一种丙烯羰基化制丁辛醇的反应系统及方法

技术领域

本发明涉及丙烯羟基化反应制备领域，具体而言，涉及一种丙烯羰基化制丁辛醇的反应系统及方法。

背景技术

丁辛醇是合成精细化工产品的重要原料，目前我国丁辛醇产量巨大，约占世界总量的21％，丁辛醇以合成气和丙烯为原料，经过甲酰化反应生成正异丁醛，进而得到正异丁醇，亦可两分子正丁醛缩合生再加成不饱和键得到辛醇，所以习惯称为丁辛醇。丁醇和辛醇具有醇类有机物的典型特征，均具有特殊气味，为无色透明、易燃液体，有中等毒性，与水能够形成共沸物。主要用于生产增塑剂、溶剂、脱水剂、消泡剂、分散剂、浮选剂、石油添加剂及合成香料等。由于其广泛的用途，丁辛醇的产量和用量也逐年提高。

丁辛醇的主要生产方法有发酵法、乙醛缩合法和丙烯羰基合成法，其中，丙烯羰基合成法在世界范围内以显著地优势而迅速发展，是生产丁醇和辛醇的主要方法。

丙烯羰基合成法制备丁辛醇的步骤如下：

(1)丁醛的生成：以合成气和丙烯为原料，以羰基铑、三苯基膦络合物或其它工业上使用的同类型物质为催化剂，反应生产生成混合丁醛，分离催化剂后进一步精馏分离得到丁醛混合物；

(2)丁醇的生成：丁醛混合物进入丁醛加氢系统，产生丁醇，再经过精馏脱除轻重组分、异构物分离得到正丁醇和异丁醇；

(3)辛醇的生成：以正丁醛进入缩合系统进行羰基缩合，生产辛烯醛，再加氢、精馏脱除轻重组分，最终生产辛醇。

丙烯羰基合成法制备丁辛醇的主要方程式如下：

(1)丙烯氢甲酰化生成正丁醛(n-Bal)：

CH

(2)丙烯氢甲酰化生成异丁醛(i-Bal)：

CH

(3)混合丁醛加氢生成异丁醇和正丁醇：

CH

CH

(4)正丁醛缩合反应生成2-乙基-3-丙基丙烯醛(EPA):

2CH

(5)2-乙基-3-丙基丙烯醛加氢生成辛醇：

CH

中国专利公开号：CN103012089A公开了一种丙烯羰基合成的方法，包括将丙烯和气提合成气以及氢甲酰化催化剂溶液送入第一羰基合成丁醛缩合单元中接触反应，将该丁醛缩合单元中的含有氢甲酰化催化剂的泡沫组分送入第一分离器分离，得到的气相组分的一部分返回，另一部分与合成气和氢甲酰化催化剂溶液送入第二羰基合成丁醛缩合单元中接触反应，并将该丁醛缩合单元中的含有氢甲酰化催化剂的泡沫组分送入第二分离器分离；将至少部分的第一、第二羰基合成丁醛缩合单元釜底的液相和合成气一起送入气提塔中气提，塔底得到液相组分，塔顶得到所述气提合成气；将气提塔塔底液相组分送入分离塔中分离，塔顶采出丁醛粗产品，塔底采出催化剂溶液。该方法能够有效地提高丙烯的利用率，减少尾气中丙烯的含量。由此可见，所述方法存在以下问题：

第一，所述方法中仅通过第一羰基合成丁醛缩合单元使丙烯、合成气与催化剂接触，气相组分进入第一羰基合成形成大气泡，然而由于气泡体积过大，无法与液相组分催化剂充分接触，降低了系统的反应效率。

第二，所述方法中合成气与丙烯与催化剂反应速率降低，导致丙烯和合成气利用率降低，很大程度上造成原料的浪费，增加了丁辛醇的生产成本，不符合现有的循环经济的要求。

第三，所述方法未考虑碱液与正丁醛溶液直接反应中，相界面积小，液滴凝并现象严重，反应效率低等问题。

第四，所述方法中加氢反应利用固定床反应器，由于其为强放热反应，过程中需移出大量的热，且反应能耗大效率低。

有鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本发明的第一目的在于提供一种丙烯羰基化制丁辛醇的反应系统，该反应系统一方面通过使用外置式微米气泡发生器将混合丁醛破碎成为微米级别的微气泡，并将氢气通过第一微米气泡发生器分散破碎成氢气微气泡，增大了混合丁醛与氢气间的传质面积，提高了传质效果，大幅度提高传质速率，降低了反应需要的温度与压力；另一方面通过设置第一分散器，预先将氢气分散成为大气泡，第一微米气泡发生器再将这些大气泡破碎成微气泡，提高了微气泡生成效率。

本发明的第二目的在于提供一种采用上述反应系统进行制丁辛醇的反应方法，该反应方法操作简便，丁醛转化率高，产品品质高，有利于减少能耗，达到比现有工艺更佳的反应效果。

为了实现本发明的上述目的，特采用以下技术方案：

本发明提供了一种丙烯羰基化制丁辛醇的反应系统，包括：合成反应器、异构物分离器、第一加氢反应器和缩合反应器；所述合成反应器与所述异构物分离器相连；所述异构物分离器上设置有正丁醛出口和混合丁醛出口；所述混合丁醛出口与所述第一加氢反应器相连，所述正丁醛出口与所述缩合反应器相连；

所述异构物分离器与所述第一加氢反应器间设置有外置式微米气泡发生器和冷凝器；混合丁醛从所述混合丁醛出口排出，一部分直接进入所述外置式微米气泡发生器中，另一部分经所述冷凝器冷凝后进入所述外置式微米气泡发生器中；混合丁醛经所述外置式微米气泡发生器分散破碎成微米级别的微气泡后，流入所述第一加氢反应器中；

所述第一加氢反应器底部设置有氢气进口；所述氢气进口连接有氢气瓶；所述第一加氢反应器与所述氢气瓶之间设置有第一分散器；所述第一分散器设置有液相进口和气相进口；所述第一分散器的液相进口与所述冷凝器的出口相连，所述第一分散器的气相进口与所述氢气瓶相连，氢气经所述第一分散器分散破碎成大气泡后进入所述第一加氢反应器中；

所述第一加氢反应器内设置有第一喷淋器和第一微米气泡发生器，所述第一喷淋器位于所述第一微米气泡发生器的上方；所述第一喷淋器与所述外置式微米气泡发生器相连；所述第一微米气泡发生器与所述氢气进口相连以将氢气大气泡分散破碎为微米级别的微气泡。

现有技术中，丙烯羰基化合成丁辛醇一般是通过丙烯与合成器进行羰基化反应，生成的粗产物进一步分离出正丁醛和混合丁醛，其中混合丁醛直接与氢气进行加氢反应，但是反应时由于混合丁醛与氢气的相界传质面积小，严重影响了反应效率，产物产出率低，原料浪费严重。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种丙烯羰基化制丁辛醇的反应系统，该反应系统通过使用外置式微米气泡发生器将混合丁醛破碎成为微米级别的微气泡，微气泡与液态的混合丁醛混合为气液乳化物后通入第一加氢反应器中，并将氢气通过第一微米气泡发生器分散破碎成氢气微气泡，增大了混合丁醛与氢气间的传质面积，提高了传质效果，大幅度提高传质速率，降低了反应需要的温度与压力；通过设置第一分散器，预先将氢气分散成为大气泡，第一微米气泡发生器再将这些大气泡破碎成微气泡，提高了微气泡生成效率；通过使用第一喷淋器将混合丁醛的气液乳化物从顶部向下喷洒，进一步增大了混合丁醛与氢气气泡的接触面积，提高了反应效率。

优选的，所述异构物分离器与所述缩合反应器间设置有再沸器和第二分散器；所述再沸器将正丁醛分成气液两相物流，均通入所述第二分散器中，正丁醛经所述第二分散器分散为大气泡后，进入所述缩合反应器中。通过设置再沸器，将正丁醛分成气液两相物流，为第二分散器破碎正丁醇提供了液相介质和气相原料；通过设置第二分散器将正丁醛分散破碎成为大气泡，提高了正丁醛的相界传质面积。

优选的，所述缩合反应器中设置有第二微米气泡发生器和第二喷淋器，所述第二微米气泡发生器与所述第二分散器相连以将所述第二分散器分散出的大气泡分散破碎成微米级别的微气泡；所述第二喷淋器位于所述第二微米气泡发生器的上方，所述第二喷淋器连接有碱液储罐。通过设置第二微米气泡发生器将正丁醛大气泡进一步分散成为微米级别的微气泡，进一步提高了正丁醛与碱液间的相液传质面积，通过设置第二喷淋器，一方面便于及时补充碱液原料，另一方面通过喷洒的方式，也便于提高碱液与正丁醛的接触面积，进而提高反应效率。

优选的，所述缩合反应器的物料出口连接有第二加氢反应器；所述缩合反应器与所述第二加氢反应器之间设置有蒸发器，从所述缩合反应器中流出的物料经所述蒸发器气化后，流入所述第二加氢反应器中。蒸发器将产物气化，便于后续反应的进行。

优选的，所述第二加氢反应器与所述氢气瓶相连，所述氢气瓶与所述第二加氢反应器之间设置有第三分散器，所述第三分散器的气相进口与所述氢气瓶相连，所述第三分散器的液相进口与所述第二加氢反应器相连，氢气在所述第三分散器中分散为大气泡后，流入所述第二加氢反应器中。

优选的，所述第一加氢反应器与所述第二加氢反应器均为浆态床反应器。

优选的，所述第一分散器、所述第二分散器与所述第三分散器结构相同，包括分散器壳体以及设置在所述分散器壳体中部的散粒体堆层，所述散粒体堆层由多个不同粒径的圆形散粒体堆砌而成。散粒体材质可选择由耐酸耐腐蚀的材料制成，底层和上层之间的圆形散粒体相互配合形成多个相同大小的间隙，气体经过间隙形成气泡，提高了气体表面的传质面积。

优选的，所述第二加氢反应器内设置有两个出口相对的第三微米气泡发生器，位于上方的所述第三微米气泡发生器与所述第三分散器相连以将氢气大气泡破碎成为微米级别的微气泡，位于下方的所述第三微米气泡发生器与所述蒸发器相连。两个第三微米气泡发生器分别将氢气和辛烯醛分散成为微米级别的微气泡，增大了相界面积，有效避免了液滴凝并现象，提高了反应效率。

优选的，所述微界面发生器、所述第一微米气泡发生器、所述第二微米气泡发生器以及所述第三微米气泡发生器的出口处均设置有用于使气泡均匀分布的分布器。设置分布器能够时产生的微气泡均匀分布。

优选的，所述分布器为锥形的圆盘；所述分布器上均匀分布有多个分布孔。气泡一部分沿分布器的锥形表面向外分布，一部分沿分布孔进行均匀扩散。

优选的，所述合成反应器侧壁上由上至下依次设置有催化剂进口、丙烯进口和合成气进口；所述合成反应器内部由上至下设置有两个微界面发生器，两个所述微界面发生器分别与所述丙烯进口和所述合成气进口相连；两个所述微界面发生器的出口相对。

本发明的合成反应器内设置有两个微界面发生器分别对丙烯和合成气进行分散破碎，反应时，丙烯和合成气分别经微界面发生器分散破碎为微米级别的微气泡后进行羰基化反应，提高了丙烯和合成气的相界传质面积；将两个微界面发生器的出口相对，能够起到对冲效果，以实现微气泡的均匀分布。

需要注意的是，本发明在对微界面发生器进行排布时，位于上部的微界面发生器与丙烯进口连接，位于下部的微界面发生器与合成气进口连接，合成气相对来说气源需要预先合成，而且原料均属于易燃易爆气体，所以为了提高其安全性，尽量将其进气口设置的位置比较低一些，同时鉴于其进入反应器内部后更容易朝着反应器顶部流动，所以用于破碎丙烯的微界面发生器设置在上部，破碎合成气的微界面发生器设置在下部，这样的排布方式也是充分考虑了安全性、反应效率等多方面的因素，合成气通过微界面发生器充分破碎分散后，也会更加大概率的通过位于微界面发生器上部的气体分布器以实现更为均匀的分布。

在混合丁醛加氢反应中，本发明通过使用外置式微米气泡发生器将混合丁醛破碎成为微米级别的微气泡，微气泡与液态的混合丁醛混合为气液乳化物后通入第一加氢反应器中，并将氢气通过第一微米气泡发生器分散破碎成氢气微气泡，增大了混合丁醛与氢气间的传质面积，提高了传质效果，大幅度提高传质速率，降低了反应需要的温度与压力；通过设置第一分散器，预先将氢气分散成为大气泡，第一微米气泡发生器再将这些大气泡破碎成微气泡，提高了微气泡生成效率；通过使用第一喷淋器将混合丁醛的气液乳化物从顶部向下喷洒，进一步增大了混合丁醛与氢气气泡的接触面积，提高了反应效率。

在正丁醛生成辛醇的反应中，本发明首先通过第二分散器将正丁醛预分散为大气泡，并通过缩合反应器中设置的第二微米气泡发生器将其分散为微气泡，分散效率高，相界传质面积大；通过第二喷淋器，进一步提高了碱液与正丁醛的接触面积；通过在第二加氢反应器中设置有两个出口相对的第三微米气泡发生器，一方面能够将原料分散破碎成微气泡，增大传质面积，另一方面通过相对的出口产生对冲现象，促进微气泡的均匀分布。

另外，本发明在微界面发生器、所述第一微米气泡发生器、所述第二微米气泡发生器以及所述第三微米气泡发生器的出口处均设置有用于使气泡均匀分布的分布器，通过分布器上的分布孔将产生的微气泡向不同方向进行喷射，改变了微气泡的运行方向，使微气泡更加均匀地进行分布。可见，本发明通过将分布器、微界面发生器、微米气泡发生器以及分散器结合应用，提高了微界面发生器本身的应用效果。

本领域所属技术人员可以理解的是，本发明所采用的微界面发生器在本发明人在先专利中已有体现，如申请号CN201610641119.6、CN201610641251.7、CN201710766435.0、CN106187660、CN105903425A、CN109437390A、CN205833127U及CN207581700U的专利。在先专利CN201610641119.6中详细介绍了微米气泡发生器(即微界面发生器)的具体产品结构和工作原理，该申请文件中记载了“微米气泡发生器包括本体和二次破碎件、本体内具有空腔，本体上设有与空腔连通的进口，空腔的相对的第一端和第二端均敞开，其中空腔的横截面积从空腔的中部向空腔的第一端和第二端减小；二次破碎件设在空腔的第一端和第二端中的至少一个处，二次破碎件的一部分设在空腔内，二次破碎件与空腔两端敞开的通孔之间形成一个环形通道。微米气泡发生器还包括进气管和进液管。”从该申请文件中公开的具体结构可以知晓其具体工作原理为：液体通过进液管切向进入微米气泡发生器内，超高速旋转并切割气体，使气体气泡破碎成微米级别的微气泡，从而提高液相与气相之间的传质面积，而且该专利中的微米气泡发生器属于气动式微界面发生器。

另外，在先专利201610641251.7中有记载一次气泡破碎器具有循环液进口、循环气进口和气液混合物出口，二次气泡破碎器则是将进料口与气液混合物出口连通，说明气泡破碎器都是需要气液混合进入，另外从后面的附图中可知，一次气泡破碎器主要是利用循环液作为动力，所以其实一次气泡破碎器属于液动式微界面发生器，二次气泡破碎器是将气液混合物同时通入到椭圆形的旋转球中进行旋转，从而在旋转的过程中实现气泡破碎，所以二次气泡破碎器实际上是属于气液联动式微界面发生器。其实，无论是液动式微界面发生器，还是气液联动式微界面发生器，都属于微界面发生器的一种具体形式，然而本发明所采用的微界面发生器并不局限于上述几种形式，在先专利中所记载的气泡破碎器的具体结构只是本发明微界面发生器可采用的其中一种形式而已。此外，在先专利201710766435.0中记载到“气泡破碎器的原理就是高速射流以达到气体相互碰撞”，并且也阐述了其可以用于微界面强化反应器，验证本身气泡破碎器与微界面发生器之间的关联性；而且在先专利CN106187660中对于气泡破碎器的具体结构也有相关的记载，具体见说明书中第[0031]-[0041]段，以及附图部分，其对气泡破碎器S-2的具体工作原理有详细的阐述，气泡破碎器顶部是液相进口，侧面是气相进口，通过从顶部进来的液相提供卷吸动力，从而达到粉碎成超细气泡的效果，附图中也可见气泡破碎器呈锥形的结构，上部的直径比下部的直径要大，也是为了液相能够更好的提供卷吸动力。

由于在先专利申请的初期，微界面发生器才刚研发出来，所以早期命名为微米气泡发生器(CN201610641119.6)、气泡破碎器(201710766435.0)等，随着不断技术改进，后期更名为微界面发生器，现在本发明中的微界面发生器相当于之前的微米气泡发生器、气泡破碎器等，只是名称不一样。综上所述，本发明的微界面发生器属于现有技术。

优选的，所述第二加氢反应器连接有第二精馏塔，所述第二加氢反应器产生的辛醇经所述第二精馏塔精馏后排出。

优选的，所述合成反应器、所述缩合反应器、所述第一加氢反应器以及所述第二加氢反应器上均连接有用于补充催化剂的催化剂循环装置。催化剂循环装置还能够促进催化剂的循环利用，节约成本。

优选的，所述第一加氢反应器依次连接有第一精馏塔和分离塔，所述加氢反应器中的产物在所述第一精馏塔精馏后，流入所述分离塔中。

优选的，所述合成反应器与所述异构物分离器之间设置有除沫器，所述合成反应器的产物经所述除沫器除沫后流入所述异构物分离器中。

本发明还提供了一种采用上述反应系统的反应方法，包括如下步骤：

将丙烯和合成气与催化剂混合，进行羟基合成反应，再经过除沫后得到粗产品，粗产品经分离得到正丁醛和混合丁醛；

正丁醛经微界面破碎后，与碱液进行缩合反应生成辛烯醛，辛烯醛与氢气分别进行微界面破碎后，经加氢反应后得到辛醇粗产品，将所述辛醇粗产品精馏纯化后得到产物辛醇；

混合丁醛与氢气分别进行微界面破碎后，在催化剂的参与下进行加氢反应生成混合丁醇，再经精馏纯化分离得到正丁醇和异丁醇。

优选的，所述羟基合成反应温度为80-95℃，压力为0.8-1.3MPa；优选的，所述催化剂为铑催化剂。

优选的，所述缩合反应器内的反应温度为65-75℃，反应压强为0.23-0.28MPa。

进一步地，所述第一加氢反应器与第二加氢反应器内的反应温度为60-78℃，反应压强为0.50-0.80MPa。

进一步地，所述第一加氢反应器与第二加氢反应催化剂为镍，铬等金属及氧化物催化剂三苯基膦溶液或其它行业内认可的同类型助剂参与反应。

采用本发明的反应方法得到的丁辛醇产品品质好、收率高。且该制备方法本身反应温度低、压力大幅度下降，成本显著降低。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

(1)本发明的反应系统通过使用外置式微米气泡发生器将混合丁醛破碎成为微米级别的微气泡，微气泡与液态的混合丁醛混合为气液乳化物后通入第一加氢反应器中，并将氢气通过第一微米气泡发生器分散破碎成氢气微气泡，增大了混合丁醛与氢气间的传质面积，提高了传质效果，大幅度提高传质速率，降低了反应需要的温度与压力；

(2)通过设置第一分散器，预先将氢气分散成为大气泡，第一微米气泡发生器再将这些大气泡破碎成微气泡，提高了微气泡生成效率；

(3)通过使用第一喷淋器将混合丁醛的气液乳化物从顶部向下喷洒，进一步增大了混合丁醛与氢气气泡的接触面积，提高了反应效率。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

图1为本发明实施例1提供的丙烯羰基化制丁辛醇的反应系统的结构示意图；

图2为本发明实施例1提供的第一分散器的结构示意图；

图3为本发明实施例1提供的催化剂循环装置的结构示意图。

附图说明：

10-合成反应器； 101-催化剂进口；

102-丙烯进口； 103-合成气进口；

104-溶剂进口； 105-微界面发生器；

106-分布器； 20-除沫器；

30-异构物分离器； 301-混合丁醛出口；

302-正丁醛出口； 40-外置式微米气泡发生器；

50-冷凝器； 60-第一加氢反应器；

601-第一喷淋器； 602-第一微米气泡发生器；

70-第一精馏塔； 80-分离塔；

90-氢气瓶； 100-第一分散器；

1001-分散器壳体； 1002-散粒体堆层；

110-碱液储罐； 120-再沸器；

130-第二分散器； 140-缩合反应器；

1401-第二微米气泡发生器； 1402-第二喷淋器；

150-第二加氢反应器； 1501-第三微米气泡发生器；

160-第二精馏塔； 170-催化剂循环装置；

180-第三分散器； 190-蒸发器。

具体实施方式

下面将结合附图和具体实施方式对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，但是本领域技术人员将会理解，下列所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，仅用于说明本发明，而不应视为限制本发明的范围。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

为了更加清晰的对本发明中的技术方案进行阐述，下面以具体实施例的形式进行说明。

实施例1

参阅图1-3所示，本实施例提供了一种丙烯羰基化制丁辛醇的反应系统，包括：合成反应器10、异构物分离器30、第一加氢反应器60和缩合反应器140；合成反应器10与异构物分离器30相连；合成反应器10与异构物分离器30之间设置有除沫器20，合成反应器10的产物经除沫器20除沫后流入异构物分离器30中。

合成反应器10侧壁上由上至下依次设置有催化剂进口101、丙烯进口102和合成气进口103；合成反应器10的底部设置有溶剂进口104；合成反应器10内部由上至下设置有两个微界面发生器105，两个微界面发生器105分别与丙烯进口102和合成气进口103相连；两个微界面发生器105的出口相对。

异构物分离器30上设置有正丁醛出口302和混合丁醛出口301；混合丁醛出口301与第一加氢反应器60相连，正丁醛出口302与缩合反应器140相连；

其中，异构物分离器30与第一加氢反应器60间设置有外置式微米气泡发生器40和冷凝器50；混合丁醛从混合丁醛出口301排出，一部分直接进入外置式微米气泡发生器40中，另一部分经冷凝器50冷凝后进入外置式微米气泡发生器40中；混合丁醛经外置式微米气泡发生器40分散破碎成微米级别的微气泡后，流入第一加氢反应器60中；

第一加氢反应器60底部设置有氢气进口；氢气进口连接有氢气瓶90；第一加氢反应器60与氢气瓶90之间设置有第一分散器100；第一分散器100设置有液相进口和气相进口；第一分散器100的液相进口与冷凝器50的出口相连，第一分散器100的气相进口与氢气瓶90相连，氢气经第一分散器100分散破碎成大气泡后进入第一加氢反应器60中；

第一加氢反应器60内设置有第一喷淋器601和第一微米气泡发生器602，第一喷淋器601位于第一微米气泡发生器602的上方；第一喷淋器601与外置式微米气泡发生器40相连；第一微米气泡发生器602与氢气进口相连以将氢气大气泡分散破碎为微米级别的微气泡。

第一加氢反应器60依次连接有第一精馏塔70和分离塔80，加氢反应器中的产物在第一精馏塔70精馏后，流入分离塔80中。

异构物分离器30与缩合反应器140间设置有再沸器120和第二分散器130；再沸器120将正丁醛分成气液两相物流，均通入第二分散器130中，正丁醛经第二分散器130分散为大气泡后，进入缩合反应器140中。通过设置再沸器120，将正丁醛分成气液两相物流，为第二分散器130破碎正丁醇提供了液相介质和气相原料。

缩合反应器140中设置有第二微米气泡发生器1401和第二喷淋器1402，第二微米气泡发生器1401与第二分散器130相连以将第二分散器130分散出的大气泡分散破碎成微米级别的微气泡；第二喷淋器1402位于第二微米气泡发生器1401的上方，第二喷淋器1402连接有碱液储罐110。

缩合反应器140的物料出口连接有第二加氢反应器150；缩合反应器140与第二加氢反应器150之间设置有蒸发器190，从缩合反应器140中流出的物料经蒸发器190气化后，流入第二加氢反应器150中。

第二加氢反应器150与氢气瓶90相连，氢气瓶90与第二加氢反应器150之间设置有第三分散器180，第三分散器180的气相进口与氢气瓶90相连，第三分散器180的液相进口与第二加氢反应器150相连，氢气在第三分散器180中分散为大气泡后，流入第二加氢反应器150中。

在本实施例中，第一加氢反应器60与第二加氢反应器150均为浆态床反应器。

在本实施例中，第一分散器100、第二分散器130与第三分散器180结构相同，包括分散器壳体1001以及设置在分散器壳体1001中部的散粒体堆层1002，散粒体堆层1002由多个不同粒径的圆形散粒体堆砌而成。散粒体材质可选择由耐酸耐腐蚀的材料制成，底层和上层之间的圆形散粒体相互配合形成多个相同大小的间隙，气体经过间隙形成气泡，提高了气体表面的传质面积。

第二加氢反应器150内设置有两个出口相对的第三微米气泡发生器1501，位于上方的第三微米气泡发生器1501与第三分散器180相连以将氢气大气泡破碎成为微米级别的微气泡，位于下方的第三微米气泡发生器1501与蒸发器190相连。两个第三微米气泡发生器1501分别将氢气和辛烯醛分散成为微米级别的微气泡，增大了相界面积，有效避免了液滴凝并现象，提高了反应效率。

其中，第一加氢反应器60与第二加氢反应器150均为浆态床反应器。

第二加氢反应器150连接有第二精馏塔160，第二加氢反应器150产生的辛醇经第二精馏塔160精馏后排出。

在本实施例中，微界面发生器105、第一微米气泡发生器602、第二微米气泡发生器1401以及第三微米气泡发生器1501的出口处均设置有用于使气泡均匀分布的分布器106。设置分布器106能够时产生的微气泡均匀分布。

其中，分布器106为锥形的圆盘；分布器106上均匀分布有多个分布孔。气泡一部分沿分布器106的锥形表面向外分布，一部分沿分布孔进行均匀扩散。

为保证反应过程中催化剂充足，在合成反应器10、缩合反应器140、第一加氢反应器60以及第二加氢反应器150上均连接有用于补充催化剂的催化剂循环装置170。催化剂循环装置170还能够促进催化剂的循环利用，节约成本。

在本实施例中，合成反应器10内的溶剂为正丁醛，第一加氢反应器60内的溶剂为正丁醇，第二加氢反应器150内的溶剂为辛醇，缩合反应器140内的溶剂为辛醇。

具体操作时，将丙烯气和合成气通入合成反应器10中，合成反应器10内的反应温度设置为80℃，反应压强设置为0.8MPa，微界面发生器105将丙烯和合成气打碎成微米尺度的微气泡，并将微气泡释放到合成反应器10内部，使得物料充分接触，并进行羰基合成反应。

将羰基合成反应产物输送至异构物分离器30中，正丁醛通过第二分散器130进入第二微米气泡发生器1401，第二微米气泡发生器1401将正丁醛打碎成微米尺度的微气泡，并释放到缩合反应器140内部，使得正丁醛与碱液充分接触，进行缩合反应。缩合反应器140内的反应温度设置为60℃，反应压强设置为0.18MPa。

缩合反应产物通过蒸发器190气化后进入到第二加氢反应器150中，第二加氢反应器150中反应温度设置为60℃，反应压强设置为0.50MPa。加氢反应产物经第二精馏塔160精馏后得到辛醇。

混合丁醛进入外置式微米气泡发生器40中，外置式微米气泡发生器40将混合丁醛打碎成微米尺度的微气泡，并释放到第一加氢反应器60内部，使得混合丁醛与氢气充分接触，进行加氢反应。第一加氢反应器60中反应温度设置为60℃，反应压强设置为0.50MPa。

所得加氢反应产物进行精馏提纯，经分离塔80分离成正丁醇和异丁醇。经检测，使用所述系统及工艺后，丙烯转化率98.6％，丁醛转化率98.0％，工艺的合成效率提升4.0％。

实施例2

本实施例的反应系统与实施例1一致，区别仅在于本实施例中合成反应器10内的反应温度设置为88℃，反应压强设置为1.1MPa；缩合反应器140内的反应温度设置为65℃，反应压强设置为0.21MPa；第一加氢反应器60中反应温度设置为70℃，反应压强设置为0.70MPa；第二加氢反应器150中反应温度设置为70℃，反应压强设置为0.70MPa。

经检测，使用所述系统及工艺后，丙烯转化率98.8％，丁醛转化率98.2％，工艺的合成效率提升4.5％。

实施例3

本实施例的反应系统与实施例1一致，区别仅在于本实施例中合成反应器10内的反应温度设置为95℃，反应压强设置为1.3MPa；缩合反应器140内的反应温度设置为70℃，反应压强设置为0.25MPa；第二加氢反应器150中反应温度设置为78℃，反应压强设置为0.80MPa；第一加氢反应器60中反应温度设置为78℃，反应压强设置为0.80MPa。

经检测，使用所述系统及工艺后，丙烯转化率99.0％，丁醛转化率98.4％，工艺的合成效率提升5.0％。

总之，与现有技术的丙烯羰基化制丁辛醇的反应系统相比，本发明的反应系统能耗低、成本低、安全性高、所需反应温度和压力低、副反应少、丁醛转化率高，值得广泛推广应用。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。