一種從固液相反應(yīng)體系中直接分離催化劑的方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種從固液相反應(yīng)體系中直接分離催化劑的方法，通過(guò)內(nèi)置的離心分離裝置對(duì)反應(yīng)器內(nèi)的固液相進(jìn)行分離；在固定的時(shí)間間隔后，通過(guò)改變攪拌槳轉(zhuǎn)速，將離心分離裝置上的排渣閥打開(kāi)，使重相排入反應(yīng)器中，從而實(shí)現(xiàn)從固液相反應(yīng)體系中直接分離催化劑。通過(guò)反應(yīng)器內(nèi)置的離心分離裝置，簡(jiǎn)化了催化劑的分離流程。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種從固液相反應(yīng)體系中直接分離催化劑的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種從固液相反應(yīng)體系中直接分離催化劑的方法，更進(jìn)一步說(shuō)明是通 過(guò)安裝在反應(yīng)器內(nèi)的離心分離裝置，在離心力作用下將液相中的固體催化劑與反應(yīng)液進(jìn)行 分離，實(shí)現(xiàn)液固相反應(yīng)體系的催化劑低成本和高效率的預(yù)分離或直接分離的方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 在固液相催化反應(yīng)中，催化劑常以負(fù)載型或懸浮型這兩種形態(tài)存在，雖然負(fù)載型 催化劑的分離回收問(wèn)題比較容易解決，但當(dāng)細(xì)小的催化劑顆粒負(fù)載在載體上時(shí)，會(huì)不同程 度的損失催化劑的活性位和比表面積，導(dǎo)致催化劑的催化活性和選擇性降低。懸浮型催化 劑的催化活性高于負(fù)載型催化劑，但懸浮型催化劑在使用時(shí)不可避免的涉及到催化劑與產(chǎn) 物的分離問(wèn)題，常用的催化劑分離方法有重力沉降、離心分離、膜過(guò)濾、磁分離、超臨界萃取 分離等等。重力沉降是利用重力和液固相密度差將催化劑顆粒與反應(yīng)產(chǎn)物進(jìn)行分離。中國(guó) 專(zhuān)利CN1432560公開(kāi)了一種在環(huán)己酮氨肟化過(guò)程中通過(guò)沉降器分離粒徑為0. 1?0. 3 μ m 鈦硅分子篩的方法。重力沉降的不足是分離時(shí)間長(zhǎng)，對(duì)于催化劑破損后產(chǎn)生的小粒徑催化 劑的分離效率低，同時(shí)分離設(shè)備尺寸較大，故一般無(wú)法布置在反應(yīng)器內(nèi)，增加了設(shè)備投資。
[0003] 為了縮短分離催化劑的時(shí)間，離心分離是優(yōu)先采用的分離方法。常見(jiàn)的離心機(jī) 按照卸料方式包括三足式、臥式刮刀卸料式、臥式活塞推料式和離心力卸料式，其中三足 式離心機(jī)缺點(diǎn)是生產(chǎn)能力低，人工上料卸料時(shí)勞動(dòng)強(qiáng)度大，操作條件差，臥式刮刀卸料離 心機(jī)的缺點(diǎn)是對(duì)固體顆粒的破碎嚴(yán)重、刮刀無(wú)法刮盡轉(zhuǎn)鼓上的濾渣，臥式活塞推料離心機(jī) 缺點(diǎn)是對(duì)懸浮液的濃度波動(dòng)比較敏感，容易產(chǎn)生跑料現(xiàn)象，離心力卸料離心機(jī)的缺點(diǎn)是對(duì) 物料的性質(zhì)和溶液的濃度的變化非常敏感、適應(yīng)性差，物料停留時(shí)間不易控制。中國(guó)專(zhuān)利 CN1415423公開(kāi)了一種具有雙級(jí)轉(zhuǎn)鼓和雙級(jí)螺旋卸料的沉降式離心機(jī)：物料經(jīng)雙級(jí)轉(zhuǎn)鼓加 速旋轉(zhuǎn)，固液兩相得到分離，在差速器的作用下，使雙級(jí)螺旋輸送器以略高或略低于轉(zhuǎn)鼓的 轉(zhuǎn)速將分離后的固相推出，液相從一、二級(jí)轉(zhuǎn)鼓大端的溢流孔溢出。中國(guó)專(zhuān)利CN101113351 公開(kāi)了一種生物柴油的固體催化劑的生成方法：在固體酸或固體堿催化劑的存在條件下， 將低碳醇與植物油混合，攪拌，加熱，使其發(fā)生酯交換反應(yīng)，反應(yīng)完全后，用離心機(jī)將催化劑 分離出去，然后將反應(yīng)混合物靜置，分為上下兩層，上層為粗制產(chǎn)品?，F(xiàn)有離心分離技術(shù)的 離心分離器均置于反應(yīng)器外部，對(duì)于間歇卸料式離心機(jī)，由于卸料不完全和周期循環(huán)操作 造成固液相反應(yīng)所需的催化劑用量增大，增加了生產(chǎn)成本，對(duì)于連續(xù)卸料式離心機(jī)也同樣 存在增加工藝流程和生產(chǎn)成本的問(wèn)題。
[0004] 旋流分離是一種利用流體旋轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的的離心力，在離心力場(chǎng)中實(shí)現(xiàn)對(duì)物料的分 離或分選，將固體顆粒分離出來(lái)的分離裝置。旋流分離由于沒(méi)有運(yùn)動(dòng)部件，使得結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、 單位處理量大。但是由于旋流分離需要泵等設(shè)備額外提供動(dòng)力以便使物料在分離器內(nèi)高速 運(yùn)動(dòng)，使得分離過(guò)程能耗較大，同時(shí)物料的高速運(yùn)動(dòng)會(huì)造成分離設(shè)備和催化劑的磨損，使其 在固液相催化反應(yīng)催化劑分離方面的應(yīng)用受到了限制。
[0005] 膜過(guò)濾方法的分離效果通常較好。中國(guó)專(zhuān)利CN201231096公開(kāi)了一種反應(yīng)器內(nèi)催 化劑分離裝置：通過(guò)安裝在反應(yīng)器內(nèi)的過(guò)濾膜，使催化劑不被排出反應(yīng)器的液體帶出，始終 留在反應(yīng)器內(nèi)。中國(guó)專(zhuān)利CN1394672公開(kāi)了一種非均相懸浮鈦納米催化反應(yīng)的催化劑膜分 離方法：用泵連續(xù)抽取反應(yīng)釜內(nèi)的物料送入孔徑為2?200nm的陶瓷、金屬或其復(fù)合材料 膜管中，利用膜的篩分原理，液相產(chǎn)品不斷透過(guò)膜管被分離，懸浮態(tài)催化劑被截留在膜管內(nèi) 并隨循環(huán)物料重新返回反應(yīng)釜中。無(wú)機(jī)陶瓷膜的孔徑較小，但是容易破損，金屬膜雖然強(qiáng)度 高，但是由于材料的限制使得其孔徑較大，從而造成分離精度相對(duì)較低。過(guò)濾膜置于反應(yīng)器 內(nèi)部的缺點(diǎn)是當(dāng)過(guò)濾膜破損或失效后不便于在線更換，且由于反應(yīng)器內(nèi)部空間的限制，對(duì) 過(guò)濾膜的尺寸和數(shù)量也有限制，而將過(guò)濾膜置于反應(yīng)器外部雖然能克服以上缺點(diǎn)，但是也 存在設(shè)備復(fù)雜、工藝流程長(zhǎng)的不足，當(dāng)催化劑粒徑較小時(shí)，容易堵塞過(guò)濾膜的微孔，導(dǎo)致過(guò) 濾阻力逐漸增大，使過(guò)濾操作難以持續(xù)進(jìn)行，并且由于過(guò)濾膜的成本較高，也限制了膜過(guò)濾 方法的工業(yè)應(yīng)用范圍。
[0006] 磁分離技術(shù)主要有兩種，一種是利用高梯度磁場(chǎng)產(chǎn)生磁場(chǎng)力，對(duì)強(qiáng)磁性物質(zhì)進(jìn)行 分離；另一種方法是利用強(qiáng)磁場(chǎng)促進(jìn)鐵磁性物質(zhì)的絮凝，從而增大顆粒的沉降速度，達(dá)到分 離目的。中國(guó)專(zhuān)利CN1272491公開(kāi)了一種己內(nèi)酰胺加氫精制方法：在磁穩(wěn)定床反應(yīng)器，使 用具有鐵磁性的催化劑，由于磁場(chǎng)的磁化作用而相互吸引并穩(wěn)定于反應(yīng)器中不隨反應(yīng)物料 動(dòng)，從而克服了催化劑的分離問(wèn)題。磁分離技術(shù)的缺點(diǎn)是需要用具有鐵磁性的催化劑，或?qū)?催化劑負(fù)載于鐵磁性的載體上，這限制了該技術(shù)的應(yīng)用范圍。
[0007] 超臨界萃取分離方法是利用超臨界流作為溶劑將反應(yīng)產(chǎn)物萃取出來(lái)，從而達(dá)到與 催化劑分離的目的。該方法所需設(shè)備復(fù)雜，裝置投資和操作費(fèi)用都比較大。
[0008] 因此，如何高效、低成本的分離固液相反應(yīng)體系中的催化劑，成為固液相反應(yīng)能否 進(jìn)行工業(yè)生產(chǎn)的關(guān)鍵。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0009] 為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供一種離心分離裝置內(nèi)置于反應(yīng)器、分離流程 簡(jiǎn)化的從固液相反應(yīng)體系中直接分離催化劑的方法。
[0010] 本發(fā)明的技術(shù)方案為：
[0011] 一種從固液相反應(yīng)體系中直接分離催化劑的方法，其特征是將固液相催化反應(yīng)過(guò) 程與催化劑的分離過(guò)程耦合于同一系統(tǒng)中，所采用的設(shè)備包括反應(yīng)器和沿?cái)嚢铇獜较虿贾?的離心分離裝置，所述的離心分離裝置包括離心分離單元和集液器，所述的離心分離單元 的溢流管入口設(shè)置于反應(yīng)器液相空間內(nèi)；固液相反應(yīng)體系中含有固體催化劑的反應(yīng)液通過(guò) 溢流管進(jìn)入離心分離單元，在離心力的作用下進(jìn)行固-液分離，重相向離心分離單元的排 渣閥方向移動(dòng)，輕相流入離心分離單元的輕液收集管后通過(guò)設(shè)置在反應(yīng)器氣相空間的集液 器排出反應(yīng)器；在固定的時(shí)間間隔后，通過(guò)改變攪拌槳轉(zhuǎn)速，從而改變排渣閥所受到的離 心力，將排渣閥打開(kāi)后，使重相排入反應(yīng)器中，從而實(shí)現(xiàn)在固液相反應(yīng)體系中直接分離催化 劑。
[0012] 通過(guò)本發(fā)明的離心分離裝置，固液相反應(yīng)體系中的固體催化劑在離心分離裝置內(nèi) 即可實(shí)現(xiàn)部分或完全分離，分離后的輕相通過(guò)輕液收集管進(jìn)入集液器后排出反應(yīng)器，通過(guò) 改變攪拌槳轉(zhuǎn)速控制排渣閥的開(kāi)閉，將重相排入反應(yīng)器中。
[0013] 所述的從固液相反應(yīng)體系中直接分離催化劑的方法中，可通過(guò)設(shè)計(jì)不同的溢流管 入口距反應(yīng)器底部的高度，調(diào)整不同反應(yīng)過(guò)程所需的反應(yīng)器內(nèi)物料的停留時(shí)間。
[0014] 所述的從固液相反應(yīng)體系中直接分離催化劑的方法中，固液相反應(yīng)體系操作壓力 為常壓至2MPa,固液相反應(yīng)體系中的固體催化劑粒徑為0. 1?100 μ m,催化劑質(zhì)量濃度為 0· 1%?30%。
[0015] 所述的從固液相反應(yīng)體系中直接分離催化劑的方法中，離心分離單元沿?cái)嚢铇獜?向等間距布置，離心分離單元包括一級(jí)或兩級(jí)離心分離管、溢流管和輕液收集管，所述兩級(jí) 離心分離管包括一級(jí)離心分離管和二級(jí)離心分離管；所述溢流管與一級(jí)離心分離管相連； 所述輕液收集管與一級(jí)離心分離管或二級(jí)離心分離管相連；離心分離管上設(shè)置的升液管與 相鄰離心分離管連接。
[0016] 所述的從固液相反應(yīng)體系中直接分離催化劑的方法中，溢流管入口軸線與溢流管 旋轉(zhuǎn)的速度切線方向夾角為〇?90° ;離心分離單元數(shù)量為2?10個(gè)；一級(jí)離心分離管數(shù) 量為1?6根，一級(jí)離心分離管軸線與攪拌槳軸向夾角為10?80°，一級(jí)離心分離管長(zhǎng)徑 比為10?200,二級(jí)離心分離管數(shù)量為0?6根，二級(jí)離心分離管軸線與攪拌槳軸向夾角為 10?80。，二級(jí)離心分離管長(zhǎng)徑比為10?200。
[0017] 所述的從固液相反應(yīng)體系中直接分離催化劑的方法中，所述的排渣閥安裝于一 級(jí)、二級(jí)離心分離管端部，排渣閥在重力或彈力的作用下處于常閉狀態(tài)。
[0018] 所述的從固液相反應(yīng)體系中直接分離催化劑的方法中，集液器布置在反應(yīng)器的氣 相空間內(nèi)，集液器包括圓環(huán)形的集液盤(pán)和與反應(yīng)器外部相連的集液總管，集液盤(pán)截面為U 型，集液總管截面為U型或0型，集液盤(pán)或集液總管上布置有淚孔，淚孔數(shù)目為0?20個(gè)。
[0019] 發(fā)明人通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)，本發(fā)明所述的從固液相反應(yīng)體系中直接分離催化劑的方法 中，通過(guò)在集液盤(pán)或集液總管上布置淚孔，可以減少催化劑的損失并保證在重相排入反應(yīng) 器過(guò)程中，反應(yīng)器出口輕相流量穩(wěn)定。當(dāng)攪拌槳轉(zhuǎn)速較低時(shí)，造成離心分離裝置對(duì)催化劑 分離尚不完全且分離裝置內(nèi)流體流速較低，因此進(jìn)入集液器中的含有較多固體催化劑的輕 相大部分將由淚孔重新流入反應(yīng)器的液相空間。當(dāng)提高攪拌槳轉(zhuǎn)速使得排渣器打開(kāi)并排出 含有催化劑的重相時(shí)，造成離心分離裝置內(nèi)流體流速過(guò)高，使得進(jìn)入集液器中的輕相流量 超出額定值，此時(shí)，超出額定值部分的輕相將由淚孔重新流入反應(yīng)器的液相空間，從而保障 反應(yīng)器出口輕相流量的穩(wěn)定。
[0020] 發(fā)明人通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)，本發(fā)明所述的從固液相反應(yīng)體系中直接分離催化劑的方法 中，溢流管入口軸線與溢流管旋轉(zhuǎn)的速度切線方向夾角的正確選擇是保證能建立正常的催 化劑分離循環(huán)的關(guān)鍵。為保證分離后的輕相能順利通過(guò)輕液收集管的最高點(diǎn)，需要溢流管 入口軸線與溢流管旋轉(zhuǎn)的速度切線方向呈一定角度，用以給分離裝置內(nèi)的流體提供足夠的 壓頭。對(duì)于固液相反應(yīng)體系中固體催化劑的分離，可通過(guò)改變分離單元數(shù)量、分離管數(shù)量、 分離管軸線與攪拌槳軸向夾角、長(zhǎng)徑比、尺寸，以獲得理想的分離效果。
[0021] 本發(fā)明還提供了一種用于上述方法的設(shè)備，包括反應(yīng)器和沿?cái)嚢铇獜较虿贾玫碾x 心分離裝置，所述的離心分離裝置包括離心分離單元和集液器，所述的離心分離單元包括 一級(jí)或兩級(jí)離心分離管、溢流管和輕液收集管，所述兩級(jí)離心分離管包括一級(jí)離心分離管 和二級(jí)離心分離管，所述輕液收集管與一級(jí)離心分離管或二級(jí)離心分離管相連，離心分離 管上設(shè)置的升液管與相鄰離心分離管連接，所述溢流管與一級(jí)離心分離管相連；所述的集 液器布置在反應(yīng)器的氣相空間內(nèi)，所述集液器包括圓環(huán)形的集液盤(pán)和與反應(yīng)器外部相連的 集液總管。
[0022] 上述的設(shè)備，所述的離心分離單元沿?cái)嚢铇獜较虻乳g距布置；所述的離心分離單 元數(shù)量為2?10個(gè)；所述溢流管入口軸線與溢流管旋轉(zhuǎn)的速度切線方向夾角為0?90° ; 所述的一級(jí)、二級(jí)離心分離管端部安裝有排渣閥；所述的一級(jí)離心分離管數(shù)量為1?6根， 所述一級(jí)離心分離管軸線與攪拌槳軸向夾角為10?80°，所述一級(jí)離心分離管長(zhǎng)徑比為 10?200 ;二級(jí)離心分離管數(shù)量為0?6根，所述二級(jí)離心分離管軸線與攪拌槳軸向夾角為 10?80°，所述二級(jí)離心分離管長(zhǎng)徑比為10?200 ;所述集液盤(pán)截面為U型，所述集液總 管截面為U型或0型，所述的集液盤(pán)或集液總管上布置有淚孔，所述淚孔數(shù)目為0?20個(gè)。
[0023] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果在于：
[0024] (1)現(xiàn)有采用離心分離固液相反應(yīng)體系中催化劑的方法，離心分離設(shè)備均置于反 應(yīng)器外部，而本發(fā)明將離心分離裝置設(shè)置在反應(yīng)器內(nèi)部，離心分離裝置與反應(yīng)器攪拌槳軸 剛性連接，通過(guò)攪拌槳軸帶動(dòng)離心分離裝置運(yùn)動(dòng)，反應(yīng)-分離過(guò)程耦合度高，降低了設(shè)備投 資，并且簡(jiǎn)化了催化劑分離流程，有利于工程放大。
[0025] (2)現(xiàn)有采用離心分離固液相反應(yīng)體系中催化劑的方法，采用間歇卸料或連續(xù)卸 料的離心機(jī)，分離出的催化劑無(wú)法直接重新進(jìn)入反應(yīng)器內(nèi)；而本發(fā)明由于離心分離裝置設(shè) 置在反應(yīng)器內(nèi)部，并且通過(guò)改變攪拌槳轉(zhuǎn)速控制排渣閥的開(kāi)閉，可以將含有催化劑的重相 直接排入反應(yīng)器中，能夠?qū)崿F(xiàn)催化劑的在線卸料，從而簡(jiǎn)化了催化劑卸料方式，降低了催化 劑損失。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0026] 圖1為本發(fā)明的設(shè)備結(jié)構(gòu)示意圖。
[0027] 圖2為本發(fā)明的離心分離單元結(jié)構(gòu)示意圖。
[0028] 圖3為本發(fā)明的溢流管入口軸線與溢流管旋轉(zhuǎn)的速度切線方向夾角示意圖。
[0029] 圖4-A/B/C為本發(fā)明的排渣閥結(jié)構(gòu)示意圖：圖4-A彈簧壓力作用常閉；圖4-B彈簧 拉力作用常閉；圖4-C重力作用常閉。
[0030] 圖5為本發(fā)明的集液器結(jié)構(gòu)示意圖（俯視圖）。
[0031] 1-溢流管入口 2-溢流管 3--級(jí)離心分離管
[0032] 4-升液管 5-排渣閥 6-二級(jí)離心分離管
[0033] 7-輕液收集管 8-閥瓣 9-彈簧
[0034] 10-集液盤(pán) 11-集液總管 12-淚孔
[0035] A-反應(yīng)器；
[0036] B-離心分離單元；
[0037] C-集液器；
[0038] D-攪拌槳軸；
[0039] E-電動(dòng)機(jī)；
[0040] F-反應(yīng)器氣相空間
[0041] G-反應(yīng)器液相空間。

【具體實(shí)施方式】
[0042] 下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說(shuō)明，實(shí)施例不應(yīng)該解釋為對(duì)本發(fā)明范圍的限 制。
[0043] 在實(shí)施例中，所用鈦硅分子篩催化劑由長(zhǎng)嶺催化劑長(zhǎng)生產(chǎn)，粒度為0. 2?0. 3um ; ZSM-5分子篩由南開(kāi)大學(xué)催化劑廠生產(chǎn)，粒度為4?lOum環(huán)己酮為鷹山石油化工廠產(chǎn)品； 氨和27. 5wt%的雙氧水為洞庭湖氮肥廠產(chǎn)品；叔丁醇為天津大茂化學(xué)試劑廠產(chǎn)品；氯丙烯 為巴陵石化公司產(chǎn)品；甲醇為天津市科密歐化學(xué)試劑有限公司產(chǎn)品；環(huán)己烯為岳陽(yáng)昌德化 工實(shí)業(yè)有限公司產(chǎn)品。
[0044] 在實(shí)施例中，所用反應(yīng)器有效體積為1升，具有機(jī)械攪拌裝置和夾套換熱系統(tǒng)，攪 拌轉(zhuǎn)速為200rpm，排渣閥開(kāi)啟轉(zhuǎn)速為300rpm。反應(yīng)原料及反應(yīng)產(chǎn)物連續(xù)進(jìn)出反應(yīng)器。
[0045] 在實(shí)施例中，催化劑分離效果通過(guò)分析反應(yīng)器出口固含量來(lái)確定。反應(yīng)器出口固 含量的分析方法：取100毫升反應(yīng)器出口液體，放在坩堝中，在120°c干燥4小時(shí)，接著在馬 弗爐中于400?500°C焙燒2?3小時(shí)，最后將坩堝于分析天平上精確到0. 0001 g稱(chēng)重，從 而獲得反應(yīng)器出口催化劑含量。
[0046] 實(shí)施例1
[0047] 對(duì)于環(huán)己酮氨肟化反應(yīng)體系，如圖1所示，所采用的設(shè)備包括反應(yīng)器A和沿?cái)嚢铇?軸D徑向布置的離心分離裝置，所述的離心分離裝置包括離心分離單元B和集液器C。如圖 2所示，所述的離心分離B單元包括溢流管入口 1、溢流管2、一級(jí)離心分離管3、升液管4、排 渣閥5、二級(jí)離心分離管6和輕液收集管7。如圖3所示，所述的溢流管2的入口軸線與溢 流管旋轉(zhuǎn)的速度切線方向之間的夾角是建立正常催化劑分離循環(huán)的關(guān)鍵。如圖4-A/B/C所 示，所述的排渣閥5有彈簧壓力作用常閉、彈簧拉力作用常閉和重力作用常閉三種形式。如 圖5所示，所述的集液器C包括集液盤(pán)10和集液總管11，在集液盤(pán)10和集液總管11布置 有淚孔12。
[0048] 反應(yīng)原料環(huán)己酮、27. 5wt%雙氧水、氨和溶劑叔丁醇進(jìn)入反應(yīng)器A后，在反應(yīng)器內(nèi) 催化劑鈦硅分子篩的作用下進(jìn)行反應(yīng)，催化劑與產(chǎn)物所組成的固液相流體通過(guò)離心分離單 元B的溢流管2進(jìn)入一級(jí)離心分離管3,溢流管入口 1距離反應(yīng)器底部的高度決定了反應(yīng)器 內(nèi)反應(yīng)的停留時(shí)間。
[0049] 進(jìn)入一級(jí)離心分離管3中的固液相流體在離心力的作用下，含催化劑較多的重相 向排渣閥5方向運(yùn)動(dòng)，含催化劑較少的輕相則由升液管4進(jìn)入二級(jí)離心分離管6。進(jìn)入二級(jí) 離心分離管6中的固液相流體，一部分在離心力作用下，含催化劑較多的重相向排渣閥5方 向運(yùn)動(dòng)，含催化劑較少的輕相匯入輕液收集管7 ;其余部分則通過(guò)升液管4進(jìn)入相鄰的二級(jí) 離心分離管6繼續(xù)重復(fù)離心分離過(guò)程。輕液收集管7中的輕相，流入集液器C的集液盤(pán)10 中，并由集液總管11排出反應(yīng)器。
[0050] 在固定時(shí)間間隔后，通過(guò)改變攪拌機(jī)軸D的轉(zhuǎn)速，改變排渣閥5的受力狀態(tài)，使排 渣閥5打開(kāi)，將含催化劑較多的重相排入反應(yīng)器內(nèi)，實(shí)現(xiàn)固液相流體的分離。
[0051] 進(jìn)料參數(shù)如下：
[0052] 環(huán)己酮=106克/小時(shí)
[0053] 叔丁醇=522克/小時(shí)
[0054] 27. 5wt%雙氧水=149克/小時(shí)
[0055] 氨=40. 7克/小時(shí)
[0056] 鈦娃分子篩濃度=1. 8wt%
[0057] 物料在反應(yīng)器中的平均停留時(shí)間為70分鐘，反應(yīng)溫度通過(guò)夾套換熱保持在 82±1°C，反應(yīng)壓力維持0· 3MPa。
[0058] 反應(yīng)器結(jié)構(gòu)參數(shù)如下：
[0059] 離心分離單元數(shù)：2個(gè)
[0060] 溢流管入口軸線與溢流管旋轉(zhuǎn)的速度切線方向夾角：30°
[0061] 一級(jí)離心分離管數(shù)：1根
[0062] -級(jí)離心分離管軸線與攪拌槳軸向夾角：40°
[0063] 一級(jí)離心分離管長(zhǎng)徑比：10
[0064] 二級(jí)離心分離管數(shù)：3根
[0065] 二級(jí)離心分離管軸線與攪拌槳軸向夾角：40°
[0066] 二級(jí)離心分離管長(zhǎng)徑比：15 [0067] 排渣閥：彈簧拉力作用常閉式
[0068] 集液盤(pán)、集液總管截面均為U型
[0069] 集液盤(pán)上均布4個(gè)淚孔
[0070] 分離效果：
[0071] 反應(yīng)器出口鈦娃分子篩含量：2ppm
[0072] 實(shí)施例2
[0073] 對(duì)于氯丙烯環(huán)氧化反應(yīng)體系，實(shí)施過(guò)程除以下不同外，其余均同實(shí)施例1。
[0074] 進(jìn)料參數(shù)如下：
[0075] 氯丙烯=167毫升/小時(shí)
[0076] 甲醇=166毫升/小時(shí)
[0077] 27. 5wt %雙氧水=87毫升/小時(shí)
[0078] 鈦娃分子篩濃度=7. 5克/升
[0079] 物料在反應(yīng)器中的平均停留時(shí)間為90分鐘，反應(yīng)溫度通過(guò)夾套換熱保持在 35±1°C，反應(yīng)壓力為常壓。
[0080] 反應(yīng)器結(jié)構(gòu)參數(shù)如下：
[0081] 離心分離單元數(shù)：2個(gè)
[0082] 溢流管入口軸線與溢流管旋轉(zhuǎn)的速度切線方向夾角：20°
[0083] 一級(jí)離心分離管數(shù)：0根
[0084] 二級(jí)離心分離管數(shù)：3根
[0085] 二級(jí)離心分離管軸線與攪拌槳軸向夾角：40°
[0086] 二級(jí)離心分離管長(zhǎng)徑比：15 [0087] 排渣閥：彈簧壓力作用常閉式
[0088] 集液盤(pán)、集液總管截面均為U型
[0089] 集液盤(pán)上均布4個(gè)淚孔 [0090] 分離效果：
[0091] 反應(yīng)器出口鈦娃分子篩含量：4ppm
[0092] 實(shí)施例3
[0093] 對(duì)于環(huán)己烯水合制環(huán)己醇反應(yīng)體系，實(shí)施過(guò)程除以下不同外，其余均同實(shí)施例1。
[0094] 進(jìn)料參數(shù)如下：
[0095] 環(huán)己烯=280毫升/小時(shí)
[0096] 水=200毫升/小時(shí)
[0097] ZSM-5 分子篩濃度=20wt%
[0098] 物料在反應(yīng)器中的平均停留時(shí)間為120分鐘，反應(yīng)溫度通過(guò)夾套換熱保持在 l2〇°C，反應(yīng)壓力為0· 5MPa。
[0099] 反應(yīng)器結(jié)構(gòu)參數(shù)如下：
[0100] 離心分離單元數(shù)：2個(gè)
[0101] 溢流管入口軸線與溢流管旋轉(zhuǎn)的速度切線方向夾角：30°
[0102] -級(jí)離心分離管數(shù)：2根
[0103] 一級(jí)離心分離管軸線與攪拌槳軸向夾角：40°
[0104] 一級(jí)離心分離管長(zhǎng)徑比：10
[0105] 二級(jí)離心分離管數(shù)：3根
[0106] 二級(jí)離心分離管軸線與攪拌槳軸向夾角：40°
[0107] 二級(jí)離心分離管長(zhǎng)徑比：15
[0108] 排渣閥：重力作用常閉式
[0109] 集液盤(pán)、集液總管截面均為U型
[0110] 集液盤(pán)上均布4個(gè)淚孔
[0111] 分離效果：
[0112] 反應(yīng)器出口 ZSM-5分子篩含量：3ppm
[0113] 對(duì)比例1
[0114] 按照【實(shí)施例2】的進(jìn)料及反應(yīng)條件進(jìn)行氯丙烯環(huán)氧化反應(yīng)，催化劑分離方式為無(wú) 機(jī)膜分離，無(wú)機(jī)膜孔徑4. 5?9 μ m。
[0115] 分離效果：
[0116] 無(wú)機(jī)膜出口清液鈦硅分子篩含量：25ppm
[0117] 對(duì)比例2
[0118] 按照【實(shí)施例2】的進(jìn)料及反應(yīng)條件進(jìn)行氯丙烯環(huán)氧化反應(yīng)，催化劑分離方式為 重力沉降分離，物料在沉降器中的線速度為1.5cm/min，物料在沉降器中的停留時(shí)間為 20min〇
[0119] 分離效果：
[0120] 沉降器上層清液鈦硅分子篩含量：31ppm
[0121] 從上述實(shí)施例和對(duì)比例中反應(yīng)器出口的鈦硅分子篩含量數(shù)據(jù)可以看出，采用本發(fā) 明所提供的催化劑分離方法，催化劑損失量極其微小，均在5ppm以下，相對(duì)現(xiàn)有的無(wú)機(jī)膜 分離和重力沉降分離方法均體現(xiàn)出明顯的優(yōu)勢(shì)，說(shuō)明本發(fā)明的分離方法對(duì)催化劑的分離效 果優(yōu)良，有良好的應(yīng)用前景。
【權(quán)利要求】
1. 一種從固液相反應(yīng)體系中直接分離催化劑的方法，其特征在于：將固液相催化反應(yīng) 過(guò)程與催化劑的分離過(guò)程耦合于同一系統(tǒng)中，所采用的設(shè)備包括反應(yīng)器和沿?cái)嚢铇獜较虿?置的離心分離裝置，所述的離心分離裝置包括離心分離單元和集液器，所述的離心分離單 元的溢流管入口設(shè)置于反應(yīng)器液相空間內(nèi)；固液相反應(yīng)體系中含有固體催化劑的反應(yīng)液通 過(guò)溢流管進(jìn)入離心分離單元，在離心力的作用下進(jìn)行固-液分離，重相向離心分離單元的 排渣閥方向移動(dòng)，輕相流入離心分離單元的輕液收集管后通過(guò)設(shè)置在反應(yīng)器氣相空間的集 液器排出反應(yīng)器；固定的時(shí)間間隔后，通過(guò)改變攪拌槳轉(zhuǎn)速改變排渣閥所受到的離心力，將 排渣閥打開(kāi)后，使重相排入反應(yīng)器中，從而實(shí)現(xiàn)在固液反應(yīng)體系中直接分離催化劑。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的從固液相反應(yīng)體系中直接分離催化劑的方法，其特征在于： 所述的固液相反應(yīng)體系操作壓力為常壓至2MPa，固液相反應(yīng)體系中的固體催化劑粒徑為 0· 1?100 μ m，催化劑質(zhì)量濃度為0· 1 %?30 %。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的從固液相反應(yīng)體系中直接分離催化劑的方法，其特征在于： 所述的離心分離單元沿?cái)嚢铇獜较虻乳g距布置；所述的離心分離單元包括一級(jí)或兩級(jí)離心 分離管、溢流管和輕液收集管，所述兩級(jí)離心分離管包括一級(jí)離心分離管和二級(jí)離心分離 管；所述溢流管與一級(jí)離心分離管相連；所述輕液收集管與一級(jí)離心分離管或二級(jí)離心分 離管相連；離心分離管上設(shè)置的升液管與相鄰離心分離管連接。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的從固液相反應(yīng)體系中直接分離催化劑的方法，其特征在于： 所述溢流管入口軸線與溢流管旋轉(zhuǎn)的速度切線方向夾角為0?90° ;所述的一級(jí)離心分離 管數(shù)量為1?6根，所述的一級(jí)離心分離管軸線與攪拌槳軸向夾角為10?80°，所述的一 級(jí)離心分離管長(zhǎng)徑比為10?200 ;所述的二級(jí)離心分離管數(shù)量為0?6根，所述的二級(jí)離 心分離管軸線與攪拌槳軸向夾角為10?80°，所述的二級(jí)離心分離管長(zhǎng)徑比為10?200。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的從固液相反應(yīng)體系中直接分離催化劑的方法，其特征在于： 所述的排渣閥安裝于一級(jí)、二級(jí)離心分離管端部，所述的排渣閥在重力或彈力的作用下處 于常閉狀態(tài)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1至5任一項(xiàng)所述的從固液相反應(yīng)體系中直接分離催化劑的方法，其 特征在于：所述的離心分離單元數(shù)量為2?10個(gè)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的從固液相反應(yīng)體系中直接分離催化劑的方法，其特征在于： 所述的集液器布置在反應(yīng)器的氣相空間內(nèi)，所述集液器包括圓環(huán)形的集液盤(pán)和與反應(yīng)器外 部相連的集液總管。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的從固液相反應(yīng)體系中直接分離催化劑的方法，其特征在于： 所述集液盤(pán)截面為U型，所述集液總管截面為U型或0型；所述的集液盤(pán)或集液總管上布置 有淚孔，所述淚孔數(shù)目為〇?20個(gè)。
9. 一種用于權(quán)利要求1-8任一項(xiàng)所述方法的設(shè)備，其特征在于：包括反應(yīng)器和沿?cái)嚢?槳徑向布置的離心分離裝置，所述的離心分離裝置包括離心分離單元和集液器，所述的離 心分離單元包括一級(jí)或兩級(jí)離心分離管、溢流管和輕液收集管，所述兩級(jí)離心分離管包括 一級(jí)離心分離管和二級(jí)離心分離管，所述輕液收集管與一級(jí)離心分離管或二級(jí)離心分離管 相連，離心分離管上設(shè)置的升液管與相鄰離心分離管連接，所述溢流管與一級(jí)離心分離管 相連；所述的集液器布置在反應(yīng)器的氣相空間內(nèi)，所述集液器包括圓環(huán)形的集液盤(pán)和與反 應(yīng)器外部相連的集液總管。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的設(shè)備，其特征在于：所述的離心分離單元沿?cái)嚢铇獜较虻乳g 距布置；所述的離心分離單元數(shù)量為2?10個(gè)；所述溢流管入口軸線與溢流管旋轉(zhuǎn)的速度 切線方向夾角為〇?90° ;所述的一級(jí)、二級(jí)離心分離管端部安裝有排渣閥；所述的一級(jí)離 心分離管數(shù)量為1?6根，所述一級(jí)離心分離管軸線與攪拌槳軸向夾角為10?80°，所述 一級(jí)離心分離管長(zhǎng)徑比為10?200 ;二級(jí)離心分離管數(shù)量為0?6根，所述二級(jí)離心分離 管軸線與攪拌槳軸向夾角為10?80°，所述二級(jí)離心分離管長(zhǎng)徑比為10?200 ;所述集液 盤(pán)截面為U型，所述集液總管截面為U型或0型，所述的集液盤(pán)或集液總管上布置有淚孔， 所述淚孔數(shù)目為〇?20個(gè)。
【文檔編號(hào)】B01J19/18GK104096388SQ201410363071
【公開(kāi)日】2014年10月15日 申請(qǐng)日期:2014年7月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月28日
【發(fā)明者】吳劍, 宋仕芋, 袁霞, 羅和安 申請(qǐng)人:湘潭大學(xué)