[发明专利]一种环戊烷无催化剂氧化的强化系统及工艺

说明书

本发明提供了一种环戊烷无催化剂氧化的强化系统及工艺，包括：微界面发生器、反应容器、进料单元以及产物处理单元。与现有技术相比，本发明的环戊烷无催化剂氧化的强化系统的有益效果在于，通过在所述环戊烷无催化剂氧化的强化系统中加入微界面发生器，氧气被破碎成直径为1μm≤d1mm的气体，形成微米级气泡体系，由于微米级气泡具有附加压力，所以难以聚并，使得在气液混合过程中，获得气液乳化物，从而在反应容器内使形成较高的相界面积，提高了传质效率，使得氧气与环戊烷充分反应，从而提高了产物的收率。

技术领域

本发明涉及环戊烷无催化剂氧化的技术领域，具体而言，涉及一种环戊烷无催化剂氧化的强化系统及工艺。

背景技术

环戊烷催化氧化制备环戊醇和环戊酮是化学工业中一个重要的化学转化过程，环戊醇和环戊酮进一步氧化可以得到生产树脂和橡胶的重要中间体戊二酸，市场需求大。为了实现该氧化转化过程，常用氧化剂有亚碘酰苯、二乙酰基碘苯、t-丁基过氧化氢、m-氯过氧苯甲酸、高碘酸钠、过氧化氢、氧气等。其中O2由于其价廉易得、原子经济性高等优点成为环戊烷催化氧化的最佳选择，但是目前以O2为氧化剂的环戊烷氧化体系往往使用催化剂促进反应进行，如金属配合物催化、金属纳米粒子催化、金属氧化物粒子催化、分子筛催化、碳材料催化、光促进催化、杂多酸催化、金属-有机骨架材料催化等。催化体系的使用，无疑会增加环戊烷氧化的成本，并且会造成附加的环境污染问题，不利于环戊烷氧化产物下游产品的大规模开发。但是无催化剂的氧化，往往环戊醇和环戊酮的收率很低，无法满足需求，并且会造成环戊烷的浪费。

发明内容

鉴于此，本发明提出了一种环戊烷无催化剂氧化的强化系统及工艺，旨在解决现有环戊烷无催化剂氧化反应的产物收率低的问题。

一个方面，本发明提出了一种环戊烷无催化剂氧化的强化系统，包括：微界面发生器、反应容器、进料单元以及产物处理单元；其中，

所述微界面发生器与所述进料单元相连，用以将氧气的压力能和/或环戊烷的动能转化为氧气气泡的表面能，使氧气气泡破碎为直径为1μm≤d＜1mm的微米级气泡以提高煤浆与氢气间的传质面积，减小液膜厚度，降低传质阻力，并使微米级气泡与环戊烷混合形成气液乳化物，以在预设操作条件范围内强化环戊烷与氧气间的传质效率和反应效率；

所述反应容器与所述微界面发生器相连，用于作为环戊烷无催化剂氧化的反应场所；

所述进料单元用于将环戊烷和氧气输送至所述微界面发生器内；

所述产物处理单元与所述反应容器相连，用以对所述环戊烷无催化剂氧化反应所得混合物进行处理。

进一步地，上述环戊烷无催化剂氧化的强化系统中，所述微界面发生器选自气动式微界面发生器、液动式微界面发生器以及气液联动式微界面发生器中的一种或几种。

进一步地，上述环戊烷无催化剂氧化的强化系统中，所述进料单元包括：液相进料单元和气相进料单元；

所述液相进料单元与所述微界面发生器相连，用以将环戊烷输送至微界面发生器内；

所述气相进料单元与所述微界面发生器相连，用以将氧气输送至微界面发生器内。

进一步地，上述环戊烷无催化剂氧化的强化系统中，所述液相进料单元包括：环戊烷储存罐和第一泵；其中，

所述环戊烷储存罐用以储存环戊烷；

所述第一泵分别与所述环戊烷储存罐和所述微界面发生器相连，用以将所述环戊烷从所述环戊烷储存罐输送至所述微界面发生器内。

进一步地，上述环戊烷无催化剂氧化的强化系统中，所述产物处理单元包括：第二泵、过滤罐以及精馏塔；其中，

所述第二泵与所述反应容器相连，用于将所述环戊烷无催化剂氧化反应所得混合物由所述反应容器输送至所述过滤罐内；