双氧水直接氧化法生产环氧丙烷的环氧化反应安全装置的制作方法

1.本实用新型涉及化工领域，具体涉及一种双氧水直接氧化法生产环氧丙烷的环氧化反应安全装置。


背景技术：

2.环氧丙烷是非常重要的有机化合物原料，是仅次于聚丙烯和丙烯腈的第三大丙烯类衍生物。目前世界上环氧丙烷的生产方法主要有氯醇法、乙苯共氧化法及双氧水直接氧化法。氯醇法和乙苯共氧化法工艺污染较大、工业水处理成本较高，已被国家发改委列入禁止新建项目使用技术。双氧水直接氧化法是以钛硅分子筛为催化剂，以甲醇为溶剂，在适当的反应条件下，丙烯和双氧水在液相体系中进入催化剂床层发生氧化反应，生产环氧丙烷和水；该工艺流程相对简单，无副产品生成，减少了产品后续处理设备和设施，整个生产过程基本没有污染，是未来环氧丙烷产品的新型主流生产路线。但是，反应原料中以双氧水作氧源，给工艺过程带来了传统工艺所不具有的危险性；在催化剂的作用下，少量双氧水在反应过程中会发生无效分解，易使反应器气相组成形成具有爆炸危险性的混合气体，给丙烯直接环氧化工艺带来了新的安全隐患。公开号为cn204107486u的实用新型专利“一种双氧水制备环氧丙烷的反应与分离装置”，在说明书提到：在反应釜外壁上的夹套或者外盘管式换热器以及反应釜外部管道上的换热器实现了反应热的再利用，控制了反应的温度，使反应稳定安全，同时避免了“飞温”对反应釜的损害；但该专利并未提到如何处理双氧水带来的爆炸危险性问题。


技术实现要素：

3.针对上述技术问题，本实用新型提供一种双氧水直接氧化法生产环氧丙烷的环氧化反应安全装置。
4.其技术方案是：包括环氧化反应器、静态混合器、输送泵、在线氧气分析仪、控制器、管线、信号线、四通接头及控制阀；所述环氧化反应器包括内部设有催化床的第一环氧化反应器、第二环氧化反应器及第三环氧化反应器；所述静态混合器包括第一静态混合器、第二静态混合器及第三静态混合器；所述输送泵包括第一输送泵、第二输送泵及第三输送泵；所述在线氧气分析仪包括第一在线氧气分析仪、第二在线氧气分析仪及第三在线氧气分析仪；所述控制阀包括双氧水控制阀、丙烯控制阀、甲醇控制阀、第一输送控制阀、第二输送控制阀及第三输送控制阀；所述管线包括原料管线及输送管线，原料管线包括均与四通接头连接的双氧水管线、丙烯管线及甲醇管线，双氧水管线上安装双氧水控制阀，丙烯管线上安装丙烯控制阀，甲醇管线上安装甲醇控制阀；所述输送管线的首端连接四通接头，线路上依次串联第一静态混合器、第一输送泵、第一环氧化反应器、第一输送控制阀、第二静态混合器、第二输送泵、第二环氧化反应器、第二输送控制阀、第三静态混合器、第三输送泵、第三环氧化反应器及第三输送控制阀；所述第一在线氧气分析仪、第二在线氧气分析仪及第三在线氧气分析仪均安装在输送管线的线路上且均通过信号线连接控制器，第一在线氧
气分析仪安装在第一输送控制阀与第二静态混合器之间，第二在线氧气分析仪安装在第二输送控制阀与第三静态混合器之间，第三在线氧气分析仪安装在第三输送控制阀之后。
5.上述技术方案可以进一步优化为：
6.所述第一在线氧气分析仪、第二在线氧气分析仪及第三在线氧气分析仪均采用lga
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4100型激光在线氧气分析仪。
7.所述控制器采用plc控制器。
8.所述第一静态混合器、第二静态混合器及第三静态混合器均采用sv型静态混合器。
9.所述催化床采用轴向流动式催化床。
10.所述四通接头采用不锈钢等径四通接头。
11.本实用新型的主要有益技术效果如下：
12.通过将三个环氧化反应器串联设置并配合使用静态混合器及输送泵，使环氧化反应快速、均匀、充分地进行，减缓双氧水在反应过程中的无效分解，有效防止反应器气相组成发生爆炸危险性；通过设置在线氧气分析仪及控制器，能够实时检测气相含氧量并合理调整工艺方案，确保气相含氧量不超标，消除安全隐患。
附图说明
13.图1为本实用新型结构布局及基本流程示意图；
14.图中：1
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双氧水控制阀，2
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双氧水管线，3
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丙烯管线，4
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丙烯控制阀，5
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四通接头，6
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甲醇控制阀，7
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甲醇管线，8
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输送管线，9
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第一静态混合器，10
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第一输送泵，11
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第一环氧化反应器，12
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第二静态混合器，13
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第一输送控制阀，14
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第一在线氧气分析仪，15
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第二输送控制阀，16
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第二环氧化反应器，17
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第二输送泵，18
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第三静态混合器，19
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第二在线氧气分析仪，20
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控制器，21
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信号线，22
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第三在线氧气分析仪，23
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第三输送控制阀，24
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催化床，25
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第三环氧化反应器，26
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第三输送泵。
具体实施方式
15.下面通过实施例及附图对本实用新型进行详细描述。
16.实施例1
17.参见图1。双氧水直接氧化法生产环氧丙烷的环氧化反应安全装置，包括环氧化反应器、静态混合器、输送泵、在线氧气分析仪、控制器20、管线、信号线21、四通接头5及控制阀。环氧化反应器包括内部设有催化床24的第一环氧化反应器11、第二环氧化反应器16及第三环氧化反应器25。静态混合器包括第一静态混合器9、第二静态混合器12及第三静态混合器18。输送泵包括第一输送泵10、第二输送泵17及第三输送泵26。在线氧气分析仪包括第一在线氧气分析仪14、第二在线氧气分析仪19及第三在线氧气分析仪22。控制阀包括双氧水控制阀1、丙烯控制阀4、甲醇控制阀6、第一输送控制阀13、第二输送控制阀15及第三输送控制阀23。管线包括原料管线及输送管线8，原料管线包括均与四通接头5连接的双氧水管线2、丙烯管线3及甲醇管线7，双氧水管线2上安装双氧水控制阀1，丙烯管线3上安装丙烯控制阀4，甲醇管线7上安装甲醇控制阀6。输送管线8的首端连接四通接头5，线路上依次串联第一静态混合器9、第一输送泵10、第一环氧化反应器11、第一输送控制阀13、第二静态混合
器12、第二输送泵17、第二环氧化反应器16、第二输送控制阀15、第三静态混合器18、第三输送泵26、第三环氧化反应器25及第三输送控制阀23。第一在线氧气分析仪14、第二在线氧气分析仪19及第三在线氧气分析仪22均安装在输送管线8的线路上且均通过信号线21连接控制器20，第一在线氧气分析仪14安装在第一输送控制阀13与第二静态混合器12之间，第二在线氧气分析仪19安装在第二输送控制阀15与第三静态混合器18之间，第三在线氧气分析仪22安装在第三输送控制阀23之后。
18.实施例2
19.参见图1。双氧水直接氧化法生产环氧丙烷的环氧化反应安全装置，在实施例1记载的技术方案基础上，第一在线氧气分析仪、第二在线氧气分析仪及第三在线氧气分析仪均采用lga
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4100型激光在线氧气分析仪。lga
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4100 激光在线氧气分析仪是聚光科技（杭州）股份有限公司生产，是基于半导体激光吸收光谱技术的过程气体分析仪，具有准确性高、相应速度快、可靠性高、运行费用低等特点，在化工、环保等行业得到广泛应用。控制器采用功能完善、极抗干扰、操作简单的plc控制器。
20.实施例3
21.参见图1。双氧水直接氧化法生产环氧丙烷的环氧化反应安全装置，在实施例1记载的技术方案基础上，第一静态混合器9、第二静态混合器12及第三静态混合器18均采用sv型静态混合器。sv型静态混合器内部单元是由一定规格的波纹片组装而成，它能使不同流体在三维空间内作z字形流动，能够获取最佳的混合效果。
22.实施例4
23.参见图1。双氧水直接氧化法生产环氧丙烷的环氧化反应安全装置，在实施例1记载的技术方案基础上，催化床24采用轴向流动式催化床，其具有结构简单、流体与催化剂接触良好的优势。
24.实施例5
25.参见图1。双氧水直接氧化法生产环氧丙烷的环氧化反应安全装置，在实施例1记载的技术方案基础上，四通接头5采用不锈钢等径四通接头。等径四通接头的设计方便将双氧水、丙烯及甲醇这三种原料迅速初步混合；不锈钢材质有利于增强四通接头5的使用性能并延长其使用年限。
26.本实用新型的基本工作原理如下：
27.双氧水、丙烯及甲醇这三种原料分别通过各自的控制阀进入四通接头5，然后沿输送管线8依次经过第一静态混合器9、第一输送泵10、第一环氧化反应器11、第一输送控制阀13、第二静态混合器12、第二输送泵17、第二环氧化反应器16、第二输送控制阀15、第三静态混合器18、第三输送泵26、第三环氧化反应器25及第三输送控制阀23，然后反应产物环氧丙烷粗品进入后续处理程序。第一在线氧气分析仪14、第二在线氧气分析仪19及第三在线氧气分析仪22分别检测从第一环氧化反应器11、第二环氧化反应器16及第三环氧化反应器25出来的气相含氧量并将检测结果上传到控制器20，控制器20根据设计指标确定检测结果是否超标；若是超标，则采取相应措施进行处理，例如通过控制器20控制双氧水控制阀1，适当减少双氧水进料量，使从各环氧化反应器出来的气相含氧量降到指标以下。