專利名稱：一種十一烯酸甲酯裂解制備反應(yīng)裝置及裂解工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本專利涉及一種使用蓖麻油酸甲酯為原料裂解制備十一烯酸甲酯的裂解反應(yīng)裝置及裂解工藝。
背景技術(shù)：
蓖麻油酸甲酯高溫裂解得到的庚醛和十一烯酸甲酯，是兩種重要的香料中間體。十一烯酸甲酯經(jīng)皂化、酸化處理后，可得到生產(chǎn)聚酰胺類工程塑料尼龍-11的重要原料十一烯酸。而尼龍-11是目前工業(yè)生產(chǎn)中不可替代的一種樹脂。因此，隨著社會(huì)生產(chǎn)的不斷發(fā)展，十一烯酸甲酯的市場(chǎng)需求日趨旺盛。目前，工業(yè)上多采用兩種裂解方法生產(chǎn)十一烯酸甲酯，一種是釜式鉛浴裂解技術(shù)，將蓖麻油酸甲酯和過熱水蒸氣混合物從進(jìn)料口進(jìn)入高溫的鉛液中受熱裂解，鉛在裂解過程中同時(shí)起著催化的作用，裂解完畢后從出料口出去冷卻，收集。該工藝的優(yōu)點(diǎn)是高溫鉛液傳熱快，裂解能在短時(shí)間內(nèi)完成；鉛液熱焓大，裂解過程中能夠維持溫度變化??；同時(shí)，鉛在裂解中起著催化劑的作用，無需另加催化劑。缺點(diǎn)是高溫的鉛液容易隨著裂解產(chǎn)物揮發(fā)出來，帶來嚴(yán)重的環(huán)境污染；同時(shí)傳統(tǒng)的長(zhǎng)方體的釜式裂解反應(yīng)裝置由于鉛液高度高，易造成裂解產(chǎn)物在鉛液里停留時(shí)間過長(zhǎng)而引起的深度裂解，結(jié)焦，產(chǎn)品得率低等問題。另一種裂解技術(shù)是采用電加熱方式取代鉛浴加熱進(jìn)行裂解，將蓖麻油酸甲酯、稀釋水及引發(fā)劑(催化劑)按比例分別由定量柱塞泵引入電加熱的不銹鋼反應(yīng)器內(nèi)，高溫下引發(fā)(催化)裂解，裂解完成后，產(chǎn)物經(jīng)冷凝器冷凝、收集。該工藝的采用電加熱的方式供熱，避免了因鉛揮發(fā)帶來的環(huán)境污染；但該工藝因存在著如何在較短時(shí)間內(nèi)有效地提供足夠的熱量，使反應(yīng)物達(dá)到預(yù)定的反應(yīng)溫度問題，同時(shí)也存在著引入引發(fā)劑所帶來的產(chǎn)物分離麻煩以及產(chǎn)物深度裂解和結(jié)焦等問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有由蓖麻油酸甲酯裂解制備i^一烯酸甲酯的方法和工藝存在的一系列問題，提供了一種十 一烯酸甲酯裂解制備反應(yīng)裝置及裂解工藝，本發(fā)明是在傳統(tǒng)的鉛浴裂解裝置和工藝基礎(chǔ)上，經(jīng)過改進(jìn)發(fā)展起來的。本發(fā)明所提供的一種十一烯酸甲酯裂解制備反應(yīng)裝置及工藝方案如下:該裂解裝置包括上部有水蒸氣輸送管和輸油管，其中輸油管通過一個(gè)閥門控制蓖麻油酸甲酯流速；輸送管下面連有一個(gè)文氏管，文氏管下部是進(jìn)料管和出料管，進(jìn)料管伸入橢圓體的碳鋼材質(zhì)鉛液容器內(nèi)部，鉛液容器內(nèi)有分配盤，外層包有電加熱保溫層。在出料管和冷凝器之間連接一個(gè)過濾裝置，防止少量的鉛揮發(fā)進(jìn)入冷凝器。與目前的鉛浴裂解裝置相比，本發(fā)明采用橢圓體容器來代替?zhèn)鹘y(tǒng)的長(zhǎng)方體容器盛裝鉛液，大大降低了鉛液高度，既減少產(chǎn)物在高溫鉛液中的停留時(shí)間，又減少鉛揮發(fā)。工作時(shí)，一定比例的過熱水蒸氣和蓖麻油酸甲酯按照一定速率通過在文氏管內(nèi)混合后，進(jìn)入進(jìn)料管，并沿著進(jìn)料管進(jìn)入下部高溫鉛液中，加熱裂解，裂解后，產(chǎn)物通過出料管出去，進(jìn)入過濾和冷卻裝置。利用上述十一烯酸甲酯裂解反應(yīng)裝置進(jìn)行蓖麻油酸甲酯裂解制備十一烯酸甲酯的工藝步驟如下:將蓖麻油酸甲酯和過熱水蒸氣(300°C )按1.5:1的質(zhì)量比，從輸送管進(jìn)入文氏管混合后，通過進(jìn)料管的上口按照一定流速沿著進(jìn)料管進(jìn)入鉛液內(nèi)部，鉛液溫度控制在5500C。原料在高溫鉛液里一邊受熱升溫，一邊上升通過分配盤后，均勻擴(kuò)散在鉛液里，并裂解。混合的水蒸氣一方面能夠使蓖麻油酸甲酯受熱均勻，避免局部過熱而產(chǎn)生分解、焦化現(xiàn)象；另一方面也起著稀釋作用，使蓖麻油酸甲酯均勻分散開來，最大限度接觸高溫鉛液，裂解完全。分配盤的作用主要也是促進(jìn)蓖麻油酸甲酯分散均勻，最大限度接觸高溫鉛液。通過輸油管上的閥門控制進(jìn)料速度，使反應(yīng)混合物在鉛液里裂解時(shí)間控制在I秒左右。裂解后的混合氣體，向上流向出料管，脫離鉛液。在出料管里，產(chǎn)物混合氣體通過一個(gè)過濾器，濾下可能帶走的少量揮發(fā)鉛，然后混合氣體進(jìn)入冷凝器冷卻，分餾。與目前的蓖麻油裂解制備i^一烯酸甲酯反應(yīng)裝置相比，本發(fā)明的技術(shù)效果體現(xiàn)在幾個(gè)方面:I)與傳統(tǒng)的長(zhǎng)方體釜式鉛浴裂解裝置相比，本發(fā)明裝置將鉛液盛裝在大容積的橢圓體容器中，在保證鉛液總量和加熱效果不變的前提下，大大減少鉛液的高度；本發(fā)明同時(shí)增加出料管的高度，使得反應(yīng)裝置從下至上溫度變化梯度增大，避免了裂解產(chǎn)物在鉛液及高溫區(qū)內(nèi)停留時(shí)間過長(zhǎng)而產(chǎn)生的深度裂解和結(jié)焦現(xiàn)象，同時(shí)也有效的減少了鉛液的揮發(fā)。2)在大容積的橢圓體容器中，鉛液和反應(yīng)混合物接觸面變大，使得反應(yīng)混合物能夠在短時(shí)間內(nèi)和鉛液充分混合，裂解速度和程度加大，使得裂解能夠在短時(shí)間內(nèi)完全進(jìn)行，減少了裂解產(chǎn)物在鉛液里停留時(shí)間，大大提高了產(chǎn)物的得率。3)與采用電加熱管式裂解裝置相比，本裝置不需要添加額外的裂解催化劑，減少了后面分離過程的工藝，工藝流程減少，生產(chǎn)時(shí)間周期縮短，投資成本降低。


:圖1為十一烯酸甲 酯裂解制備反應(yīng)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。其中1、過熱水蒸氣輸送管；2、輸油管；3、流量計(jì)；4、輸送泵；5、輸油控制閥；6、文氏管；7、進(jìn)料管；8、出料管；9、橢圓體鉛液容器；10、分配盤；11、鉛液；12、電加熱保溫層；
13、冷凝器。
具體實(shí)施方式
:以下參照附圖1對(duì)十一烯酸甲酯裂解制備反應(yīng)裝置具體實(shí)施方式
進(jìn)行說明:該裂解制備裝置包括上部水蒸氣輸送管1，輸油管2，流量計(jì)3，連接輸油管的輸送泵4及輸油控制閥5 ;文氏管6，進(jìn)料管，7和出料管8 ;橢圓體的碳鋼材質(zhì)鉛液容器9，分配盤10，鉛液11和電加熱保溫層12 ;以及過濾器和冷凝器13等。工作時(shí)，將蓖麻油酸甲酯和過熱水蒸氣按一定質(zhì)量比，從水蒸氣輸送管I和輸油管2輸送到文氏管6混合,按照一定流速進(jìn)入進(jìn)料管7，沿著進(jìn)料管進(jìn)入橢圓體鉛液容器9，流速由輸油控制閥5控制。鉛液11溫度控制在550°C。原料在高溫鉛液里一邊受熱升溫，一邊上升通過分配盤10后，均勻擴(kuò)散在鉛液里，并裂解。通過控制進(jìn)料速度，使反應(yīng)混合物在鉛液里裂解時(shí)間控制在I秒左右。裂解后的混合氣體，向上流向出料管8，脫離鉛液。在出料管里，產(chǎn)物混合氣體通過一個(gè)過濾器，濾下可能帶走的少量揮發(fā)鉛，然后混合氣體進(jìn)入冷凝器13冷卻后，進(jìn)入收集器
以下是利用本發(fā)明的十一烯酸甲酯裂解制備反應(yīng)裝置進(jìn)行蓖麻油酸甲酯裂解制備十一烯酸甲酯的工藝實(shí)施例:將蓖麻油酸甲酯和過熱水蒸氣(300°C )按1.5:1的質(zhì)量比，從水蒸氣輸送管I和輸油管2輸送到文氏管6混合，按照一定流速進(jìn)入進(jìn)料管7，沿著進(jìn)料管進(jìn)入橢圓體鉛液容器9，通過調(diào)節(jié)輸油控制閥5來控制反應(yīng)混合物的流速。通過電加熱將鉛液溫度控制在550°C。反應(yīng)混合物在高溫鉛液里一邊受熱升溫，一邊上升通過分配盤10后，均勻擴(kuò)散在鉛液里，并裂解；通過調(diào)節(jié)和控制進(jìn)料速度(線速度，50-60cm/s)，使反應(yīng)混合物在鉛液里裂解時(shí)間控制在I秒左右。裂解后的混合氣體，在氣流的推動(dòng)下，向上流向出料管8，脫離高溫鉛液。在出料管里，產(chǎn)物混合氣體通過過濾器，濾下可能揮發(fā)帶走的少量鉛，然后混合氣體進(jìn)入冷凝器冷卻后、收 集，進(jìn)入常規(guī)分餾工序，即得到十一烯酸甲酯和庚醛產(chǎn)品；其中，十一烯酸甲酯的得率在46 %左右，庚醛的得率在24 %左右。
權(quán)利要求
1.一種十一烯酸甲酯裂解制備反應(yīng)裝置，該裂解裝置包括輸油管和水蒸氣輸送管，其中輸油管通過一個(gè)閥門和一個(gè)流量計(jì)控制蓖麻油甲酯流速；輸送管下面連有一個(gè)文氏管，文氏管下部是進(jìn)料管和出料管，進(jìn)料管插入橢圓體的碳鋼材質(zhì)鉛液容器內(nèi)部，鉛液容器內(nèi)有分配盤，外層包有電加熱保溫層。在出料管和冷凝器之間連接一個(gè)過濾器。
2.根據(jù)I所述的一種十一烯酸甲酯裂解制備反應(yīng)裝置，其特征在于采用鉛浴加熱裂解。
3.根據(jù)I所述的一種十一烯酸甲酯裂解制備反應(yīng)裝置，其特征在于所述的鉛液盛裝在碳鋼材質(zhì)的橢圓體容器中，以減少鉛液的高度。
4.根據(jù)I所述的一種十一烯酸甲酯裂解制備反應(yīng)裝置，其特征在于所述的橢圓體鉛液容器外層包有電加熱保溫層。
5.根據(jù)I所述的一種十一烯酸甲酯裂解制備應(yīng)裝置，其特征在于在橢圓體鉛液容器內(nèi)裝有分配盤來均勻分散反應(yīng)原料。
6.一種利用權(quán)利要求1所述的一種十一烯酸甲酯裂解制備反應(yīng)裝置進(jìn)行裂解制備十一烯酸甲酯的工藝，其特征在于:其工藝方案如下: 將蓖麻油酸甲酯和過熱水蒸氣(300°C )按1.5:1的質(zhì)量比，從輸送管進(jìn)入文氏管混合后，通過進(jìn)料管進(jìn)入鉛液內(nèi)部，鉛液溫度控制在550°C。原料在高溫鉛液里一邊受熱升溫，一邊上升通過分配盤后，均勻擴(kuò)散在鉛液里，并裂解。通過輸油閥門調(diào)節(jié)進(jìn)料速度，使反應(yīng)混合物在鉛液里裂解時(shí)間控制在I秒左右。裂解后的混合氣體，向上流向出料管，脫離鉛液。在出料管里，產(chǎn)物混合氣體通過一個(gè)過濾器，濾下可能帶走的少量揮發(fā)鉛，然后混合氣體進(jìn)入冷凝器冷卻，分餾。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種十一烯酸甲酯裂解制備反應(yīng)工藝方案，其特征在于:所述裂解反應(yīng)通過高溫鉛液加熱進(jìn)行。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種十一烯酸甲酯裂解制備反應(yīng)工藝方案，其特征在于:鉛液溫度控制在550°C。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種十一烯酸甲酯裂解制備反應(yīng)工藝方案，其特征在于:通過調(diào)節(jié)進(jìn)料速度，使反應(yīng)混合物在鉛液里裂解時(shí)間控制在I秒左右。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種十一烯酸甲酯裂解制備反應(yīng)裝置及工藝，與目前的鉛浴裂解裝置相比，本發(fā)明采用橢圓體容器來代替長(zhǎng)方體盛鉛容器，大大降低了容器中鉛液高度；這樣既減少了產(chǎn)物在鉛液中的停留時(shí)間，避免產(chǎn)物深度裂解和結(jié)焦問題，又減少了鉛揮發(fā)。本發(fā)明的工藝方案是將一定比例蓖麻油酸甲酯和過熱水蒸氣(1∶1.5)混合物通過進(jìn)料管進(jìn)入高溫鉛液中，加熱裂解，通過調(diào)節(jié)原料混合物流速，使反應(yīng)混合物在鉛液里裂解時(shí)間控制在1秒左右。裂解后，產(chǎn)物通過過濾器中濾下可能揮發(fā)的少量鉛后，進(jìn)入冷卻器冷卻，收集。本發(fā)明制備十一烯酸甲酯具有反應(yīng)溫度恒定，副產(chǎn)物少，結(jié)焦少，產(chǎn)品得率高，鉛污染??；裝置工藝簡(jiǎn)單，連續(xù)操作性強(qiáng)等特點(diǎn)，適合工業(yè)化裝置生產(chǎn)。
文檔編號(hào)C07C45/54GK103113224SQ20131002095
公開日2013年5月22日 申請(qǐng)日期2013年1月5日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月5日
發(fā)明者蘇朝暉, 傅緒成 申請(qǐng)人:六安市暉潤(rùn)粉末新材料有限公司, 傅緒成