用于对二甲苯氧化制备对苯二甲酸的氧化反应装置制造方法及图纸

一种用于对二甲苯氧化制备对苯二甲酸的氧化反应装置，该装置为塔式反应器，上下部分别为蒸馏脱水段和反应段。反应段底部存在气相原料的进口，侧壁存在液相原料的进口，近底部的侧壁存在产物出口。蒸馏脱水段顶部存在气相物料出口和冷凝回流液进口。反应段底部安置一锚式搅拌器。反应段侧壁存在２～８个气相原料分进口，各分进口在侧壁上周向均匀分布。产物出口至液相原料进口之间的垂直间距为Ｌ，分进口的高度位于产物出口以上Ｌ／５～Ｌ／２之间，分进口接口管道中心线与反应段侧壁分进口处的切线呈锐角α，α为０°～４５°。本发明专利技术有效地解决了现有技术在氧化反应进行时反应液上层易产生泡沫层，从而降低反应段有效容积这一技术问题。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及属于一种反应精馏装置，特别涉及用于对二甲苯氧化制备对苯二甲酸的氧化反应精馏装置。
技术介绍
对苯二甲酸(PTA)通常由对二甲苯与含氧气体通过氧化反应制得，在现有技术中，该氧化反应采用的氧化反应装置一般为鼓泡式氧化反应器。反应器分成反应段和反应蒸馏脱水段两部分。反应段处于下部，直径相对较大；反应蒸馏脱水段位于反应段的上方，直径相对较小，并具有较大的长径比，其中一般安置填料。原料对二甲苯和溶剂醋酸、催化剂从反应段中部侧壁进入反应器，含氧气体从反应段的底部进入，而反应产物从反应段下部的侧壁排出。反应段底部设置一低转速的锚式搅拌器，以防止固体产物在底部沉积。氧化反应产生的反应热通过反应溶剂醋酸和副产物水的蒸发带出反应段，同时伴随反应残留的大量不凝性气体(主要为氮气、氧气、二氧化碳和一氧化碳)上升至反应蒸馏脱水段，然后被排出反应器。在反应过程中，含氧气体是以一种很强烈的鼓泡方式进入反应液的，这不仅具有很好的搅拌作用，并能使反应液在反应段形成一种鼓泡液体层。在鼓泡液体层中，氧气与对二甲苯能产生良好的相接触，而呈结晶析出的固体产物对苯二甲酸则在搅拌作用下与溶剂醋酸形成悬浮液，这将利于产物的连续排出。但是，由于大量气体的鼓泡作用，加之副产物水伴随反应残留的大量不凝性气体的蒸发，使得反应液上部形成了一层密度较低的泡沫层，泡沫层的气含率接近0.50。在反应段中，一般情况下泡沫层占据了反应段近50％的空间，这就要求鼓泡式氧化反应器反应段的体积远远大于理论上需要的氧化反应空间，这显然降低了氧化反应器的有效容积。另一种常被采用的氧化反应装置是在反应器的反应段中安置一种强力搅拌器，搅拌器设置多层形状各异的搅拌桨叶，由大功率电机驱动。反应器侧壁还设置了垂直挡板，含氧气体从反应器侧部压入，并由导管引向搅拌桨叶。强力搅拌器设置能使反应液的液层整体密度基本均匀，液层中气含率为0.15～0.30。这样，反应器反应段的体积可以接近理论上需要的氧化反应空间。然而，强力搅拌器需要由大功率电机驱动，反应装置的电能消耗很大。
技术实现思路
本专利技术提供了一种用于对二甲苯氧化制备对苯二甲酸的氧化反应装置，它通过气相原料进入方式的改变，以解决氧化反应进行时反应液上部形成泡沫层这一技术问题，反应器反应段的体积接近理论上需要的氧化反应空间。以下是本专利技术解决上述技术问题的技术方案一种用于对二甲苯氧化制备对苯二甲酸的氧化反应装置，该装置为塔式反应器，上部为蒸馏脱水段，下部为反应段。反应段底部存在气相原料的进口，反应段侧壁存在液相原料的进口，反应段近底部的侧壁存在产物出口。蒸馏脱水段顶部存在气相物料出口和冷凝回流液进口。反应段底部安置一锚式搅拌器。在反应段的侧壁存在2～8个气相原料分进口，各气相原料分进口在侧壁上周向均匀分布。产物出口至液相原料进口之间的垂直间距为L，气相原料分进口的高度位于产物出口以上L/5～L/2之间，气相原料分进口接口管道中心线与反应段侧壁气相原料分进口处的切线呈锐角α，α为0°～45°。在反应段内壁上，两相邻的气相原料分进口之间最好各有1～4块导流挡板，导流挡板在两相邻的气相原料分进口之间均匀分布。挡板的长度为50～300mm，导流挡板突出的高度为气相原料分进口管道内径的1.5～3倍。导流挡板倾斜设置，向下倾斜的面迎向气相原料分进口，导流挡板与水平线形成夹角β，β为30°～75°。以上所述的导流挡板最好为弧形，弧形的凹面迎向气相原料分进口，而导流挡板外侧端最好呈锯齿状。本专利技术的技术关键是在氧化反应装置的反应器中的反应段侧壁增加了一组气相原料的分进口，原有的设置于反应段底部的气相原料进口仍保持不变。在操作时，占气相物料总量的15～40％的气相物料由反应段侧壁的分进口进入反应器。由于气相原料分进口接口管道中心线与反应段侧壁气相原料分进口处的切线呈0°～45°的锐角，因此由侧壁进入反应器的气相物料是以切线方向进入，或以与切线的夹角小于45°的方向进入的。它们将对处于上层的反应液产生周向推动力，令上层反应液形成漩流。专利技术人通过试验发现，当上层反应液产生漩流后可以有效地抑制泡沫的生成。而占气相物料总量的85～60％的气相物料仍由反应器底部进入，并向上鼓泡，其作用是使固体产物对苯二甲酸在反应器内与溶剂醋酸形成悬浮液，便于产物的排出。在反应段内壁上两相邻的气相原料分进口之间设置导流挡板可以防止反应液体形成旋涡，从而使沿反应器器壁的液面高度与中心液面高度接近，这有助于提高反应器反应段的有效高度。本专利技术通过反应器气相物料进料方式的改变，有效地解决了氧化反应进行时，反应液上层易产生泡沫从而降低反应段有效容积这一技术问题，而这种改进对于增加反应装置的能耗来讲是极为有限的。另外，这种气相原料分路进料的方式还使得气相物料与液相物料的混合效果更为理想，有助于氧化反应的进行。附图说明附图1、附图2和附图3展示了本专利技术的一个实施例，其中图1是氧化反应装置的侧面结构示意图； 图2是图1中A-A方向的剖面结构示意图；图3是图2中I局部的B-B方向示意图。具体实施例方式由附图1和附图2可见，该氧化反应装置为一塔式反应器，上部为蒸馏脱水段1，下部为反应段2，蒸馏脱水段的直径小于反应段，且具有较大的长径比，其中中设置填料。反应段底部存在一组共四个气相原料的进口3，进口3是在反应段底部半球封头上周向均匀分布，进口3是垂直设置的。在反应段侧壁对称地存在两个液相原料的进口4，反应段近底部的侧壁存在产物出口5。蒸馏脱水段顶部存在气相物料出口6和冷凝回流液进口7。反应段底部安置一锚式搅拌器8。而在反应段的侧壁还有4个气相原料分进口9，4个气相原料分进口在侧壁上周向均匀分布。产物出口至液相原料出口之间的垂直间距为L，气相原料分进口的高度位于产物出口以上L/5～L/2之间，气相原料分进口接口管道中心线与反应段侧壁气相原料分进口处的切线呈锐角α，α为0°～45°。由附图2和附图3可见，在反应段内壁上两相邻的气相原料分进口之间各有2块导流挡板10，导流挡板在两相邻的气相原料分进口之间呈均匀分布。挡板的长度b为50～300mm，导流挡板突出的高度a为气相原料分进口管道内径d的1.5～3倍。导流挡板倾斜设置，向下倾斜的面迎向气相原料分进口，导流挡板与水平线形成的夹角β为30°～75°。导流挡板最好为弧形的，弧形的凹面迎向气相原料分进口，其外侧端则最好呈锯齿状。权利要求1.一种用于对二甲苯氧化制备对苯二甲酸的氧化反应装置，该装置为塔式反应器，上部为蒸馏脱水段，下部为反应段，反应段底部存在气相原料的进口，反应段侧壁存在液相原料的进口，反应段近底部的侧壁存在产物出口，蒸馏脱水段顶部存在气相物料出口和冷凝回流液进口，反应段底部安置一锚式搅拌器，其特征在于在反应段的侧壁存在2～8个气相原料分进口，各气相原料分进口在侧壁上周向均匀分布，产物出口至液相原料进口之间的垂直间距为L，气相原料分进口的高度位于产物出口以上L/5～L/2之间，气相原料分进口接口管道中心线与反应段侧壁气相原料分进口处的切线呈锐角α，α为0°～45°。2.根据权利要求1所述的氧化反应装置，其特征在于所述的反应段内壁上在两相邻的气相原料分进口之间各有1～4块导流挡板，导流挡板在两相邻的气相原料分进口之间均匀分布，挡板的长度本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于对二甲苯氧化制备对苯二甲酸的氧化反应装置，该装置为塔式反应器，上部为蒸馏脱水段，下部为反应段，反应段底部存在气相原料的进口，反应段侧壁存在液相原料的进口，反应段近底部的侧壁存在产物出口，蒸馏脱水段顶部存在气相物料出口和冷凝回流液进口，反应段底部安置一锚式搅拌器，其特征在于在反应段的侧壁存在２～８个气相原料分进口，各气相原料分进口在侧壁上周向均匀分布，产物出口至液相原料进口之间的垂直间距为Ｌ，气相原料分进口的高度位于产物出口以上Ｌ／５～Ｌ／２之间，气相原料分进口接口管道中心线与反应段侧壁气相原料分进口处的切线呈锐角α，α为０°～４５°。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：俞明康，林菘，林永明，陈筱金，孙松青，
申请(专利权)人：中国石化上海石油化工股份有限公司，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]