一种4，4‑二甲基‑1，3‑二氧六环的合成装置

摘要

本发明涉及到一种4，4‑二甲基‑1，3‑二氧六环的合成装置，包括设有压力检测口和水相出口的立式反应器，反应器内自上而下依次设有第一缓冲区、填料区和第二缓冲区；填料区包括自上而下依次间隔设置的上、中、下填料区；各填料区均包括连接在反应器内壁上的上、下支撑板和填充在其间的填料，各填料区的下方均设有进料分布器，第一缓冲区在反应器的侧壁上设有油相出口，第一缓冲区内还设有用于检测第一缓冲区内液位的第一液位计；所述第二缓冲区内设有用于检测第二缓冲区内液位的第二液位计；并且，对应于各缓冲区和各进料分布器，在所述反应器的侧壁上均设有温度计管口。本装置使反应物料在反应器内逆流接触，反应转化率高、反应彻底，副产物少。

权利要求

1.一种4，4-二甲基-1，3-二氧六环的合成装置，包括立式反应器，其特征在于所述反应器的顶部设有压力检测口，反应器的底部设有水相出口；所述反应器内自上而下依次设有第一缓冲区、填料区和第二缓冲区；

所述填料区包括自上而下依次间隔设置的上填料区、中间填料区和下填料区；各填料区均包括上支撑板和下支撑板以及填充在上、下支撑板之间的填料，所述上、下支撑板均为镂空结构并连接在所述立式反应器的内壁上；

所述上填料区和中间填料区之间设有上进料分布器，上进料分布器连接反应器侧壁上的上进料口，所述上进料口为磷酸水相入口；下填料区的下方设有下进料分布器，下进料分布器连接反应器侧壁上的异丁烯入口，中间填料区和下填料区之间设有中进料分布器，所述中进料分布器连接反应器侧壁上的中进料口；

对应于第一缓冲区在所述反应器的侧壁上设有油相出口，第一缓冲区内还设有用于检测第一缓冲区内液位的第一液位计；

所述第二缓冲区内设有用于检测第二缓冲区内液位的第二液位计；

并且，对应于各缓冲区和各进料分布器，在所述反应器的侧壁上均设有温度计管口；

所述中间填料区有两个，分别为位于上方的第一中间填料区和位于下方的第二中间填料区，所述中进料分布器和所述中进料口均有两个，分别为位于第一中间填料区和第二中间填料区之间的用于连接第一中进料口的第一中进料分布器、位于第二中间填料区和所述下填料区之间的用于连接第二中进料口的第二中进料分布器；

所述第一中进料口为甲醛入口，所述第二中进料口为叔丁醇入口。

2.根据权利要求1所述的合成装置，其特征在于所述上填料区的高度占总填料高度的5

20%，所述第一中间填料区的高度占总填料高度的3 7%，所述第二中间填料区的高度占总~ ~填料高度的3 7%，所述下填料区的高度占总填料区高度的66 89%；各填料区的高度之和即~ ~为总填料高度，所述总填料高度以异丁烯物料在反应器内停留0.5 2小时为准。

~

3.根据权利要求2所述的合成装置，其特征在于所述第二中间填料区分为两段，两段之间设有换热器。

4.根据权利要求1至3任一权利要求所述的合成装置，其特征在于所述下填料区分为两段，两段之间设有换热器。

5.根据权利要求4所述的合成装置，其特征在于对应于各填料区在所述反应器的外壁上均设有夹套换热器。

6.根据权利要求5所述的合成装置，其特征在于所述第二中间填料区分为两段，两段间隔设置。

7.根据权利要求5所述的合成装置，其特征在于各进料分布器包括环形管，环形管的入口连接进料管，所述环形管的中心孔内设有多根与所述环形管相连通的连接管，所述环形管和各所述连接管上均布有多个物料出口。

说明书

一种4，4-二甲基-1，3-二氧六环的合成装置

技术领域

[0001] 本发明涉及到化工装置，具体指一种4，4-二甲基-1，3-二氧六环的合成装置。

背景技术

[0002] 异戊二烯是一种重要的化工原料，可从裂解碳五馏分中分离得到，也可通过化学合成获得。

[0003] 合成异戊二烯的方法主要有两种：一是脱氢法，即以异戊烷或异戊烯为原料通过催化脱氢生成异戊二烯。有异戊烷两步脱氢方法和一步脱氢法。另一是烯醛法，即以异丁烯或含有异丁烯的碳四馏分或叔丁醇、甲醛为原料，先合成中间体4，4-二甲基-1，3-二氧六环，简称DMD，然后DMD分解获得异戊二烯。烯醛法又分气相烯醛法和液相烯醛法。气相稀醛法是采用杂多酸催化剂，气态异丁烯与甲醛通过催化剂床层反应生成中间体DMD，然后将中间体分离出来，分解获得异戊二烯。液相法是碳四馏分、叔丁醇与甲醛在强酸水溶液中反应生成中间体DMD，然后将中间体DMD在强酸水溶液中分解获得异戊二烯。

[0004] 液相法所使用的反应器主要有带搅拌的釜式反应器、列管式反应器和中空内加盘管式；这两种形式所共同的特点都是顺流操作，即各物料在反应器中同向流动，通常是由反应器底部向顶部流动，也有的从顶部向底部流动。然而，由于反应器中的水相物料与油相物料的密度不同，两相物料在反应器中的流动速度是不同的：当从底部向顶部流动时，油相流动比水相快，从而油相在反应器中的实际停留时间要短于水相停留时间；反过来，当从顶部向底部流动时，水相流动比油相流动快，油相在反应器中的实际停留时间要长于水相停留时间。并且，这种油相与水相在反应器中的停留时间，是不受操作控制的，导致反应不完全、副产高、产物收率低，反应结果不理想。

发明内容

[0005] 本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的现状提供一种反应转化率高、反应更彻底的异戊二烯中间体4，4-二甲基-1，3-二氧六环的合成装置。

[0006] 本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：该4，4-二甲基-1，3-二氧六环的合成装置，包括立式反应器，其特征在于所述反应器的顶部设有压力检测口，反应器的底部设有水相出口；所述反应器内自上而下依次设有第一缓冲区、填料区和第二缓冲区；

[0007] 所述填料区包括自上而下依次间隔设置的上填料区、中间填料区和下填料区；各填料区均包括上支撑板和下支撑板以及填充在上、下支撑板之间的填料，所述上、下支撑板均为镂空结构并连接在所述立式反应器的内壁上；

[0008] 所述上填料区和中间填料区之间设有上进料分布器，上进料分布器连接反应器侧壁上的上进料口，下填料区的下方设有下进料分布器，下进料分布器连接反应器侧壁上的异丁烯入口，中间填料区和下填料区之间设有中进料分布器，所述中进料分布器连接反应器侧壁上的中进料口；

[0009] 对应于第一缓冲区在所述反应器的侧壁上设有油相出口，第一缓冲区内还设有用于检测第一缓冲区内液位的第一液位计；

[0010] 所述反应器的底部设有水相出口，设有用于检测第二缓冲区内液位的第二液位计；

[0011] 并且，对应于各缓冲区和各进料分布器，在所述反应器的侧壁上均设有温度计管口。

[0012] 该方案中，上进料口可以作为磷酸溶液进料口，或者磷酸和甲醛混合溶液的进料口；所述中进料口可以作为叔丁醇和甲醛混合溶液的进料口，或者单独作为叔丁醇的进料口。

[0013] 较好的，所述上填料区的高度占总填料高度的5～20％，所述中间填料区的高度占总填料高度的6～14％，所述下填料区的高度占总填料区高度的66～89％；各填料区的高度之和即为总填料高度，所述总填料高度以异丁烯物料在反应器内停留0.5～2小时为准。

[0014] 作为改进，所述中间填料区有两个，分别为位于上方的第一中间填料区和位于下方的第二中间填料区，所述中进料分布器和所述中进料口均有两个，分别为位于上填料区和第一中间填料区之间的用于连接第一中进料口的第一中进料分布器、位于第一中间填料区和第二中间填料区之间的用于连接第二中进料口的第二中进料分布器。

[0015] 该方案中，上进料口可以作为磷酸溶液进料口，第一中进料口可以作为甲醛的进料口，第二进料口可以作为叔丁醇的进料口。或者，根据生产的实际情况，在反应有波动时，可以通过调节甲醛的入口来调整反应情况。例如，当第二缓冲区内甲醛含量过高时，可以将甲醛调整到从上进料口进料，当第二缓冲区内甲醛含量过低时，可以将甲醛调整到从第二中进料口进料。

[0016] 上述方案中，较好的，所述上填料区的高度占总填料高度的5～20％，所述第一中间填料区的高度占总填料高度的3～7％，所述第二中间填料区的高度占总填料高度的3～7％，所述下填料区的高度占总填料区高度的66～89％；各填料区的高度之和即为总填料高度，所述总填料高度以异丁烯物料在反应器内停留0.5～2小时为准。

[0017] 为了能够及时移除反应热，方便控制反应器内反应温度，所述第二中间填料区可以分为两段，两段之间设有换热器。

[0018] 进一步地，所述下填料区也可以分为两段，两段之间设有换热器。

[0019] 或者，将所述下填料区分为两段，两段间隔设置。

[0020] 进一步地，对应于各填料区在所述反应器的外壁上均设有夹套换热器，该结构也能够很好地控制反应温度。

[0021] 作为上述设置夹套换热器的方案，所述第二中间填料区可以分为两段，两段间隔设置。

[0022] 上述各方案中，各物料分布器可以根据需要选用现有技术中的任意一种，较好的，所述物料分布器包括环形管，环形管的入口连接进料管，所述环形管的中心孔内设有多根与所述环形管相连通的连接管，所述环形管和各所述连接管上均布有多个开孔作物料出口。

[0023] 上述各方案中所使用的填料可以选用常规精馏塔用填料，既可是规整填料，也可是散堆填料；考虑到反应过程中易形成污垢导致堆料堵塞的情况，优选散堆填料。

[0024] 反应器顶部还可以连接缓冲罐，以方便控制反应器内压力。

[0025] 与现有技术相比，本发明所提供的合成装置使各反应物料分开进料，磷酸溶液和甲醛溶液等水相物料从反应器上部加入，向反应器底部流动；有机相异丁烯从反应器下部加入，向反应器顶部流动；从中部加入的叔丁醇与水相和有机相均可互溶，在反应器内部分上行、部分下行，分别向两相分配；两相逆流接触，反应充分，生成中间体DMD，中间体收率高，反应容易控制，副产物少。

附图说明

[0026] 图1为本发明实施例1的示意图；

[0027] 图2为本发明实施例1中物料分布器的俯视示意图；

[0028] 图3为图2的正视图。

[0029] 图4为本发明实施例2的示意图。

[0030] 图5为本发明实施例3的示意图。

[0031] 图6为本发明实施例4的示意图。

具体实施方式

[0032] 以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。

[0033] 实施例1

[0034] 如图1至图3所示，该4，4-二甲基-1，3-二氧六环的合成装置包括：

[0035] 反应器1，为立式结构，其顶部设有气相出口11和两个压力检测口12，反应器的底部设有水相出口13。气相出口11连接用于恒定反应器内压力的缓冲罐14。也可以不设置气相出口和缓冲罐，通过第一缓冲区内的上部积存的气体来控制反应器内压力。

[0036] 反应器内自上而下依次设有第一缓冲区2、填料区和第二缓冲区4；其中，填料区包括上填料区31、中间填料区和下填料区33；而中间填料区又分为两段，包括位于上方的第一中间填料区321和位于下方的第二中间填料区322，其中第一中间填料区下方的第一中进料分布器连接甲醛入口，第二中间填料区下方的进料分布器连接叔丁醇入口。

[0037] 各填料区间隔设置，均包括上支撑板和下支撑板以及填充在上、下支撑板之间的填料，所述上、下支撑板均为镂空结构并连接在所述立式反应器的内壁上；

[0038] 对应于各填料区在其下方均设有进料分布器；其中靠近上填料区的上进料分布器51连接磷酸水相入口61，上进料分布器的开孔口朝下；位于下方的下进料分布器53连接异丁烯入口63，下进料分布器的开孔口朝上；第一中间填料区321下方的第一中进料分布器
521连接第一中进料口621即甲醛入口，第一中进料分布器521的开孔口朝下；第二中间填料区322下方的第二中进料分布器522连接第二中进料口622即叔丁醇入口，第二中进料分布器的开孔口朝下。也就是说，本发明中各进料分布器除了位于下方的下进料分布器的出口朝上外，其余的全部都出口朝向下方的填料区。

[0039] 本实施例中上填料区的高度占总填料高度的12％，第一中间填料区的高度占总填料高度的5％，第二中间填料区的高度占总填料高度的5％，下填料区的高度占总填料区高度的78％；各填料区的高度之和即为总填料高度，总填料高度以异丁烯物料在反应器内停留0.5～2小时为准。具体停留时间与异丁烯的流量有关。

[0040] 各物料分布器均包括位于反应器内的环形管63，环形管的入口连接进料管64，环形管的中心孔内设有多根与环形管相连通的连接管65，本实施例中的各连接管布置为十字型结构，环形管和各连接管上均布有多个物料出口66。各连接管也可以根据需要布置成星形或呈放射状布置。

[0041] 对应于第一缓冲区，在反应器的侧壁上设有油相出口21、第一缓冲区测温口22、设有用于检测第一缓冲区内液位的第一液位计口23。

[0042] 对应于第二缓冲区4，在反应器的侧壁上设有用于检测第二缓冲区内液位的第二液位计41和第二缓冲区测温口43。

[0043] 该反应器的工作原理描述如下：

[0044] 异丁烯从下进料分布器进入反应器内，上升；磷酸溶液、甲醛和叔丁醇分别从上进料分布器、第一中进料分布器和第二中进料分布器内进入，水相磷酸和甲醛向下流动，叔丁醇能同时溶于水相和油相异丁烯中，叔丁醇同时向上、向下流动，有机相异丁烯向上流动，水相和油相在反应器内逆流接触，在各填料区内充分接触反应；反应更彻底，反应后的液相下降至第二缓冲区；从水相出口排出；气相和油相上升，经由上填料区时，未反应的物料在上填料区内反应，生成DMD，与反应得到的油相一起进入第一缓冲区，油相从油相出口排出。气相从气相出口进入缓冲罐，用于调节并维持反应器内的压力恒定。

[0045] 第一缓冲区内的液位计用于监测第一缓冲区内的水相及油相分界界面，通过调节水相出口及油相出口的出料速度，控制两相界面位置，不使水相从油相出口溢出。第二缓冲区内的液位计用于监测第二缓冲区内的水相及油相分界界面，通过调节水相出口及油相出口的出料速度，控制两相界面位置，不使油相从水相出口流出。

[0046] 实施例2

[0047] 如图4所示，本实施例中的下填料区分为两段，即第一下填料段331和第二下填料段332，两段之间设有第一换热器333。

[0048] 位于下方的第二中间填料区分为，即第二中间填料区上段3221和第二中间填料区下端3222，两段之间设有第二换热器3223。

[0049] 其余内容与实施例1相同。

[0050] 本实施例将两个填料区段分为间隔设置的两部分，并且在两段之间设置换热器，能够及时移除反应热，反应更容易控制。

[0051] 实施例3

[0052] 如图5所示，对应于各填料区段，在反应器的外壁上间隔设有多个夹套换热器15，这些夹套换热器内流通有换热介质，用于调节反应温度和及时移除各填料区的反应热，从而保证反应的稳定进行。

[0053] 其余内容与实施例1相同。

[0054] 实施例4

[0055] 本实施例是在实施例2的基础上的改进。

[0056] 去掉实施例2中的换热器，对应于各填料段在反应器的外壁上间隔设有多个夹套换热器。如图6所示。