[实用新型]一种离子液体催化丙烯水合的强化反应系统

说明书

本实用新型涉及一种离子液体催化丙烯水合的强化反应系统，包括：反应器、微界面发生器和预热装置等。本实用新型通过破碎丙烯气体使其形成微米尺度的微米级气泡，微米级气泡具备常规气泡所不具备的理化性质，由球体体积及表面积的计算公式可知，在总体积不变的情况下，气泡的总表面积与单个气泡直径成反比，由此可知微米级气泡的总表面积巨大，使微米级气泡与离子液体催化剂混合形成气液乳化物，以增大气液两相的接触面积，并达到在较低预设操作条件范围内强化传质的效果，同时也在一定程度上进一步提高制备丙烯的转化率。

技术领域

本实用新型涉及异丙醇制备技术领域，尤其涉及一种离子液体催化丙烯水合的强化反应系统。

背景技术

以丙烯为原料可以通过水合反应制备生产异丙醇，丙烯常温下为无色、稍带有甜味的气体、易燃，爆炸极限为2％～11％，不溶于水，可溶于乙醇、乙醚等有机溶剂，毒性低。

2000年以来我国异丙醇的年产能约为16万吨，产量可达12万吨，然而我国异丙醇的年需求量可达23万吨，证明异丙醇市场缺口大概有10～15万吨每年，因此，每年我国需要进口大量异丙醇，近年来，整个亚太地区异丙醇生产量增加显著，异丙醇市场竞争激烈，对于异丙醇生产工艺的研究与改进意义重大。

目前，异丙醇工业化生产方法主要分为丙烯间接水合法和丙烯直接水合法，丙烯间接水合法对丙烯气体纯度要求较低，并且丙烯转化率较高，但该方法工艺过程复杂，反应过程需要大量的水蒸气，硫酸对设备有腐蚀作用，环境污染较为严重，因此已被直接水合法逐渐取代。

丙烯气相直接水合法又分为气相直接水合法制备异丙醇和液相直接水合法制备异丙醇，液相直接水合法是一种选用活性、稳定性、选择性能都良好的钨系杂多酸催化剂催化丙烯直接水合反应的方法。反应原料丙烯经过加热装置预热通入反应器，催化剂溶解于工艺反应水中进入反应器，此方法的反应温度为240～280℃，压力为20Mpa，原料丙烯与水、催化剂进行接触反应，生成异丙醇存在于溶液中，催化剂钨系多阴离子的水溶液具有较高的活性与寿命，可以获得较高的丙烯单程转化率。但该方法在使用过程中存在明显缺点与不足：

在丙烯气体和离子液体催化剂接触过程中，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，导致反应需要在较高预设条件下才能进行，即需要较高的反应温度和反应压力。

实用新型内容

为此，本实用新型提供一种离子液体催化丙烯水合的强化反应系统，用以降低现有技术中采用液相直接水合法制备异丙醇的预设条件。

本实用新型提供一种离子液体催化丙烯水合的强化反应系统，包括：

反应器，用以为去离子水、催化剂和丙烯提供反应场所制备异丙醇；

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；

预热装置，其与所述微界面发生器相连通，用以对进入所述微界面发生器的丙烯进行预热；

气液分离器，其与所述反应器相连通，用以对产物进行一次分离处理；

共沸塔，其与所述气液分离器相连通，用以对产物进行二次分离处理。

进一步的，所述微界面发生器为气动式微界面发生器，所述微界面发生器位于所述反应器内部，所述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器内与所述反应器内的离子液体催化剂混合形成气液乳化物。

进一步的，所述预热装置内设置有循环预热管，通过向所述循环预热管内通入热流体使所述预热装置对丙烯具有预热作用，所述预热装置的一侧设置有第一泵体和换热器，通过所述第一泵体使热流体在所述循环预热管内循环，通过所述换热器保持热流体温度。