[发明专利]一种丙烯水合制备异丙醇的固定床强化反应系统及工艺

说明书

本发明涉及一种丙烯水合制备异丙醇的固定床强化反应系统及工艺，包括：反应器、微界面发生器和催化剂固定床等。本发明通过微界面发生器破碎丙烯气体使其形成微米尺度的微米级气泡与液态反应物去离子水混合形成气液乳化物，以增大气液两相的相界面积，并达到在较低预设操作条件范围内强化传质的效果；同时，微米级气泡能够与去离子水充分混合形成气液乳化物，通过将气液两相充分混合，能够保证系统中的去离子水与丙烯充分接触，同时保证与催化剂充分接触，有效提高丙稀的单程转化率。

技术领域

本发明涉及异丙醇制备技术领域，尤其涉及一种丙烯水合制备异丙醇的固定床强化反应系统及工艺。

背景技术

异丙醇是一种重要的化学产品和化工原料，被广泛的应用于制药、有机原料、溶剂、香料、化妆品、塑料和涂料等领域。由于异丙醇可以替代三氯乙烷与CFC-113等危害大气环境的氟氯烃及其衍生物在制冷工业中的使用，从1990年起我国市场的异丙醇需求开始迅速增长，到2010年为止，我国异丙醇的年产能已达25万吨，但是由于需求量超过30万吨，致使我国成为亚洲地区最大的异丙醇进口国，需要不断从国外进口异丙醇以供市场需求。

近年来煤化工发展迅速，煤制合成气转制甲醇再生产烯烃技术成熟，丙烯下游产品需求量跟不上丙烯产能的扩充速度，导致丙烯产量过剩，而市场异丙醇紧缺，因此由丙烯为原料直接水合生产异丙醇可以同时缓解丙烯与异丙醇的市场压力。目前，我国异丙醇生产方法主要是丙烯气相直接水合法，最大的生产装置坐落于国内石化公司，因此针对于丙烯气相直接水合制备异丙醇工艺的改进具有十分重要的意义。

气相直接水合法最早由德国维巴公司所开发，现有气相直接水合法生产异丙醇工艺过程为液态丙烯、去离子水和循环丙烯气体一起通入反应器，反应温度180～260℃，反应压力2～2.5Mpa，丙烯气体在催化剂作用下与去离子水反应生成异丙醇，后反应产物经水洗精馏等流程进行精制即可。

该工艺对环境污染小，相对于间接水合法工艺流程更为简单而被广泛应用，但该方法在使用过程中存在明显缺点与不足：

在丙烯气体和去离子水接触过程中，气液两项混合，产生较大较多气泡，由于气泡较多较大，致使气液两项无法充分混合，并且影响与催化剂的接触，降低异丙醇制备效率，丙烯单程转化率只有6％～7％，同时系统反应效率较低，虽然丙烯可循环重复使用，但相对应的也会使能耗增加。

发明内容

为此，本发明提供一种丙烯水合制备异丙醇的固定床强化反应系统及工艺，用以提高现有技术中制备异丙醇的效率。

一方面，本发明提供一种丙烯水合制备异丙醇的固定床强化反应系统，包括：

反应器，用以为去离子水和丙烯提供反应场所制备异丙醇，所述反应器内沿竖直方向设置有多个催化剂固定床，所述催化剂固定床上设置有催化剂，所述反应器内的上下端设置有水路循环区，所述水路循环区用以为上行水路或下行水路提供循环空间；

微界面发生器，其将气体的压力能和/或液体的动能转变为气泡表面能并传递给气体反应物，将气体反应物丙烯破碎形成直径≥1μm、且＜1mm的微米级气泡，以提高气体反应物与液体反应物之间的传质面积、减小液膜厚度、降低传质阻力；

冷凝器，所述冷凝器与所述反应器相连通，用以对生成物进行冷凝处理。

进一步的，多个所述催化剂固定床上方或下方均设置有微界面发生器，所述微界面发生器为气动式微界面发生器，用以将丙烯破碎形成微米尺度的微米级气泡并在破碎完成后将微米级气泡输出至所述反应区内与所述反应区内的去离子水混合形成气液乳化物。

进一步的，多个所述微界面发生器上连通设置有丙烯进入管，多个所述丙烯进入管均与总管相连通，所述总管上安装有第一泵体，所述第一泵体用以将丙烯沿所述总管和多个所述丙烯进入管传输至对应的所述微界面发生器。