[发明专利]乙叉降冰片烯异构合成工艺中催化剂的利用方法及装置

说明书

技术领域

本发明属于化工领域，涉及一种在ENB(乙叉降冰片烯)异构合成多级搅拌反应釜中通过级配旋流器实现物料及催化剂逆向传递与废催化剂连续移除的方法。具体地说，本发明提供了一种提高ENB异构合成过程中催化剂使用效率与产品质量的方法及装置。

背景技术

乙叉降冰片烯简称ENB，是一种在EPDM(三元乙丙)橡胶中广泛使用的二烯烃单体，与从前用的1,4-己二烯和双环戊二烯进行竞争。作为第三单体，与乙烯、丙烯共聚可得乙丙橡胶，所制备橡胶的硫化速度比其他第三单体快，可以克服乙丙橡胶硫化速度慢的缺点，因而也是目前乙丙橡胶工业生产中实际应用最多的一种。

ENB的合成工艺主要包含三个步骤：第一步，双环戊二烯(DCPD)在170℃热解成环戊二烯；第二步：1,3-丁二烯(1,3-BD)和环戊二烯在120～180℃下发生Diels-Alder反应，生成乙烯基降冰片烯(VNB)；第三步，VNB在催化剂存在的条件下，异构化为ENB，其中，又以第三步的液-固反应最为重要。

液-固反应体系广泛应用于化工行业中。而在反应器的选择上，搅拌反应釜应用最为灵活。由于外加机械搅拌，液相湍动剧烈，有良好的混合特性和较高的相间传质速率，容易保证固体催化剂的均匀悬浮，进而保证其反应效率。

而ENB异构合成一般选用碱性金属氧化物作为催化剂，其中，铝氧二钠催化剂由于具有高催化性能的优点被广泛使用。但是，该类催化剂在遇水后，金属与钠发生局部反应，大量放热，并在碱性的环境下，对催化剂颗粒进行腐蚀，产生氢氧化铝物质，而其表面的金属钠则被溶解殆尽。钠含量大幅降低的催化剂基本失去催化活性，无法继续参与ENB异构合成反应。而在上游反应釜内，新鲜的VNB物料含有一定的水量，在此情况下，反应釜内的催化剂会先与水反应失活，造成催化剂使用效率下降及用量增加。

因此，针对ENB异构合成工艺中存在的催化剂利用率低、废催化剂处理及产品杂质夹带等一系列的问题，创新提出一种新的工艺方法，提高催化剂使用效率及产品质量，具有重要的意义。

中国专利申请No.200580033193.X公开了一种扩展催化剂在多级反应釜体系中的利用率的方法，当发现最上游反应釜中的催化剂失活或最下游反应釜的产物不能满足所需规格时，绕过此含有失活催化剂的反应釜，然后将新鲜催化剂加入此被绕过的反应釜，之后将此再装在反应釜串联至其他反应釜的下游。重复上述步骤以达到失活催化剂的处理及产品质量的控制。但由于此方法在处理失活催化剂时会绕过至少一个反应釜，所以在此过程中会造成装置整体产量的下降，且对于需要进行连续反应的物料有较大的影响，另外，此方法不能解决催化剂失活速率大于反应速率的情况。

中国专利申请No.201120518213.5公开了一种采用相转移催化剂进行催化反应的连续生产设备，设备由两级反应釜串联组成，原料经进料口连续进入1级反应釜内，反应混合物及催化剂经溢流口进入2级反应釜内，安装在2级反应釜上端的烧结金属过滤芯连续过滤分离出清液，含固体颗粒的浆液物料由2级反应釜底部出口通过浆液回流管线连续回流至1级反应釜中继续反应。该设备实现了具有多相催化剂的液相反应过程。但该设备无法在运转的同时对失活催化剂进行移除，经过一段时间运转需要停工对废催化剂进行处理，降低了工作效率。

因此，为保证ENB异构合成的高效，提高催化剂使用效率及产品质量，达到国际先进水平，有必要提出改进方案，开发出一种集催化剂高效利用、产品净化及废催化剂移除于一体的多级反应工艺方案。

发明内容

本发明提供了一种新颖的乙叉降冰片烯异构合成工艺中催化剂的利用方法及装置，从而解决了现有技术中存在的问题。

一方面，本发明提供了一种乙叉降冰片烯异构合成工艺中催化剂的利用方法，该方法包括：

采用2台或更多台的串联的搅拌反应釜组成多级搅拌反应釜组；

将新鲜乙烯基降冰片烯原料由该多级搅拌反应釜组中的第一级搅拌反应釜连续进入反应系统中进行反应，得到的乙叉降冰片烯依次通过该多级搅拌反应釜组中的各级搅拌反应釜之间设置的级配旋流器进行液固分离后由该多级搅拌反应釜组中的最后一级搅拌反应釜连续出料；

新鲜催化剂由所述最后一级搅拌反应釜连续进入反应系统中参与反应，并依次通过该多级搅拌反应釜组中的各级搅拌反应釜之间设置的级配旋流器进行液固分离后从所述第一级搅拌反应釜外排出。

在一个优选的实施方式中，该方法还包括：在各级级配旋流器的底流口连接催化剂中间罐，用于收集液固分离得到的催化剂。