专利名称：用于苯酚羟基化制苯二酚的循环式反应器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种用于苯酚羟基化制苯二酚的反应器，特别是应用于苯酚和过氧化氢连续羟基化制备苯二酚的循环式反应器。
背景技术：
苯二酚包括邻苯二酚和对苯二酚，其应用领域极为广泛。邻苯二酚是重要的农药和医药中间体，可用于制取香料(如胡椒醛)、染料、感光材料、电镀材料、特种墨水、抗氧剂、杀菌剂、光稳定剂、防腐剂和促进剂等。对苯二酚主要用作摄影胶片的显影剂、蒽醌染料、偶氮染料、合成氨脱硫工艺辅助溶剂、橡胶防老剂、阻聚剂、涂料清漆的稳定剂和汽油抗
氧剂等。传统的苯二酚生产工艺，即邻氯苯酚碱解法制邻苯二酚和苯胺氧化法制对苯二酚已被淘汰，而以过氧化氢为氧化剂氧化苯酚制苯二酚的工艺，因流程简单、反应条件温和、 过氧化氢价廉、产物是水而无污染，成为化工领域的研究热点。目前，国际上开发的过氧化氢氧化苯酚生产苯二酚的工艺路线有以无机强酸为催化剂的MKtoe-Poulenc法和Ube法、 以无机盐为催化剂的Brichima法，这些方法需要以高浓度过氧化氢为原料，且流程复杂并存在均相反应本身难以克服的缺点、原料单耗高和苯二酚选择性低的问题，从而限制了其在工业上的推广和应用。其W^e法已停产，Brichima法已被Enichem法取代。Enichem法以TS-I分子筛作为苯酚羟基化催化剂，于1986年建成5000t/a的生产装置，并且工业运行成功，引起全球石化行业的广泛关注和高度重视，被认为是20世纪末分子筛催化剂发展史上的一个里程碑。Enichem法虽然具有收率指标较好、使用多相催化剂及其工艺的优点，但是，使用钛硅分子筛催化剂成本高，需要丙酮作溶剂并经常再生。专利号为ZL02261515. 6的中国专利公开了一种应用于苯酚羟基化制取苯二酚的反应器，尽管该反应器可以进行连续反应，但存在物料返混严重，反应器结构较复杂，反应选择性较低等缺点，从而影响了技术经济指标。专利号为ZL200920036553. 7的中国专利也公开了一种用于苯酚羟基化制取苯二
酚的管式反应器，尽管该管式反应器在物料返混和选择性方面有了一定改善，但其设备制造工艺较复杂且成本较高，占地多，能耗较大，不利于提高经济效益。
发明内容本实用新型所要解决的技术问题是针对现有装置和技术的缺点，如装置制造工艺复杂且成本较高、占地多、连续平稳操作稳定性不好等，提出了一种循环式、常压反应、结构简单、占地少、连续平稳操作稳定性较好的用于苯酚羟基化制苯二酚的循环式反应器。本实用新型的技术方案为一种用于苯酚羟基化制苯二酚的循环式反应器，其构造特点是由主反应器、物料冷凝储料罐和过氧化氢储料槽三部分组成。主反应器中设有多根双层反应管，外层为反应物料通道，内层是循环过氧化氢的带孔直管；主反应器下端设有物料、过氧化氢及冷却水进口、测温仪表，上端设有物料、过氧化氢及冷却水出口、测温仪表。物料冷凝储液罐外有冷却水夹套，内有冷凝水管，用于物料的二次冷凝；上端进料口与主反应器出料口相连；下端出口设有三通口，分别与主反应器和分离装置相连。过氧化氢储液槽与主反应器也组成循环系统。主反应器与物料冷凝储料罐上端设有放空口，与回收装置相连，保证反应在常压下进行。本实用新型的具体技术方案为一种用于苯酚羟基化制苯二酚的循环式反应器， 由主反应器、物料冷凝储料罐和过氧化氢储料槽组成；其中主反应器中设有多根双层反应管，主反应器底部设有物料进口、过氧化氢进口，下侧设有冷却水进口，顶部设有物料出口、 过氧化氢出口及测温仪表，上侧设有冷却水出口，其中双层反应管内层是带有小孔的循环过氧化氢的带孔直管，带孔直管与双层反应管的外层间为反应物料通道；物料冷凝储料罐外侧设有冷却水夹套，冷却水夹套上侧对应设有冷却水夹套的冷却水进口和冷却水夹套的冷却水出口，物料冷凝储料罐内有冷凝管，其中冷凝管下端设有冷凝管冷却水进口，上端设有冷凝管冷却水出口 ；物料冷凝储料罐顶部设有物料冷凝储料罐物料进口，该物料进口与主反应器物料出口相连；物料冷凝储料罐下端设有物料冷凝储料罐物料出口，物料出口下接三通口，分别通过通向主反应器管口与主反应器相连，通过通向分离装置管口和分离装置相连；过氧化氢储液槽通过与主反应器底部的过氧化氢进口和主反应器顶部过氧化氢出口与主反应器组成循环系统；主反应器上端设有主反应器放空口，物料冷凝储料罐上端设有放空口，主反应器放空口和物料冷凝储料罐放空口相连并通过与回收装置相连的连接口与回收装置相连。优选上述的主反应器的高度为1-10米，内径为0. 5-5米。优选上述的双层反应管长度为0. 5-9. 5米，内径为20-150毫米；主反应器中多根双层反应管的数量为10-50 根。优选上述的带孔直管长度与双层反应管长度相等，双层反应管与带孔直管的直径比为 1.5-5 1 ；其中优选所述的带孔直管上的小孔直径为1-10毫米；小孔数量为20-200个，均勻分布于带孔直管上。优选所述的物料冷凝储料罐高度为0. 5-3米，内径为0. 5-3米；螺旋于物料冷凝储料罐内的冷凝管长度为3-150米，内径10-30毫米。优选所述的过氧化氢储液槽高度0. 1-2 米，宽度为0. 1-2米。本实用新型中，在主反应器内部的双层反应管内层为输送过氧化氢的带孔直管， 利于过氧化氢与反应物料充分接触。在反应器物料出口处设置测温仪表，监测反应器内反应温度。在储料罐上设置外层夹套和内置冷凝管，用于物料的二次冷凝，保证物料循环至反应器内时，使其在适宜温度下反应。在储料罐下部出料口设置三通管，一端通向反应器，一端通向分离装置。当反应料液中产品浓度达到所需浓度时，关闭通向反应器的管上的阀门，使反应料液通向分离塔用于产品生产，否则关闭，使其循环至反应器继续反应，以达到所需浓度。该循环反应器所使用的催化剂可以是粉状的、固体颗粒或液态的，但最适合使用粉状的催化剂。双层反应管外层管可选用不锈钢管道制作，内层带孔直管可选用碳钢管制作。有益效果由于本实用新型循环反应器是一个循环体系而且常压反应，与现有技术相比，这可以更好的保证体系在一恒定温度和常压下进行，维持了生产的平稳和安全操作，改善了反应效果，并且为获得所需产品浓度提供了保证。
图1为本实用新型的结构示意图；其中1为主反应器，II为物料冷凝储料罐，III 为过氧化氢储料槽，1为双层反应管，2为冷却水进口，3为过氧化氢进口，4为物料进口，5为冷却水通道，6为冷却水出口，7为物料出口，8为主反应器放空口，9为过氧化氢出口，10为储料罐物料进口，11为夹套冷却水进口，12为冷却水夹套，13为冷凝管冷却水进口，14为储料罐物料出口，15为冷凝管，16为夹套冷却水出口，17为冷凝管冷却水出口，18为储料罐放空口，19为通向主反应器管口，20为通向分离装置管口，21为与回收装置相连的管口。图2为双层反应管；其中1为双层反应管，22为双层反应管外层管，23为带孔直管上的小孔，M为带孔直管。
具体实施方式
以下参照附图，进一步阐述本实用新型的具体技术方案，以便使本领域的技术人员进一步地理解本发明，而不构成对其权利的限制。实施例1如图1所示。一种用于苯酚羟基化制苯二酚的循环式反应器，其结构由主反应器、物料冷凝储料罐和过氧化氢储料槽三部分组成。主反应器I中设有多根双层反应管1，底部设有物料进口 4、过氧化氢进口 3，下侧有冷却水进口 2，顶部设有物料出口 7、 过氧化氢出口 9及测温仪表，上侧有冷却水出口 6 ；双层反应管1外层为反应物料通道22， 内层是循环过氧化氢的带孔直管M及其小孔23 (如图2所示)。物料冷凝储料罐II外侧有冷却水夹套12及夹套冷却水进口 11、夹套冷却水出口 16，内有冷凝水管15及冷凝水管冷却水进口 13、冷凝水管冷却水出口 17 ；上端储料罐物料进口 10与主反应器出料出口 7相连；下端储料罐物料出口 14设有三通口 19、20，分别与主反应器和分离装置相连。过氧化氢储液槽III与主反应器也组成循环系统。主反应器I与物料冷凝储料罐II上端分别设有放空口 8、18，通过连接与回收装置相连的管口 21与回收装置相连。实施例2实施例1所述用于苯酚羟基化制苯二酚的循环式反应器中，主反应器I 高度为1米，内径为0. 5米，均勻放置10根双层反应管，其中双层反应管长度lm，内径30mm ； 内层带孔直管的长度为1米，内径为10毫米，小孔直径为2毫米，个数为100个均勻分布在直管上；物料冷凝储液罐II的高为0. 5米，内径为0. 5米，螺旋于罐内冷凝管的内径为15 毫米，长度为50米；过氧化氢储液槽III高度为0. 2米，宽度为0. 5米。70°C反应30分钟， 苯酚转化率18. 8%，苯二酚选择性91.5%。实施例3实施例1所述用于苯酚羟基化制苯二酚的循环式反应器中，主反应器高度为9. 5米，内径为3米，均勻放置40根双层反应管，其中双层反应管长度为9米，内径 50毫米，内层带孔直管的长度为9米，内径为30毫米，小孔直径为8毫米，个数为120个； 物料冷凝储液罐的高为3米，内径为3米，螺旋于罐内冷凝管的内径为25毫米，长度为120 米；过氧化氢储液槽高度为2米，宽度为1. 5米。60°C反应60分钟，苯酚转化率17. 6%，苯二酚选择性92. 8%。
权利要求1.一种用于苯酚羟基化制苯二酚的循环式反应器，由主反应器(I)、物料冷凝储料罐 (II)和过氧化氢储料槽(III)组成；其中主反应器(I)中设有多根双层反应管(1)，主反应器(I)底部设有物料进口 G)、过氧化氢进口(3)，下侧设有冷却水进口 O)，顶部设有物料出口(7)、过氧化氢出口(9)及测温仪表，上侧设有冷却水出口(6)，其中双层反应管(1) 内层是带有小孔的带孔直管(M)，带孔直管04)与双层反应管(1)的外层间为反应物料通道0 ；物料冷凝储料罐(II)外侧设有冷却水夹套(12)，冷却水夹套(1 上侧对应设有冷却水夹套的冷却水进口(11)和冷却水夹套的冷却水出口(16)，物料冷凝储料罐 (II)内有冷凝管(15)，其中冷凝管(1 下端设有冷凝管冷却水进口(13)，上端设有冷凝管冷却水出口(17)；物料冷凝储料罐(II)顶部设有物料冷凝储料罐物料进口(10)，物料进口(10)与主反应器物料出口(7)相连；物料冷凝储料罐(II)下端设有物料冷凝储料罐物料出口(14)，物料出口(14)下接三通口，分别通过通向主反应器管口(19)与主反应器相连，通过通向分离装置管口 OO)和分离装置相连；过氧化氢储液槽(III)通过与主反应器 (I)底部的过氧化氢进口( 和主反应器(I)顶部过氧化氢出口(9)与主反应器组成循环系统；主反应器(I)上端设有主反应器放空口(8)，物料冷凝储料罐(II)上端设有放空口 (18)，主反应器放空口(8)和物料冷凝储料罐放空口(18)相连并通过与回收装置相连的连接口与回收装置相连。
2.按照权利要求1所述的循环式反应器，其特征在于所述的主反应器(I)的高度为 1-10米，内径为0. 5-5米。
3.按照权利要求1所述的循环式反应器，其特征在于所述的双层反应管(1)长度为 0. 5-9. 5米，内径为20-150毫米；主反应器(I)中多根双层反应管(1)的数量为10-50根。
4.按照权利要求1所述的循环式反应器，其特征在于所述的带孔直管04)长度与双层反应管(1)长度相等，双层反应管与带孔直管04)的内径比为1.5-5 1。
5.按照权利要求1所述的循环式反应器，其特征在于所述的带孔直管04)上的小孔 (23)直径为1-10毫米；小孔数量为20-200个，均勻分布于带孔直管04)上。
6.按照权利要求1所述的循环式反应器，其特征在于所述的物料冷凝储料罐(II)高度为0. 5-3米，内径为0. 5-3米；物料冷凝储料罐(II)内的冷凝管(15)长度为3-150米，内径10-30毫米。
7.按照权利要求1所述的循环式反应器，其特征在于所述的过氧化氢储液槽(III)高度0. 1-2米，宽度为0. 1-2米。
专利摘要本实用新型涉及一种用于苯酚羟基化制苯二酚的循环式反应器，由主反应器、物料冷凝储料罐和过氧化氢储料槽三部分组成。主反应器中设有多根双层反应管，外层为反应物料通道，内层是循环过氧化氢的带孔直管；主反应器下端设有物料、过氧化氢及冷却水进口、测温仪表，上端设有物料、过氧化氢及冷却水出口、测温仪表。物料冷凝储液罐外有冷却水夹套，内有冷凝水管，用于物料的二次冷凝；上端进料口与主反应器出料口相连；下端出口设有三通口，分别与主反应器和分离装置相连。过氧化氢储液槽与主反应器也组成循环系统。主反应器与物料冷凝储料罐上端设有放空口，与回收装置相连，保证反应在常压下进行。
文档编号B01J8/06GK202078886SQ201120163008
公开日2011年12月21日 申请日期2011年5月20日 优先权日2011年5月20日
发明者孔岩, 孔庆虎, 张宝龙 申请人:南京工业大学, 江苏泓源化工有限公司