[发明专利]一种可连续再生催化剂的环氧丙烷合成装置及方法

说明书

本发明公开了一种可连续再生催化剂的环氧丙烷合成装置及方法，装置包括：上、下封头，旋转反应器；旋转反应器包括n个列管单元、两个传动部件、两个传动电机；每一列管单元在传动电机的作用下，随传动部件一同绕纵向的旋转中心轴旋转；每一列管单元包括两根列管固定环和多根列管；旋转反应器外部设有冷却水进口、冷却水出口；n‑1个列管单元相互串联连接，反应进料口、反应管道、补料口、反应出料口与n‑1个列管单元组成反应段，用于丙烯环氧化反应；再生进料口、再生出料口与1个所述列管单元相连接，组成再生段，用于丙烯环氧化催化剂的再生。本发明装置运行稳定性好、传热效果好、“飞温”少、双氧水利用率高、产品选择性好、催化剂寿命长。

技术领域

本发明属于石油化工的技术领域，具体涉及一种可连续再生催化剂的环氧丙烷合成装置及方法。

背景技术

环氧丙烷(PO)是一种重要的有机化工原料，主要用于聚醚多元醇的生产，广泛应用于汽车、建筑、医药、家电、电器、运输等行业。现有PO生产技术中，最为清洁、环保、具有发展潜力的是双氧水直接氧化法(HPPO)，该工艺通常在列管式固定床中，以钛硅分子筛为催化剂，双氧水为氧化剂直接氧化丙烯生成PO。

当前，催化剂再生均需要在反应器停车状态下进行，生产上多采用反应器“多开一备”的方式，但切换反应器费时费力，往往还需调整工艺，装置难以连续、稳定运行。此外，由于该反应为强放热反应，单位反应热高达-220kJ/mol，反应液绝热温升＞100℃，容易引起局部过热，造成产品选择性下降、双氧水分解升高和发生燃爆风险。因此，HPPO工艺对反应器的要求极高，已成为该工艺发展的制约因素之一。

中国专利CN201310683291.4公开一种分段进料、隔离反应器再生催化剂的方法，通过逐级进料、分别控制反应器温度，减少了原料消耗。中国专利CN201620219689.1公开了一种设有螺旋金属翅片的列管，通过金属翅片及其通孔，使反应液形成对流和扰乱，强化换热，使反应液中的温度均匀，达到降低管程内热点温升、减少副反应的效果。中国专利CN201310411768.3公开了一种使用多边形结构的传热板组，有效提高反应器换热效率、减少局部“飞温”现象，延长了催化剂寿命。中国专利CN201720951093.5公开了一种通过内设波纹板组的中心筒，通过凹凸不平的波纹板组，增加换热面积，减少副反应、降低原料消耗。中国专利CN201620538704.9在板程内引入焊点，对流体的流型直接起破坏扰乱作用，实现强化了传质、传热的效果。

现有技术中，中国专利CN201310683291.4虽然改进了列管式反应器的进料方式，但每台反应器需要单独控温、能耗较高，催化剂仍然需要部分装置停车再生，影响生产稳定运行。中国专利CN201620219689.1虽然改进了固定床反应器中列管的结构，起到了提高产品质量的效果，但不可避免的使得催化剂装填、更换复杂，不利于大规模的工业化生产。中国专利CN201310411768.3、CN201720951093.5、CN201620538704.9虽然改进了固定床反应器的结构，但是波纹板组存在流体分布不均匀、冷媒压降高、壳程易变形的缺点。

因此，需要提供一种新的可连续再生催化剂的环氧丙烷合成装置及方法以解决上述问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可连续再生催化剂的环氧丙烷合成装置及方法(主要用于强放热的丙烯环氧化反应)，来克服现有技术中采用列管式固定床反应器或板型结构的反应器存在的催化剂停车再生、传热效果不足、催化剂床层局部易“飞温”的现象，导致双氧水利用率低、产品选择性低和催化剂寿命短的问题。

为解决上述问题，本发明的可连续再生催化剂的环氧丙烷合成装置的技术方案如下：