专利名称：液相氧化羰化合成碳酸二甲酯的多管循环反应器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种由液相甲醇CH3OH、气相CO、O2及催化剂(含助催化剂)存在的条件下，进行气液固三相反应的多管反应器。
以甲醇CH3OH和CO、O2为原料在催化剂存在条件下制备碳酸二甲酯用管式反应器，意大利Enlchem公司曾申请了欧洲专利，其专利号为EP0460735A2，该专利反应器由一根反应管和一根回流管组成，在实际生产中存在气体流量受到限制，气泡大导致气-液-固接触不充分，反应效率低、不便于放大等问题，在反应管总截面积一定时，当反应需要加热或降温时，一根反应管由于总截面积过大，加热或降温效果不好。
本发明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多管循环反应器，该反应器的气体流量范围宽，气-液-固接触充分，反应效率高，便于加工安装、加热或降温效果好。
本发明的液相氧化羰化合成碳酸二甲酯的多管循环反应器，包括平行垂直的反应管和回流管，及它们上端连通反应管和回流管的分离段，在它们下端连通反应管和回流管的回流分布管，反应管和回流管外均设有加热或冷却夹套或保温层，反应管下部有反应原料和催化剂进口，回流管下部有放料口，分离段有气体出口，其特点是反应管有n根，n为大于等于2的正整数。回流管的截面积为反应管截面积总和的30-100％。每根反应管内每1000-5000mm距离设置一个多孔分布器，分布器的直径与反应管相匹配，分布器开孔直径2-20mm，开孔率50-95％，分离段的截面积是反应管各截面积总和的2-10倍，内设气液分离挡板。该反应器可采用普通碳钢或不锈钢内衬耐蚀高聚物材料或搪瓷，或者全部用钛材制成。
图1是本发明的多管循环反应器的结构示图。
图中所示的多管循环反应器由平行垂直的2根反应管1和1根回流管3构成，反应管1上端与分离段6下端侧部管道相连，回流管3上端与分离段6底部接口相连，分离段6上端侧部有一接口10，回流管3下部通过回流分布管5与反应管1底部相连、反应管1和回流管3外分别设夹套2、4，用于加热或冷却，反应管1底部有原料进口7和侧线接口8，回流管下部有放料口9。每根反应管内水平装着3个分布器15。
当反应体系的介质甲醇、CO、O2和催化剂由反应管1下中部进料口7或8进入反应管通过分布器15进入，反应时气体带着液-固介质上升，到分离段6，因分离段6的截面积是反应管截面积总和的2-10倍，介质发生重力沉降自然分离。分离的气体为饱和气体，从分离段6中上部的侧接口10出，经冷凝其中可凝性气体，再经过一个气液分离器得粗产品碳酸二甲酯。其中不凝性气体经循环加压后再从反应管底部侧接口8进入，从而形成气体循环，而分离段6中液固相或液相介质及少量未分离出的气体则因密度增大而进入回流管3向下流动，通过回流分布管5经反应管下部进入反应管，从而实现了液-固相或液相介质的循环，其介质中的液相主体包括未反应的液相原料和生成产物，因汽化液相总量减少，为使反应连续进行。则从反应管1底部连续补入，该反应器投料初时，固体或液体催化剂可从加料口一次性加入，也可与原料混合后从反应管底部连续补入，而催化剂失活后，又可从回流管3下部的放料口9放出，同时新的催化剂又随原料液一起补入，从而保证了反应的连续稳定地进行。
实施例1采用本发明的附图所示反应器结构，其反应器的2根反应管和1根回流管的直径均为150mm，长度3000mm、体积～50升，反应管1内相隔1500mm水平安装一块分布器、每根反应管内装3块分布器、分布器开孔孔径4mm，开孔率60％，分离段的直径500mm，为2根反应管截面积和的5．5倍。在该反应器中装入工业级氧化亚铜8kg，用泵加入甲醇120kg，启动压缩机压入CO气体，氧气，保持O2含量6％，总压2．5MPa，向反应管夹套通入蒸汽加热反应液至120℃，反应开始，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+O2混合气再进入反应管气体入口循环使用，半小时后，系统进入稳定状态，在分离所得的粗产品中碳酸二甲酯(DMC)含量为19．2％、甲醇为76．8％、水4．0％，其它有机副产物总量小于0．05％，该反应器运行16小时后，催化剂产率为0．62kgDMC／kg、Cat、h，运行96小时后，催化剂产率为0．52kgDMC／kg、Cat、h，运行200小时后，产率为0．45kgDMC／kg、Cat、h。
在液相氧化羰化合成碳酸二甲酯生产中，采用本发明的多管循环反应器具有如下优点1、在反应床总体积相同的情况下，多管循环反应器在生产中比单管反应器操作弹性大。热量的加入和取出更加容易。
2、单管反应器由于反应床体积大，气体介质分布不均，而多管循环反应器反应介质从各自反应管底部进入，进行一次分布，在反应管内分布器进行二次分布，介质分布效果好。分布器能将气泡破碎成小气泡，大大强化了非均相反应的传质过程，使反应的单程转化率大幅度提高。反应器的效率大大提高。
3、用本发明的多管循环反应器，可采用循环连续工艺流程，产物以气相从反应器顶部连续采出，较釜式反应器可大大减小介质的腐蚀区域，节约投资，便于操作。
4、本发明的多管循环反应器的结构形式，便于加工安装，能适用于均相及非均相合成反应，用途广泛。
权利要求
1.一种液相氧化羰化合成碳酸二甲酯的多管循环反应器，包括平行垂直的反应管(1)和回流管(3)，在它们上端连通反应管和回流管的分离段(6)，在它们下端连通反应管和回流管回流分布管(5)，反应管与回流管外均设有加热或冷却夹套或保温层，反应管下部有反应原料、催化剂及气体进口(7)、(8)、回流管下部有放料口(9)，分离段(6)有气体出口(10)，其特征是反应管有n根，n为大于等于2的正整数。
2.如权利要求1所述的多管循环反应器，其特征是回流管(3)截面积为各反应管(1)截面总和的30-100％。
3.如权利要求1所述的多管循环反应器，其特征是在每根反应管中每1000-5000设置一个多孔分布器(15)。
4.如权利要求3所述的多管循环反应器，其特征是多孔分布器(15)的直径与反应管(1)相匹配，分布器的开孔孔径2-20mm，开孔率50-95％。
5.如权利要求1所述的多管循环反应器，其特征是分离段(6)的截面积是各反应管(1)截面积总和的2-10倍，内设气液分离挡板。
全文摘要
液相氧化羰化合成碳酸二甲酯的多管循环反应器,包括平行垂直的2根或2根以上的反应管(1)和1根回流管(3)、分离段(6)、回流分布管(5)。反应管与分离段下端侧相连,回流管与分离段底部相连,回流管下部通过回流分布管(5)与反应管底部相连,反应管和回流管外均设加热或冷却夹套,反应管下部有原料进口(7)、(8),回流管底部有放料口(9),分离段有气体出口(10)、反应管内每1000—5000mm,有一个分布器(15)、回流管(3)的截面积是各反应管(1)截面积总和的30—100%,分离段(6)的截面积是各反应管截面总和的2—10倍。本反应器操作弹性大、传质好、效率高,也适用于其他均相及非均相合成反应。
文档编号C07C69/00GK1204644SQ98113628
公开日1999年1月13日 申请日期1998年7月9日 优先权日1998年7月9日
发明者向兴源, 李光兴, 王克洪, 杨晓利, 向华 申请人:湖北齐跃化工股份有限公司, 华中理工大学