)部的靜態(tài)混合器。
[0007]根據(jù)本發(fā)明合成甲基丁炔醇的反應(yīng)器的一個(gè)實(shí)施例，所述述一段管式反應(yīng)器和二段管式反應(yīng)器均布置為蛇形或S形。
[0008]根據(jù)本發(fā)明合成甲基丁炔醇的反應(yīng)器的一個(gè)實(shí)施例，所述靜態(tài)混合器為SV型、SK型、SX型、SH型或SL型。
[0009]本發(fā)明的另一方面提供了一種合成甲基丁炔醇的反應(yīng)系統(tǒng)，所述反應(yīng)系統(tǒng)包括通過(guò)管路順次連接的攪拌反應(yīng)釜、反應(yīng)器和終止混合器，其中，所述反應(yīng)器采用權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的合成甲基丁炔醇的反應(yīng)器，所述攪拌反應(yīng)釜的出料口與一段管式反應(yīng)器的進(jìn)料口連接并且所述二段管式反應(yīng)器的出料口與終止混合器的進(jìn)料口連接。
[0010]根據(jù)本發(fā)明合成甲基丁炔醇的反應(yīng)系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施例，所述攪拌反應(yīng)釜上設(shè)置有丙酮進(jìn)料口、乙炔/氨混合液進(jìn)料口和催化劑進(jìn)料口，所述攪拌反應(yīng)釜內(nèi)的反應(yīng)壓力為2.0?5.0MPa并且物料在攪拌反應(yīng)釜內(nèi)的停留時(shí)間為I?6分鐘。
[0011]根據(jù)本發(fā)明合成甲基丁炔醇的反應(yīng)系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施例，所述一段管式反應(yīng)器內(nèi)的反應(yīng)溫度為O?10°C，所述二段管式反應(yīng)器內(nèi)的反應(yīng)溫度為10?40°C，并且反應(yīng)器內(nèi)的物料流動(dòng)速率為0.5?1.5m/s。
[0012]根據(jù)本發(fā)明合成甲基丁炔醇的反應(yīng)系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施例，所述反應(yīng)系統(tǒng)還包括向所述二段管式反應(yīng)器中加入丙酮的第一加料管，其中，加入的丙酮與來(lái)自一段管式反應(yīng)器的反應(yīng)物流在二段管式反應(yīng)器中混合并反應(yīng)。
[0013]根據(jù)本發(fā)明合成甲基丁炔醇的反應(yīng)系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施例，所述攪拌反應(yīng)釜中的丙酮加入量與二段管式反應(yīng)器中的丙酮加入量的體積之比為3:1?1:3。
[0014]根據(jù)本發(fā)明合成甲基丁炔醇的反應(yīng)系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施例，所述終止混合器包括管道和設(shè)置在所述管道內(nèi)的靜態(tài)混合器，其中，所述靜態(tài)混合器為SV型、SK型、SX型、SH型或SL型，所述終止混合器的長(zhǎng)度為I?3米。
[0015]根據(jù)本發(fā)明合成甲基丁炔醇的反應(yīng)系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施例，所述反應(yīng)系統(tǒng)還包括向所述終止混合器中加入反應(yīng)終止劑的第二加料管，其中，加入的反應(yīng)終止劑與來(lái)自二段管式反應(yīng)器的反應(yīng)物流在終止混合器中混合并終止反應(yīng)。
[0016]與現(xiàn)有技術(shù)相比，與常規(guī)乙炔丙酮炔化反應(yīng)器相比，本發(fā)明的合成甲基丁炔醇的反應(yīng)器和反應(yīng)系統(tǒng)不僅大大縮短了反應(yīng)器的管程長(zhǎng)度，而且也實(shí)現(xiàn)了物料的有效混合，避免了副反應(yīng)的發(fā)生，與早期工藝相比大幅度提高了產(chǎn)品的收率。但是該工藝不限于甲基丁炔醇的合成，還包括各類酮類化合物或具有酮鍵的化合物，如:丙酮、丁酮、2-戊酮、甲基庚烯酮、香葉基丙酮、植物酮、苯乙酮、二苯酮，可以合成的炔醇包括:2_甲基-3-丁炔-2-醇(以下簡(jiǎn)稱甲基丁炔醇)、甲基戊炔醇、3，7_二甲基辛烯-6-炔-1-醇(簡(jiǎn)稱去氫芳樟醇)、去氫橙花醇、去氫異植物醇，生成的炔醇類。
【附圖說(shuō)明】
[0017]圖1示出了根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施例的合成甲基丁炔醇的反應(yīng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]附圖標(biāo)記說(shuō)明:
[0019]10-攪拌反應(yīng)釜、20-反應(yīng)器、21-—段管式反應(yīng)器、22-二段管式反應(yīng)器、23-管式反應(yīng)器、24-靜態(tài)混合器、30-終止混合器、40-第一加料管、50-第二加料管。
【具體實(shí)施方式】
[0020]本說(shuō)明書(shū)中公開(kāi)的所有特征，或公開(kāi)的所有方法或過(guò)程中的步驟，除了互相排斥的特征和/或步驟以外，均可以以任何方式組合。
[0021]本說(shuō)明書(shū)(包括任何附加權(quán)利要求、摘要和附圖)中公開(kāi)的任一特征，除非特別敘述，均可被其它等效或具有類似目的的替代特征加以替換。即，除非特別敘述，每個(gè)特征只是一系列等效或類似特征中的一個(gè)例子而已。
[0022]下面將對(duì)本發(fā)明的合成甲基丁炔醇的反應(yīng)器和反應(yīng)系統(tǒng)進(jìn)行更詳細(xì)的說(shuō)明。
[0023]根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例，所述合成甲基丁炔醇的反應(yīng)器20包括依次連接的一段管式反應(yīng)器21和二段管式反應(yīng)器22，其中，一段管式反應(yīng)器21和二段管式反應(yīng)器22均包括管式反應(yīng)器23和設(shè)置在管式反應(yīng)器23內(nèi)部的靜態(tài)混合器24。
[0024]為了使較低流速的反應(yīng)物流能夠在反應(yīng)器內(nèi)實(shí)現(xiàn)湍流并達(dá)到有效混合的效果，本發(fā)明在管式反應(yīng)器23內(nèi)安裝各種型號(hào)的靜態(tài)混合器2，其中，靜態(tài)混合器為SV型、SK型、SX型、SH型或SL型等型號(hào)，但本發(fā)明不局限于這類靜態(tài)混合器。
[0025]為了防止反應(yīng)器中的反應(yīng)熱難以有效導(dǎo)出，本發(fā)明將反應(yīng)器分為兩段。優(yōu)選地，一段管式反應(yīng)器21和二段管式反應(yīng)器22均布置為蛇形或S形，在提高反應(yīng)效率和選擇性及收率的同時(shí)，有效減小反應(yīng)器的長(zhǎng)度。
[0026]圖1示出了根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施例的合成甲基丁炔醇的反應(yīng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0027]如圖1所示，根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例，所述合成甲基丁炔醇的反應(yīng)系統(tǒng)包括通過(guò)管路順次連接的攪拌反應(yīng)釜10、反應(yīng)器20和終止混合器30。
[0028]其中，攪拌反應(yīng)釜10主要用于實(shí)現(xiàn)反應(yīng)底物、催化劑和溶劑的高效混合，其中，反應(yīng)底物包括丙酮和乙炔，溶劑為氨水。為了使氨、乙炔在反應(yīng)工藝條件下為液相，優(yōu)選地將攪拌反應(yīng)釜內(nèi)的反應(yīng)壓力設(shè)置為2.0?5.0MPa。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，攪拌反應(yīng)釜10上設(shè)置有丙酮進(jìn)料口、乙炔/氨混合液進(jìn)料口和催化劑進(jìn)料口，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)丙酮、乙炔/氨混合液和催化劑的分別添加。
[0029]反應(yīng)器20是進(jìn)行合成反應(yīng)的主要組件，本發(fā)明直接采用上述合成甲基丁炔醇的反應(yīng)器進(jìn)行合成反應(yīng)，從而有效提高反應(yīng)的選擇性和收率。其中，攪拌反應(yīng)釜10的出料口與一段管式反應(yīng)器21的進(jìn)料口連接并且二段管式反應(yīng)器22的出料口與終止混合器30的進(jìn)料口連接，由此使得在攪拌反應(yīng)釜10中混合的物料能夠先后經(jīng)過(guò)一段管式反應(yīng)器21和二段管式反應(yīng)器22進(jìn)行反應(yīng)并最終進(jìn)入終止混合器30終止反應(yīng)。之后，物料可以進(jìn)入分離工序得到
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[0030]其中，根據(jù)乙炔/丙酮反應(yīng)特性，控制物料在攪拌反應(yīng)釜10內(nèi)的停留時(shí)間為I?6分鐘。
[0031 ]其中，由于攪拌反應(yīng)釜10前置，反應(yīng)器20為后置，因此反應(yīng)器20可以采用套管式換熱結(jié)構(gòu)，也可以放置在合適的水浴中。
[0032]為了防止反應(yīng)器內(nèi)的反應(yīng)熱難以有效導(dǎo)出，一方面將反應(yīng)器分為兩段，另一方面須控制丙酮分兩段加入反應(yīng)器中。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，反應(yīng)系統(tǒng)還包括向二段管式反應(yīng)器22中加入丙酮的第一加料管40，其中，加入的丙酮與來(lái)自一段管式反應(yīng)器21的反應(yīng)物流在二段管式反應(yīng)器22中混合并反應(yīng)。優(yōu)選地，控制攪拌反應(yīng)釜10中的丙酮加入量與二段管式反應(yīng)器22中的丙酮加入量的體積之比為3:1?1:3。
[0033]為了控制反應(yīng)溫度過(guò)高而引起副反應(yīng)，并且為了降低反應(yīng)劇烈程度，控制一段管式反應(yīng)器內(nèi)的反應(yīng)溫度為O?10°C的較低溫度；同時(shí)為了提高反應(yīng)速率，控制二段管式反應(yīng)器內(nèi)的反應(yīng)溫度為10?40°C的較高溫度。同時(shí)，根據(jù)乙炔/丙酮的反應(yīng)特性，控制反應(yīng)器20內(nèi)的物料流動(dòng)速率為0.5?1.5m/s。
[0034]為了使反應(yīng)器輸出的反應(yīng)物流能夠與反應(yīng)終止劑有效混合并終止反應(yīng)，本發(fā)明采用合適長(zhǎng)度的管道與靜態(tài)混合器組成替代攪拌釜的終止混合器，實(shí)現(xiàn)反應(yīng)物流與反應(yīng)終止劑的有效混合。具體地，終止混合器30包括管道和設(shè)置在管道內(nèi)的靜態(tài)混合器，其中，靜態(tài)混合器可以為SV型、SK型、SX型、SH型或SL型，但不局限于這類靜態(tài)混合器。優(yōu)選地，終止混合器30的長(zhǎng)度為I?3米，即管道和靜態(tài)混合器長(zhǎng)度均為I?3米。
[0035]根據(jù)本發(fā)明，反應(yīng)系統(tǒng)還包括向終止混合器30中加入反應(yīng)終止劑的第二加料管50，其中，加入的反應(yīng)終止劑與來(lái)自二段管式反應(yīng)器22的反應(yīng)物流在終止混合器30中混合并終止反應(yīng)。
[0036]在使用本發(fā)明的反應(yīng)器和反應(yīng)系統(tǒng)時(shí)，將新鮮的乙炔/氨混合液與部分丙酮輸入攪拌反應(yīng)釜10實(shí)現(xiàn)催化劑和反應(yīng)底物、溶劑的高效混合;然后，將物料輸入一段管式反應(yīng)器21進(jìn)行反應(yīng)，為了降低反應(yīng)劇烈程度，將本段反應(yīng)溫度設(shè)定較低，一般為O?10°C ;之后，一段管式反應(yīng)器21輸出的反應(yīng)物流與部分新鮮丙酮共同輸入二段管式反應(yīng)器22中，由于此段反應(yīng)物流中的乙炔含量較少，為了提高反應(yīng)速率，將本段反應(yīng)溫度設(shè)定較高，一般為10?40°C;之后，來(lái)自二段管式反應(yīng)器22的反應(yīng)物流與反應(yīng)終止劑共同輸入終止混合器30實(shí)現(xiàn)終止反應(yīng)。之后，物流進(jìn)入分離工序，分離得到產(chǎn)品。
[0037]下面結(jié)合示例對(duì)本發(fā)明合成甲基丁炔醇的反應(yīng)器和反應(yīng)系統(tǒng)作進(jìn)一步說(shuō)明。
[0038]按照乙炔:丙酮:氨=3:1:9的比例輸入攪拌反應(yīng)釜中，控制釜內(nèi)壓力為2.5MPa且停留時(shí)間為3分鐘;使混合后的物料進(jìn)入一段管式反應(yīng)器，控制反應(yīng)溫度為8°C且停留時(shí)間為37分鐘；之后，將一段管式反應(yīng)器中的反應(yīng)物流與剩余的新鮮丙酮一起通入二段管式反應(yīng)器中，控制反應(yīng)溫度為35°C且停留時(shí)間為40分鐘;之后，將二段管式反應(yīng)器中的反應(yīng)物流與反應(yīng)終止劑通入終止混合器內(nèi)混合并終止反應(yīng)。在本示例中，乙炔單程轉(zhuǎn)化率為50 %，丙酮單程轉(zhuǎn)化率為92%，甲基丁炔醇的選擇性為95%。
[0039]但是該工藝不限于甲基丁炔醇的合成，還包括各類酮類化合物或具有酮鍵的化合物，如:丙酮、丁酮、2-戊酮、甲基庚烯酮、香葉基丙酮、植物酮、苯乙酮、二苯酮，可以合成的炔醇包括:2_甲基-3-丁炔-2-醇(以下簡(jiǎn)稱甲基丁炔醇)、甲基戊炔醇、3，7_二甲基辛烯-6-炔-1-醇(簡(jiǎn)稱去氫芳樟醇)、去氫橙花醇、去氫異植物醇，生成的炔醇類。
[0040]綜上，本發(fā)明的合成甲基丁炔醇的反應(yīng)器和反應(yīng)系統(tǒng)不僅大大縮短了反應(yīng)器的管程長(zhǎng)度，而且也實(shí)現(xiàn)了物料的有效混合，避免了副反應(yīng)的發(fā)生，與早期工藝相比大幅度提高了產(chǎn)品的收率。
[0041]本發(fā)明并不局限于前述的【具體實(shí)施方式】。本發(fā)明擴(kuò)展到任何在本說(shuō)明書(shū)中披露的新特征或任何新的組合，以及披露的任一新的方法或過(guò)程的步驟或任何新的組合。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種合成甲基丁炔醇的反應(yīng)器，其特征在于，所述反應(yīng)器包括依次連接的一段管式反應(yīng)器和二段管式反應(yīng)器，其中，所述一段管式反應(yīng)器和二段管式反應(yīng)器均包括管式反應(yīng)器和設(shè)置在所述管式反應(yīng)器內(nèi)部的靜態(tài)混合器。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的合成甲基丁炔醇的反應(yīng)器，其特征在于，所述述一段管式反應(yīng)器和二段管式反應(yīng)器均布置為蛇形或S形。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的合成甲基丁炔醇的反應(yīng)器，其特征在于，所述靜態(tài)混合器為SV型、SK型、SX型、SH型或SL型。4.一種合成甲基丁炔醇的反應(yīng)系統(tǒng)，其特征在于，所述反應(yīng)系統(tǒng)包括通過(guò)管路順次連接的攪拌反應(yīng)釜、反應(yīng)器和終止混合器，其中，所述反應(yīng)器采用權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的合成甲基丁炔醇的反應(yīng)器，所述攪拌反應(yīng)釜的出料口與一段管式反應(yīng)器的進(jìn)料口連接并且所述二段管式反應(yīng)器的出料口與終止混合器的進(jìn)料口連接。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的合成甲基丁炔醇的反應(yīng)系統(tǒng)，其特征在于，所述攪拌反應(yīng)釜上設(shè)置有丙酮進(jìn)料口、乙炔/氨混合液進(jìn)料口和催化劑進(jìn)料口，所述攪拌反應(yīng)釜內(nèi)的反應(yīng)壓力為2.0?5.0MPa并且物料在攪拌反應(yīng)釜內(nèi)的停留時(shí)間為I?6分鐘。6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的合成甲基丁炔醇的反應(yīng)系統(tǒng)，其特征在于，所述一段管式反應(yīng)器內(nèi)的反應(yīng)溫度為O?10°C，所述二段管式反應(yīng)器內(nèi)的反應(yīng)溫度為10?40°C，并且反應(yīng)器內(nèi)的物料流動(dòng)速率為0.5?1.5m/s。7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的合成甲基丁炔醇的反應(yīng)系統(tǒng)，其特征在于，所述反應(yīng)系統(tǒng)還包括向所述二段管式反應(yīng)器中加入丙酮的第一加料管，其中，加入的丙酮與來(lái)自一段管式反應(yīng)器的反應(yīng)物流在二段管式反應(yīng)器中混合并反應(yīng)。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的合成甲基丁炔醇的反應(yīng)系統(tǒng)，其特征在于，所述攪拌反應(yīng)釜中的丙酮加入量與二段管式反應(yīng)器中的丙酮加入量的體積之比為3:1?1:3。9.根據(jù)權(quán)利要求4所述的合成甲基丁炔醇的反應(yīng)系統(tǒng)，其特征在于，所述終止混合器包括管道和設(shè)置在所述管道內(nèi)的靜態(tài)混合器，其中，所述靜態(tài)混合器為SV型、SK型、SX型、SH型或SL型，所述終止混合器的長(zhǎng)度為I?3米。10.根據(jù)權(quán)利要求4所述的合成甲基丁炔醇的反應(yīng)系統(tǒng)，其特征在于，所述反應(yīng)系統(tǒng)還包括向所述終止混合器中加入反應(yīng)終止劑的第二加料管，其中，加入的反應(yīng)終止劑與來(lái)自二段管式反應(yīng)器的反應(yīng)物流在終止混合器中混合并終止反應(yīng)。
【文檔編號(hào)】C07C29/42GK105924330SQ201610503594
【公開(kāi)日】2016年9月7日
【申請(qǐng)日】2016年6月29日
【發(fā)明人】賴崇偉, 譚平華, 陳群文, 陶川東, 余維新, 王小莉, 李杰靈, 劉旋
【申請(qǐng)人】西南化工研究設(shè)計(jì)院有限公司