CN101513601A - 生产对苯二甲酸的px氧化反应器 - Google Patents

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Abstract

一种生产对苯二甲酸的PX氧化反应器，包括反应器壳体，所述反应器壳体呈罐状，其高径比为2.8～5，反应器壳体底部设有分布式进气装置和旋流式进气装置；所述分布式进气装置包括上部气流分布管和中间气流分布管，气流分布管呈圆环形；所述旋流进气管的数量是多个，均匀分布在器壁的四周。本发明采用组合式进气旋动装置，以适当量的空气推动反应器底部流体，使之发生旋转运动，气体分散良好，分布均匀，保持物料能处于正常的悬浮状态；并且采用介于高温与低温反应器之间的高径比，既避免了高径比大的低温反应器内存在的不均匀分布的现象，又以低动力消耗优于高温反应器。

Description

生产对苯二甲酸的PX氧化反应器
技术领域
本发明涉及化工设备领域，尤其涉及一种生产对苯二甲酸的PX氧化反应器。
背景技术
当前，精对苯二甲酸(PTA)工艺生产过程是：原料对二甲苯(PX)和溶剂醋酸(HAC)的混合物，在催化剂存在的条件下，与空气中的氧气在一定的温度和压力下进行氧化反应，生成粗对苯二甲酸(CTA)，并进一步对CTA进行精制处理，最终生成精对苯二甲酸(PTA)。
PX氧化反应器是此工艺流程中的关键设备，不同的工艺流程氧化反应器有不同的结构形式。从强化传质过程反应器结构形式可分为两种类型：第一类是无搅拌鼓泡塔式反应器；第二类是带搅拌器的釜式反应器，这两类结构形式的氧化反应器，都可以进行生产，所不同的是，装备的一次投入和长年能耗等方面存在较大差别；按反应条件可分为三种情况：高温氧化工艺(191～205℃)、中温氧化工艺(185～189℃)和低温氧化工艺(160～170℃)。
当前国际上PTA生产主要采用高温氧化工艺，高温氧化工艺反应速率快，宜采用搅拌釜来强化传质与传热，单位容积生产能力高，CTA晶体粒径较大，反应浆料中允许含水量高，只需尾气冷凝器而不增加附属脱水设备即可满足含水量控制要求，不足的是PX和HAC消耗较高，搅拌器及压缩机造价高，装备制造难度大；相比中温氧化工艺对设备的要求及PX和HAC消耗均比较适中，反应器可以采用结构简单的鼓泡塔来代替搅拌釜，设备投入及维修费用低，能耗低，CTA的分离与母液处理又比低温过程容易得多，该工艺的各项技术经济指标也接近或略好于高温氧化工艺；而低温氧化工艺采用无搅拌鼓泡塔即可满足传质要求，PX和HAC消耗低，不足之处是要求反应浆料中含水量低，需增加附属脱水装置，同时杂质含量高、浆料必需进行后氧化，晶体粒径小，残渣量大，仅适合于制备中纯度对苯二甲酸(MTA或QTA)而不适合生产PTA。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种生产对苯二甲酸的PX氧化反应器，以达到节省能量，减少投资、降低成本、工艺简单，实现大型化生产对苯二甲酸的目的。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种生产对苯二甲酸的PX氧化反应器，包括反应器壳体，所述反应器壳体通常可以呈罐状，其高径比优选2.8～5，所述反应器壳体底部设有分布式进气装置和旋流式进气装置。
所述分布式进气装置可以包括若干气流分布管，所述气流分布管通常可以呈圆环形，其圆心在所述壳体的垂直中线上，管体上设有若干个通气孔。
所述气流分布管通常可以包括上部气流分布管和中间气流分布管，所述上部气流分布管接近所述壳体的内壁，所述中间气流分布管位于壳体内空间的中部(指水平方向上，下同)，所述上部气流分布管和中间气流分布管连接有进气管。
所述旋流进气装置可以由若干旋流进气管构成，位于所述气流分布管的下方。当所述旋流进气管的数量是多个时，一般应均匀分布在所述壳体内壁的四周。
本发明采用了由分布式进气装置和旋流式进气装置构成的组合式进气旋动装置，以适当量的空气推动反应器底部流体，使之发生旋转运动，气体分散良好，分布均匀，减少偏流，可满足固体悬浮的需要，所采用的旋流式气体分布管可以有效的消除底部流动死区，保持物料能处于正常的悬浮状态，从而保证反应器的长年安全稳定运行；并且壳体采用介于高温与低温反应器之间的高径比，相应的空塔气速也介于二者之间，即能保证良好的气液传质与混合，又能满足固体均匀悬浮要求，塔物料混合良好，温度与浓度分布均匀，既避免了高径比大的低温反应器内存在的不均匀分布的现象，又以低动力消耗优于高温反应器；所用的分布式进气装置采用环形的上部和中部两个气流分布管结构，同旋流进气管形成的旋流相配合，可以保证有效地的进气量以及空气分布和传质，不仅结构简单，而且避免了对旋流的破坏，不产生死角，避免反应产生的晶体的沉积。
附图说明
图1是本发明所述的生产对苯二甲酸的PX氧化反应器的主视图；
图2是本发明所述的生产对苯二甲酸的PX氧化反应器的底部横断面的俯视图。
具体实施方式
参见图1-2，本发明所述的生产对苯二甲酸的PX氧化反应器，包括反应器壳体1，所述反应器壳体1底部设有分布式进气装置和旋流式进气装置。
所述反应器壳体1一般可以呈罐状，其高径比优选为2.8～5，这种高径比的空塔气速介于高温与低温反应器之间，既避免了高径比大的低温反应器内存在的不均匀分布的现象，又以低动力消耗优于高温反应器。
所述分布式进气装置可以包括若干气流分布管2，所述气流分布管2呈圆环形，其圆心在所述壳体的垂直中线上，管体上设有若干个通气孔7，这种进气装置在保证供气布气的同时，与其下方的旋流进气管3构成的旋流进气装置相配合，可以明显地提高气体的分散效果，保证空气分布均匀，保持物料能处于正常的悬浮状态，避免可以避免对旋流的破坏，避免出现死角。
所述气流分布管一般可以包括上部气流分布管4和中间气流分布管5，所述上部气流分布管4接近壳体内壁，所述中间气流分布管5位于壳体中部，所喷出的气流可防止反应器边壁效应过大时出现的环形返流；所述上部气流分布管4和中间气流分布管5连接进气管6，中间分布管5位于器体中部，主要起强化反应器中部的传质作用。
所述中间气流分布管5的高度(垂直位置)可以与所述上部气流分布管4相同，也可以比所述上部气流分布管4低，以改善壳体下部中央部位的供气状况。
所述气流分布管2通常可以连接有支撑件8。
所述旋流进气装置可以由若干旋流进气管3构成，通常位于所述气流分布管2的下方。当所述旋流进气管3的数量是多个时，一般应均匀分布在所述壳体内壁的四周。这种所述旋流进气装置可以形成良好的旋流，并且在驱使液流旋动的同时，也提供反应所需的部分空气量。
所述旋流进气管3的出气段相对于罐体半径可倾斜45～60°，以便形成适当的旋流。在相同流量下，通常可以控制下部的旋流进气管的流量为上部的气流分布管的流量为0.3～0.5倍时，这样可以获得优良的气泡分散效果，同时提高整体气含率。
所述反应器壳体1上部为气液分离段，设有填料层9，所述填料层9填充有规整填料10，能够同时脱水、除沫和回收固体，填料层9的上部通常可安装有回流分布器，上下方留有分离空间，以利于分离上升气流夹带的TA固体和醋酸溶剂等。所述气液分离段的中上部可设有回流口11，顶部可设有气相出口12。
所述反应器壳体1底部为底部鼓泡区，所述反应器壳体底部封头优选球形封头，封头的容积内通过多个均匀分布的旋流进气管多部位立体进气，使气液接触既充分均匀，不留死区，液体有规律的旋转运动，使器壁自清洗，所述封头底部开有出料口13。采用球形封头可以避免碟形、椭圆形等其他形状封头存在的小直径过渡段，有利于反应生成物顺利地由出料口13排出。
所述反应器壳体1中部为非均相反应段，其中下部设有进料口14，反应物料和催化剂充分混合后从进料口14加入反应器，与从底部上升的空气充分接触，完成氧化反应。

Claims (10)

1、一种生产对苯二甲酸的PX氧化反应器，其特征在于：包括反应器壳体，所述反应器壳体底部设有分布式进气装置和旋流式进气装置。
2、如权利要求1所述的生产对苯二甲酸的PX氧化反应器，其特征在于：所述分布式进气装置包括若干气流分布管，所述气流分布管呈圆环形，其圆心在所述壳体的垂直中线上，所述气流分布管上设有若干个通气孔。
3、如权利要求2所述的生产对苯二甲酸的PX氧化反应器，其特征在于：所述气流分布管包括上部气流分布管和中间气流分布管，所述上部气流分布管接近所述壳体的内壁，所述中间气流分布管位于壳体内的中部，所述上部气流分布管和中间气流分布管均连接有进气管。
4、如权利要求1、2或3所述的生产对苯二甲酸的PX氧化反应器，其特征在于：所述旋流进气装置由若干旋流进气管构成，位于所述气流分布管的下方。
5、如权利要求4所述的生产对苯二甲酸的PX氧化反应器，其特征在于：所述旋流进气管的数量是多个，均匀分布在所述壳体内壁的四周。
6、如权利要求5所述的生产对苯二甲酸的PX氧化反应器，其特征在于：所述气流分布管连接有支撑件，旋流进气管的出气段相对于罐体半径倾斜45～60°。
7、如权利要求6所述的生产对苯二甲酸的PX氧化反应器，其特征在于：所述反应器壳体上部设有填料层，所述填料层填充有规整填料，填料层的上部安装有回流分布器，上下方留有分离空间。
8、如权利要求7所述的生产对苯二甲酸的PX氧化反应器，其特征在于：所述反应器壳体底部设有球形封头，所述球形封头的底部开有出料口。
9、如权利要求8所述的生产对苯二甲酸的PX氧化反应器，其特征在于：所述反应器壳体中下部设有进料口，上部设有回流口，顶部可设有气相出口。
10、如权利要求9所述的生产对苯二甲酸的PX氧化反应器，其特征在于：所述反应器壳体呈罐状，其高径比为2.8～5。
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