一種利用旋流分離制備無水過氧有機羧酸溶液的裝置制造方法及圖紙

本實用新型專利技術公開了一種利用旋流分離制備無水過氧有機羧酸溶液的裝置，主要由反應器（31）、精餾塔（32）、冷凝器（33）、分水器（34）、旋流分離器（35）、回流罐（36）和回流泵（37）組成，帶精餾塔的攪拌反應釜中用過氧化氫氧化含有有機羧酸和有機溶劑的混合溶液，同時通過共沸精餾的方式將過氧化氫溶液中帶入的水和反應過程產生的水從塔頂蒸餾出來，從塔釜得到含有機溶劑的過氧有機羧酸溶液，其特征在于共沸精餾脫水，塔頂氣相共沸物經冷凝器冷凝后，沉降分離槽分離出游離水，進入裝有旋流分離器脫去共沸溶劑中的飽和水，返回精餾塔。本實用新型專利技術使用旋流分離器，減少精餾時間，從原來一次反應需要18?24小時降到5?6小時，同時也節省了大量的蒸汽消耗，生產一噸己內酯在制備過氧有機羧酸時只需消耗蒸汽7?8噸，節省蒸汽達到30%，同時也降低冷卻水的消耗20%以上。

Device for preparing anhydrous peroxy organic carboxylic acid solution by cyclone separation

The utility model discloses a device using hydrocyclone for preparing anhydrous organic carboxylic acid peroxide solution, mainly composed of a reactor (31), (32), distillation condenser (33) and (34) water separator, cyclone separator (35), reflux tank (36) and (37), reflux pump a mixed solution containing organic acid and organic solvent with hydrogen peroxide oxidation reaction kettle with stirring in the distillation column, at the same time by azeotropic distillation method will produce water and into the reaction process of hydrogen peroxide solution in distilled water from the top of the tower, containing dissolved organic carboxylic acid peroxide machine solution from the reactor, which is characterized in that the total azeotropic distillation dehydration tower gas azeotrope by condenser after sedimentation separating tank for free water, entering a cyclone separator off eutectic water boiling solvent, return distillation tower. The utility model has the advantages of cyclone separator, reduce the distillation time, from the original one reaction requires 18 24 hours down to 5 6 hours, but also save the consumption of a large number of steam, the production of one ton of caprolactone in the preparation of peroxy organic carboxylic acid only when the steam consumption of 7 8 tons, saving steam reached 30%, at the same time more than 20% also reduced consumption of cooling water.

【技術實現步驟摘要】
一種利用旋流分離制備無水過氧有機羧酸溶液的裝置
本專利技術屬于化工
，涉及一種制備無水過氧有機羧酸的裝置，特別是涉及一種利用旋流分離制備無水過氧有機羧酸的裝置。
技術介紹
ε-己內酯（ε-CL)是一種用途廣泛的化學中間品，主要作為高性能聚合物材料的單體使用。ε-己內酯自聚制得聚己內酯（PCL），PCL有良好的熱塑性和成型加工性，可制成各種用途的環保塑料制品，也可制成可降解的生物醫用材料；ε-己內酯在多元醇的引發下得到聚己內酯多元醇，聚己內酯多元醇與二異氰酸酯反應可以制備高性能材料聚己內酯型聚氨酯，作為特種的聚氨酯廣泛應用在合成革、汽車涂料、鞋底料以及膠黏劑等領域；ε-己內酯與其他單體如丙交酯或乙交酯共聚得到的共聚物同樣是重要的生物高分子材料，可作為手術縫合線、生物降解塑料袋等。ε-己內酯單體的生產技術目前被國外少數幾家企業所壟斷，國內僅有一家ε-己內酯單體的工業生產裝置。ε-己內酯的合成工藝分為環己酮和非環己酮路線。環己酮路線又分為過氧酸氧化法、雙氧水氧化法和氧氣/空氣氧化法等。環己酮路線技術進展如下：1967年，美國聯合碳化物公司采用過氧乙酸氧化環己酮合成ε-己內酯。以環己酮為原料，無水過氧乙酸的丙酮或者乙酸乙酯溶液為氧化劑，ε-己內酯收率可達到90%，可實現工業化生產。2005年，日本大賽璐采用過氧乙酸氧化路線實現了ε-己內酯的工業化生產。2011年，湖南大學提出了雙氧水-醋酸酐路線，在催化劑作用下，雙氧水與醋酸酐反應制備過氧乙酸，再滴加入環己酮溶液中，環己酮轉換率為92.5%，分離收率為67.7%。2012年，中石化巴陵石化提出了雙氧水-丙酸路線，以丙酸為溶劑，加入雙氧水制備過氧丙酸，過氧丙酸氧化環己酮制得ε-己內酯。該技術在安全上有待完善，沒有工業化。2013年，江蘇飛翔化工股份有限公司與中山大學合作，以鎂或錫卟啉配合物為催化劑，在酯類溶劑中，通過空氣或者氧氣與苯甲醛反應，環己酮的轉化率和ε-己內酯的產率均大于95%，但副產的苯甲酸與己內酯難以分離。環己酮與過羧酸的反應，原料中強酸、水和雙氧水的含量都與ε-己內酯收率有直接關系。在這些物質的存在下，ε-己內酯會因其水解、自聚或低聚而生成ε-羥基己酸、ε-酰氧基己酸、己二酸和聚己內酯等物質，從而降低ε-己內酯的收率和增加ε-己內酯分離純化的難度。因此，要想高效率制備純凈的ε-己內酯，必需控制原料中這些物質的含量。在用雙氧水間接法制備ε-己內酯過程中，首先是制備過氧羧酸，由于雙氧水含有大量的水，同時在制備過程中也生成水，因而過氧羧酸溶液中含有大量的水，為了降低對環己酮氧化反應的影響，要求制備的過氧羧酸溶液不含水，一般選擇加入有機溶劑通過共沸精餾方式脫去過氧羧酸溶液中的水分，但由于共沸精餾過程，蒸發出的共沸溶劑與水有一定相容性，一般飽和水重量含量達到2-3%，這樣在制備無水過氧羧酸溶液時，精餾分離的回流比很高，產品能耗很高，制備一噸ε-己內酯產品，在制備無水過氧羧酸過程中需要消耗蒸汽達到10噸以上，同時也消耗大量的循環冷卻水。不僅如此，而且為了通過共沸精餾除去過氧羧酸溶液中的水分，需要的精餾時間很長，一般一次間歇反應需要精餾時間24小時，這樣嚴重地降低了裝置的生產能力。
技術實現思路
本專利技術目的是專利技術一種高效脫去過氧有機羧酸溶液中水分的方法，通過共沸精餾與旋流分離組合技術脫除過氧羧酸中的水分。實現本專利技術目的的技術方案：一種利用旋流分離制備無水過氧有機羧酸溶液的裝置，主要由反應器（31）、精餾塔（32）、冷凝器（33）、分水器（34）、旋液2分離器（35）、回流罐（36）和回流泵（37）組成，反應器帶有攪拌器，在反應器上接有有機羧酸及溶劑和催化劑進料管（1）、過氧化氫進料管（2）、氮氣進口管（3），上部還接有氣相出口管與精餾塔進料口相連，反應器底部接有出料管，反應器外帶夾套；精餾塔的進料口在塔的中下部與反應器相連，項部氣相出口與冷凝器進料口連接，塔釜物料出口與反應器連接，使塔釜物料返回到反應器中；冷凝器液相物料出口與分水器進口相連，分水器上部物料出口與旋流分離器進口相連，分水器底部接有廢水出口管；旋流分離器上部物料出口與回流罐連接，旋流分離器底部接有廢水排放管；回流罐出口與回流泵進口連接，回流泵的出口與精餾塔上部連接。反應器底部出料管分為兩支，一支直接與環己酮氧化反應器相連，另一支與事故罐連接。反應器頂部設有反應器放空管（4）。分水器頂部設有分水器放空管（21）。反應器夾套是用蒸汽加熱。旋流分離器工作原理：是靠兩種液體的密度差,切向進入旋流分離管，在旋流分離管內兩相液體高速旋轉，產生離心力，由于油水相所承受的離心力相差很大，從而使油相從管中心上浮，水相沿管內壁下沉，實現油水超重力快速分離，從而達到高效脫凈共沸溶劑中水的目的，它適用于密度差大于0.06g/cm3的油水分離。旋流分離器主要由分離錐、尾管和溢流口等部分組成。物料在一定的壓力作用下從進水口沿切線方向進入旋流分離管的內部進行高速旋轉，經分離錐后因流道截面的改變，使液流增速并形成螺旋流態，當流體進入尾錐后因流道截面的進一步縮小，旋流速度繼續增加，在分離器內部形成了一個穩定的離心力場，油滴在錐管的中心區聚結成油芯，從溢流口排出。在本專利技術中，在旋流分離器后還可以增加聚結分離器，繼續對共沸溶劑進行脫水。一種制備無水羧酸溶液的方法，在催化劑存在下，于帶精餾塔的攪拌反應釜中用過氧化氫氧化含有有機羧酸和有機溶劑的混合溶液，同時通過共沸精餾的方式將過氧化氫溶液中帶入的水和反應過程產生的水從塔頂蒸餾出來，從塔釜得到含有機溶劑的過氧羧酸溶液，其特征在于共沸精餾脫水，塔頂氣相共沸物經冷凝器冷凝后，沉降分離槽分離出游離水，進入旋液分離器脫去共沸溶劑中的溶解水，返回精餾塔。其中的催化劑是指正硼酸、偏硼酸、酸性陽離子交換樹脂、全氟磺酸樹脂、分子篩、固載硫酸、固載磷酸或固載硼酸，特別優選雙磺酸基聚苯乙烯樹脂。所述的雙磺酸基聚苯乙烯陽離子樹脂具有如下結構式：制備方法：首先將聚苯乙烯樹脂與濃硫酸反應，生成單磺酸基聚苯乙烯樹脂，再與發煙硫酸反應生成雙磺酸基聚苯乙烯樹脂，在160℃下分離出聚苯乙烯樹脂得到雙磺酸基聚苯乙烯樹脂。這種雙磺酸基聚苯乙烯樹脂具有高的反應活性和熱穩定性，在170-190℃不會分解，比單磺酸基聚苯乙烯樹脂的穩定性好，同時也比全氟或全氯的磺酸型聚苯乙烯樹脂的反應活性和穩定性好。其中催化劑與過氧化氫的質量比為0.01～1，優選0.1～0.5。其中有機羧酸是乙酸和/或丙酸。其中有機溶劑是乙酸乙酯、乙酸丙酯、乙酸異丙酯、乙酸丁酯、乙酸異丁酯、乙酸仲丁酯、乙酸叔丁酯、丙酸乙酯、丙酸丙酯、丙酸異丙酯、丁酸乙酯、異丁酸乙酯中的一種或多種，優選乙酸乙酯和丙酸乙酯。其中有機溶劑與有機羧酸的質量比為0.1～10，優選0.25～4。其中過氧化氫與有機羧酸的摩爾比為0.1～1，優選0.2～0.6。其中從塔頂餾出的共沸物中的水排出系統，有機溶劑回流至塔中。其中的催化劑為固體酸時，固體酸留在反應釜內，從釜中引出的過氧羧酸溶液中不含固體酸催化劑。其中的催化劑為雙磺酸基聚苯乙烯樹脂時，雙磺酸基聚苯乙烯樹脂留在反應釜內，從釜中引出的過氧羧酸溶液中不含固體酸催化劑。其中過氧羧酸制備的反應溫度為10～90℃，優選30～70℃。其中過本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種利用旋流分離制備無水過氧有機羧酸溶液的裝置，主要由反應器（31）、精餾塔（32）、冷凝器（33）、分水器（34）、旋流分離器（35）、回流罐（36）和回流泵（37）組成，反應器帶有攪拌器，在反應器上接有有機羧酸及溶劑和催化劑進料管（1）、過氧化氫進料管（2）、氮氣進口管（3），上部還接有氣相出口管與精餾塔進料口相連，反應器底部接有出料管，反應器外帶夾套；精餾塔的進料口在塔的中下部與反應器相連，項部氣相出口與冷凝器進料口連接，塔釜物料出口與反應器連接，使塔釜物料返回到反應器中；冷凝器液相物料出口與分水器進口相連，分水器上部物料出口與旋流分離器進口管相連，分水器底部接有廢水出口管；旋流分離器上部油相物料出口與回流罐連接，回流罐出口與回流泵進口連接，回流泵的出口與精餾塔上部連接。

【技術特征摘要】
1.一種利用旋流分離制備無水過氧有機羧酸溶液的裝置，主要由反應器（31）、精餾塔（32）、冷凝器（33）、分水器（34）、旋流分離器（35）、回流罐（36）和回流泵（37）組成，反應器帶有攪拌器，在反應器上接有有機羧酸及溶劑和催化劑進料管（1）、過氧化氫進料管（2）、氮氣進口管（3），上部還接有氣相出口管與精餾塔進料口相連，反應器底部接有出料管，反應器外帶夾套；精餾塔的進料口在塔的中下部與反應器相連，項部氣相出口與冷凝器進料口連接，塔釜物料出口與反應器連接，使塔釜物料返回到反應器中；冷凝器液相物料出口與分水器進口相連，分水器上部物料出口與旋流分離器進口管相連，分水器底部接有廢水出口管；旋流分離器上部油相物料出口與回流罐連接，回流罐出口與回流泵進口連接，回流泵的出口與精餾塔上部連...

【專利技術屬性】
技術研發人員：王函宇，王國兵，張光旭，李韶峰，
申請(專利權)人：湖南聚仁化工新材料科技有限公司，
類型：新型
國別省市：湖南,43