专利名称：液相氧化羰化合成碳酸二甲酯专用内循环反应器的制作方法
技术领域：
本实用新型属于化工设备制造领域。尤其是一种由液相甲醇CH3OH、气相CO、O2及催化剂存在的条件下，进行气液固三相反应的管式反应器。
以甲醇CH3OH、气相CO、O2为原料，在催化剂存在的条件下制备碳酸二甲酯用管式反应器，意大利Enichem公司和中国湖北齐跃化工股分公司均申请了专利。意大利Enichem公司申请的专利号为EP0460735A2，该专利反应器的特征是由一根反应管和一根回流管组成。形成双管外循环。中国湖北齐跃化工股分公司申请的专利公开号为CN1204644A，该专利反应器的特征是反应器由多根反应管和一根回流管组成。也为外循环。这两种专利反应器的共同特点是反应管上端流出的气液混合物在反应器顶端的汽液分离段由于重力差而分离成汽液两部份后，液体均靠自身重力回流到反应管，回流管设置在反应管外；反应管和回流管外设加热或冷却夹套。这种结构的主要缺点是反应器加工，尤其是安装麻烦，占地面积大，回流液循环距离大，散热量大，再加上采用夹套加热或冷却，温度控制滞后时间长，相比之下生产能耗高。
鉴于现有技术的以上缺点，本实用新型的目的是针对上述反应器的不足进行改进，提供一种液相氧化羰化合成碳酸二甲酯的鼓泡式单管内循环反应器，使其具有结构简单，易于加工安装，占地省，传质和传热好，反应效率高，温度控制便捷，生产能耗低的优点。
本实用新型的目的是通过如下的手段实现的。
液相氧化羰化合成碳酸二甲酯专用内循环反应器，主要由管式反应器和与之相连的回流管组成，反应管与回流管同轴套置，内管为反应管，内管和外管之间的间隙为回流管，两管的上段扩大管为汽液分离段；两同轴管外管上端和汽液分离段底部相连，下端设有原料进口和放料口，汽液分离段有气体出口。
采用如上的手段后，反应器结构简单，易于加工安装，占地省，传质和传热好，反应效率高，温度控制便捷，生产能耗低。
如下图1是本实用新型的液的结构图。
以下结合附图对本实用新型的结构作进一步的详述。
图1是本实用新型的液相氧化羰化合成碳酸二甲酯的鼓泡式单管内循环反应器的结构示图。
如图1中所示反应管与回流管同轴套置，内管为反应管1，内管和外管2之间的间隙为回流管，两管的上段扩大管为汽液分离段3；下端与原料甲醇进口5和原料气进口6及放料口7连接。汽液分离段内装有折流板11。管1入口装有气体分布器8和加热或冷却盘管4。9为气体出口。10为管1和管2之间的通口，回流液体通过该通口循环回流入反应管1中。
当反应体系的介质甲醇、CO、O2和催化剂进入反应器开始反应以后，气体带着液—固介质上升到汽液分离段后，因汽液分离段的直径较反应管突然放大，介质发生重力沉降自然分离。分离的甲醇—碳酸二甲酯—水饱和气体从汽液分离段上部侧面引出，经冷凝后再汽液分离后得到的液相即为粗产品碳酸二甲酯，不凝性的气体经循环处理增压后重新作为原料CO使用。汽液分离段中液相—固相及少量溶解在液相中的气体则因密度增大从两管之间的环隙向下流动，从反应管下部进入反应管，完成液固相或液相介质的循环。在生产中损耗的催化剂，从催化剂补加口12补加，补加口仅在补加催化剂时打开。
实施例1采用本实用新型的附图所示反应器结构，反应管内管直径32mm，外管直径50mm，两管长度均为800mm，内管进口处装有气体分布器，分布器开孔孔径为1.5mm，开孔率40％；汽液分离段直径100mm，长度400mm。在该反应器中装入有液相氧化羰化合成碳酸二甲酯专用催化剂100g，用泵加入甲醇800g，启动压缩机通CO维持系统压力1.2Mpa左右，往反应器加热盘管内通入0.3Mpa低压蒸汽使反应液升至120℃，调整系统压力稳定在范围2.0Mpa，通入O2开始反应，保持O2含量3％，尾气空速350～600hr-1。在气体冷凝器后的分离器中收集粗产品碳酸二甲酯，分离后的CO气体脱掉CO2后再回收循环使用，一小时后，系统进入稳定状态，在分离器中得到的粗产品组成为甲醇75.0％，碳酸二甲酯16.0％，水9.0％，其它有机副产物总量小于0.05％。该反应器运行8小时后，催化剂产率为1.02Kg.DMC/Kg.Cat.h，运行96小时后，催化剂产率为0.57Kg.DMC/Kg.Cat.h，运行240小时后，催化剂产率为0.57Kg.DMC/Kg.Cat.h。
实施例2采用本实用新型的附图所示反应器结构，反应管内管直径400mm，外管直径500mm，内管长度10800mm，外管长度12000mm，内管进口处装有气体分布器，分布器开孔孔径为2.5mm，开孔率60％；汽液分离段直径1600mm，长度4000mm。在该反应器中装入有液相氧化羰化合成碳酸二甲酯专用催化剂200Kg，用泵加入甲醇1600Kg，往反应器加热盘管内通入0.3Mpa低压蒸汽使反应液升至120℃，调整系统压力稳定在范围1.8～2.5Mpa，通入CO/O2开始反应，保持O2含量3.5％，尾气空速范围350～550hr-1。在气体冷凝器后的分离器中收集粗产品碳酸二甲酯，分离后的CO气体脱掉CO2后再回收循环使用，2.5小时后，系统进入稳定状态，在分离器中得到的粗产品组成为甲醇73.8％，碳酸二甲酯17.10％，水8.9％，其它有机副产物总量小于0.05％。该反应器运行8小时后，催化剂产率为Kg.DMC/Kg.Cat.h，运行96小时后，催化剂产率为0.66Kg.DMC/Kg.Cat.h，运行240小时后，催化剂产率为0.59Kg.DMC/Kg.Cat.h。
实施例3采用本实用新型的附图所示反应器结构，反应管内管直径400mm，外管直径500mm，内管长度10800mm，外管长度12000mm，内管进口处装有气体分布器，分布器开孔孔径为2.5mm，开孔率60％；汽液分离段直径1600mm，长度4000mm。在该反应器中装入有液相氧化羰化合成碳酸二甲酯专用催化剂200Kg，用泵加入甲醇1600Kg，往反应器加热盘管内通入0.3Mpa低压蒸汽使反应液升至120℃，调整系统压力稳定在1.8～2.5Mpa，通入CO/CO2/O2开始反应，其中CO2含量12.6％。保持O2含量3.5％，尾气空速范围350～550hr-1。在气体冷凝器后的分离器中收集粗产品碳酸二甲酯，分离后的CO气体脱掉CO2后再回收循环使用，2.5小时后，系统进入稳定状态，在分离器中得到的粗产品组成为甲醇75.10％，碳酸二甲酯15.20％，水9.70％，其它有机副产物总量小于0.05％。该反应器运行8小时后，催化剂产率为0.680Kg.DMC/Kg.Cat.h，运行96小时后，催化剂产率为0.55Kg.DMC/Kg.Cat.h，运行240小时后，催化剂产率为0.54Kg.DMC/Kg.Cat.h。
权利要求1.液相氧化羰化合成碳酸二甲酯专用内循环反应器，主要由管式反应器和与之相连的回流管组成，其特征在于，反应管与回流管同轴套置，内管为反应管，内管和外管之间的间隙为回流管，两管的上段扩大管为汽液分离段；两同轴管外管上端和汽液分离段底部相连，下端设有原料进口和放料口，汽液分离段有气体出口。
2.根据权利要求1所述之液相氧化羰化合成碳酸二甲酯专用内循环反应器，反应管下端入口设有气体分布器和催化剂补加口。
专利摘要本实用新型公开了一种液相氧化羰化合成碳酸二甲酯专用内循环反应器，主要由管式反应器和与之相连的回流管组成，其特征在于，反应管与回流管同轴套置，内管为反应管，内管和外管之间的间隙为回流管，两管的上段扩大管为汽液分离段；两同轴管外管上端和汽液分离段底部相连。与现有技术相比，具有反应器结构简单，易于加工安装，占地省，传质和传热好，反应效率高，温度控制便捷，生产能耗低的优点。
文档编号C07C69/96GK2685336SQ20032010443
公开日2005年3月16日 申请日期2003年12月17日 优先权日2003年12月17日
发明者王学再, 陈鹏, 刘芃, 王国斌 申请人:西南化工研究设计院