[发明专利]一种环氧氯丙烷的连续化生产装置和生产方法

说明书

本发明通过使用SO₄^2‑/TiO₂型固体超强酸催化剂作为固定床反应器的固定相，使氯化氢和甘油通过固定床反应器一步合成环氧氯丙烷，避免了产生的大量含盐废水，催化剂不与甘油发生酯化，不易流失，运行稳定；固定床反应器设置多个列管束形成以中心冷却水管为中心的冷源，解决了管式反应器难以做大的问题；中心冷却水管上螺旋设有多个孔洞，进一步增强了换热效果；通过背压阀精确控制反应压力，通过鼓泡闪蒸塔回收过量氯化氢，氯化液处理工艺简单；本发明一种环氧氯丙烷的连续化生产装置和生产方法，该反应路线停留时间短，产量高，生产装置简单，反应路线绿色环保，原料常规，不产生难处理的废物，设备运营费用低，适宜推广使用。

技术领域

本发明涉及一种化工中间体的生产装置和生产方法，具体的是一种环氧氯丙烷的连续化生产装置和生产方法。

背景技术

环氧氯丙烷(ECH)是一种有机化合物，主要用途是用于制造环氧树脂，目前环氧氯丙烷的生产方法有氯醇法、甘油法、醋酸丙烯酯法和DECH法，甘油法的生产由于工艺短，消耗低，投资少等优点，近几年在国内得到快速发展。江苏扬农、益海嘉里、东营赫邦等公司已经有目前成功运营的甘油法项目。

现有甘油法的生产工艺存在不足：①采用两步法制备，使用氯化氢和碱作为原料，酸碱中和造成大量高含盐废水，需单独处理；②过程中需使用羧酸做为催化剂，甘油与羧酸在高温下起反应生成甘油酸酯，容易堵塞输送管道和设备，造成工艺连续性差。

针对以上问题，本发明拟采用固体催化剂和固定床反应器配合进行环氧氯丙烷的连续化生产，但是环氧氯丙烷的氯化过程，反应热大，绝热温升高，固定床反应产业化放大对反应器要求极高，需要均匀分布冷却介质，快速移走反应热量，使选择性和催化剂寿命得到保证，目前广泛采用的简单列管式固定床反应器，反应器不能做大，温度不能均匀控制，需使用大量的冷冻水来移走反应热，运行成本高，经济性差。

发明内容

为了一次性解决以上问题，本发明提供以下技术方案：

一种环氧氯丙烷的连续化生产装置，包括进料系统、反应系统和后处理系统；

所述反应系统包括固定床反应器和背压阀，所述固定床反应器包括壳体、封头和多个列管束；所述封头包括上封头和下封头，所述上封头和下封头分别设置于壳体的上部和下部，所述上封头上设有物料进口，所述下封头上设有物料出口；所述壳体上设有冷却水进口和冷却水出口，所述壳体的两端设有管板，所述壳体通过管板与上封头和下封头相连；所述列管束包括反应列管和中心冷却水管，所述反应列管中填充有固体催化剂，所述反应列管围绕中心冷却水管为中心的环形设置多根，所述反应列管穿过壳体两端的管板进入上封头和下封头，并与物料进口和物料出口连通，所述中心冷却水管穿出上封头和下封头，所述背压阀与物料出口连接；

所述进料系统通过物料进口连接反应系统，所述进料系统包括氯化氢进料装置和甘油进料装置，所述氯化氢进料装置包括氯化氢过滤器和高压氯化氢站；所述甘油进料装置包括甘油储罐和甘油进料泵；

所述后处理系统包括鼓泡闪蒸塔、冷凝器、氮气鼓泡装置、氯化液出料泵、分层装置以及氯化氢回收装置、油层处理装置和水层处理装置；所述鼓泡闪蒸塔的进口与背压阀的出口相连，所述冷凝器配套鼓泡闪蒸塔设置，所述冷凝器出口连接氯化氢回收装置，所述鼓泡闪蒸塔底部连接氮气鼓泡装置，所述鼓泡闪蒸塔通过氯化液出料泵将氯化液打入分层装置，所述分层装置上部出口连接水层处理装置，所述分层装置下部出口连接油层处理装置。

进一步地，所述反应列管中填充的固体催化剂为SO₄^2-/TiO₂型固体超强酸。

进一步地，所述中心冷却水管上设有多个孔洞，所述孔洞沿中心冷却水管螺旋设置，且所述孔洞的轴心与中心冷却水管的轴心形成30°～60°的夹角。

进一步地，所述列管束中反应列管的数量是中心冷却水管的15倍，所述列管束设置60个。