CN110270297A - 一种合成乙醛酸的塔式反应器 - Google Patents
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Abstract
本发明技术方案所述的一种合成乙醛酸的塔式反应器，属化工设备技术领域；它由反应釜、反应塔、气流混合器、气液混合器、循环泵等组合而成；它有效解决了乙醛酸合成反应中易导致过氧化的问题、提高了乙醛酸收率、降低了尾气释放量、节省了能源消耗；本发明技术方案所述的一种合成乙醛酸的塔式反应器，它还具有占用空间小、反应周期短、操作便捷的优点。
Description
技术领域
本发明属化工设备及技术领域，特别涉及一种合成乙醛酸的塔式反应器。
背景技术
乙醛酸（CHO-COOH）是重要的精细化工原料和中间体，广泛应用于香料、制药、农药、化工等行业；乙二醛硝酸氧化法合成乙醛酸是国内大多数企业采用的生产乙醛酸的工艺，其化学反应方程式如下：
3CHO-CHO +2HNO3 → 3CHO-COOH+2NO ↑ +H2O
乙醛酸的合成反应过程中，还有大量的副产物草酸生成，其化学反应方程式如下：
3CHOCOOH + 2HNO3 →3COOH-COOH + NO↑+H2O
由于乙醛酸合成反应过程中有大量的一氧化氮NO产生，一氧化氮NO与空气反应会生成二氧化氮NO2，化学反应式如下：
NO + O2 → NO2
所以需要引入尾气吸收系统使反应尾气及时得到吸收处理，否则就会对环境造成危害。而反应尾气不经过反复利用而直接进入尾气吸收系统进行吸收处理在经济上也是不小的损失。
由于气流的挟带作用，参与反应的物料均能随着气流产生气液挟带现象而逸出反应系统，一个反应周期完成后，约有4.5-6.0%物料损耗；为防止物料流失，先前的技术方法是在反应釜上部加装回流冷凝器，用通冷水降温的方法使气液夹带的物料经冷凝再回到反应釜，但这样仅能控制1.0-1.5%物料流失。
在乙醛酸合成反应中，机械搅拌器很容易因震动和撞击而脱瓷或搪玻璃层受损，当出现针孔大小的损伤点时，由于硝酸、盐酸无孔不入的强腐蚀性，短时间内会使整个搅拌器损坏报废，铁离子进入反应液会对产品质量造成较大危害；如果不用机械搅拌装置，反应釜的震动就可避免。
采取什么样的措施既能使加料过程、反应过程平稳、正常进行，同时不会出现硝酸过量和大量使用问题；不会出现参与反应的物料因急剧蒸发和气液挟带而造成大量流失，同时又能使反应尾气得到有效的反复利用；另一方面，能否在乙醛酸合成反应中不使用机械搅拌装置，进而确保产品质量没有不良影响；这几点正是是行业技术人员努力的目标。
发明内容
本发明技术方案本着解决以上问题的目的，设计制作了一种合成乙醛酸的塔式反应器，它既有效地利用了反应尾气、减少了硝酸用量，省去了机械搅拌装置，抑制了气液挟带，提高了收率和产品质量，同时还有效利用了反应空间，简化了操作，对提高劳动积极性非常有利。
本发明技术方案所述的一种合成乙醛酸的塔式反应器，它包括：反应釜、反应塔、防挟带阻尼器、气流混合器、气液混合喷射器、循环泵、冷凝器、换热器、环形喷淋管、空气进口、稀硝酸控制阀、尾气控制阀、循环控制阀、成品控制阀，其特征在于，未配置机械搅拌装置的反应釜正上方安装着防挟带阻尼器，防挟带阻尼器正上方连接着反应塔，反应塔的靠上部分安装有冷凝器，反应塔中部内侧设置有环形喷淋管，反应塔顶部设置有2个开口，1个开口连接着尾气控制阀，另1个开口与气流混合器相连，气流混合器下口通过管道与气液混合喷射器的侧面开口相连，气液混合喷射器上口通过管道与反应塔内部的环形喷淋管相连，气液混合喷射器下口通过换热器、循环泵、反应釜底阀与反应釜相连。
优选地，本发明技术方案所述的一种合成乙醛酸的塔式反应器，其特征在于，所述的反应塔为组合式填料反应塔，反应塔中下部安装着4-8组填料模块，反应塔上部安装着管式冷凝器，冷凝器热交换面积为25-40m2,反应塔中部安装着环形喷淋管，环形喷淋管下表面开有100-200个直径为2-4mm的小孔。
优选地，本发明技术方案所述的一种合成乙醛酸的塔式反应器，其特征在于，所述的防挟带阻尼器为圆柱体或椭圆形球体，防挟带阻尼器内侧设置有环形喷淋管并通过侧面的开口连接着稀硝酸控制阀，环形喷淋管下面开有100-200个直径为1-2mm的小孔。
优选地，本发明技术方案所述的一种合成乙醛酸的塔式反应器，其特征在于，所述的气流混合器为圆柱体或椭圆形球体，上面开口与反应尾气相连，侧面开口与空气相连，下面开口连接着气液混合喷射器。
优选地，本发明技术方案所述的一种合成乙醛酸的塔式反应器，其特征在于，所述的气液混合喷射器是Wencuoli混合器的一种，它侧面连接着气流混合器，下面通过冷凝器连接着循环泵，上面连接着反应塔内侧的环形喷淋管。
优选地，本发明技术方案所述的一种合成乙醛酸的塔式反应器，其特征在于，所述的换热器为管式换热器，热交换面积为25-40m2，它与循环泵组合应用实现外循环内降温。
本发明技术方案所述的一种合成乙醛酸的塔式反应器，它带来的明显的有益效果包括以下5个方面：1. 省去了机械搅拌装置，降低了设备成本，减少了震动和维修量；2. 有效地利用了反应尾气、减少了硝酸用量，对降低生产成本和环境保护非常有利；3. 抑制了气液挟带，对减少物料流失、提高收率和控制成本非常有利；4. 反应在反应塔和反应釜内同时进行，使氧化反应更加平稳、高效；5.能有效利用了生产空间，简化了操作，对提高员工劳动积极性非常有利。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通的技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其它附图。
图1为本发明技术方案实施例的一种合成乙醛酸的塔式反应器的结构和流程示意图。
图1中：反应釜01、防挟带阻尼器02、反应塔03、冷凝器04、塔底环形喷淋管05、循环泵06、换热器07、气液混合喷射器08、气流混合器09、空气进口10、塔中环形喷淋管11、稀硝酸控制阀12、尾气控制阀13、成品控制阀14、循环控制阀15。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本发明作进一步描述。
本具体实施方式实施例所述的一种合成乙醛酸的塔式反应器，它由以下组件组合而成：反应釜01、防挟带阻尼器02、反应塔03、冷凝器04、塔底环形喷淋管05、循环泵06、换热器07、气液混合喷射器08、气流混合器09、空气进口10、塔中环形喷淋管11、稀硝酸控制阀12、尾气控制阀13、成品控制阀14、循环控制阀15。
本具体实施方式实施例所述的一种连续打浆加料一种合成乙醛酸的塔式反应器，其特征在于，未配置机械搅拌装置的反应釜01正上方安装着防挟带阻尼器02，防挟带阻尼器02正上方连接着反应塔03，防挟带阻尼器02内部靠上部分设置有塔底环形喷淋管05，塔底环形喷淋管05通过管道与硝酸控制阀12相连，反应塔03的靠上部分安装有冷凝器04，反应塔03中部内侧设置有塔中环形喷淋管11，反应塔03顶部设置有2个开口，1个开口连接着尾气控制阀13，另1个开口与气流混合器09相连，气流混合器09下口通过管道与气液混合喷射器08的侧面开口相连，气液混合喷射器08上口通过管道与反应塔03内部的塔中环形喷淋管11相连，气液混合喷射器08下口通过换热器07、循环泵06、反应釜底阀与反应釜01相连，循环泵出口上方设置有成品控制阀14和循环控制阀15。
本具体实施方式实施例的一种合成乙醛酸的塔式反应器，它详细的操作过程是这样的：首先根据工艺要求反部分物料投入到反应釜01中并升温，接下来启动循环泵06使物料在反应釜01和反应塔03之间循环；当温度升到工艺要求时，打开稀硝酸控制阀12，使一定浓度的稀硝酸通过设置于防挟带阻尼器02内的塔底环形喷淋管05匀速流入反应釜01；反应开始后，反应所产生的尾气自下而上上升至设置于防挟带阻尼器02内的塔底环形喷淋管05处时，一部分反应尾气与稀硝酸接触进行吸收反应再进入反应釜，一部分反应尾气继续上升至反应塔03中与正在循环的反应物料接触反应再随物料一起下落进入反应釜01中，另一部分反应尾气经冷凝器04上升至塔顶；这部分尾气在气液混合喷射器08所产生的负压牵引下经过气流混合器09处吸收空气形成气液混合液后边反应边再次经过塔中环形喷淋管11匀速进入反应塔03中，这个过程通过控制空气进量和尾气控制阀13的开度使尾气吸收达到平衡；物料在循环过程中经换热器07处进行冷热交换实现外循环内降温；当反应液技术指标达到要求时经成品控制阀14导出。
进一步地，本发明技术方案实施例的一种合成乙醛酸的塔式反应器，其特征在于，所述的反应塔为组合式填料反应塔，反应塔中下部安装着4-8组填料模块，反应塔上部安装着管式冷凝器，冷凝器热交换面积为25-40m2,反应塔中部安装着环形喷淋管，环形喷淋管下表面开有100-200个直径为2-4mm的小孔。
进一步地，本发明技术方案实施例的一种合成乙醛酸的塔式反应器，其特征在于，所述的防挟带阻尼器为圆柱体或椭圆形球体，防挟带阻尼器内侧设置有环形喷淋管并通过侧面的开口连接着稀硝酸控制阀，环形喷淋管下面开有100-200个直径为1-2mm的小孔。
进一步地，本发明技术方案实施例的一种合成乙醛酸的塔式反应器，其特征在于，所述的气流混合器为圆柱体或椭圆形球体，上面开口与反应尾气相连，侧面开口与空气相连，下面开口连接着气液混合喷射器。
进一步地，本发明技术方案实施例的一种合成乙醛酸的塔式反应器，其特征在于，所述的气液混合喷射器在原理上属Wencuoli混合器，它侧面连接着气流混合器，下面通过冷凝器连接着循环泵，上面连接着反应塔内侧的环形喷淋管。
进一步地，本发明技术方案实施例的一种合成乙醛酸的塔式反应器，其特征在于，所述的换热器为管式换热器，热交换面积为25-40m2，它与循环泵组合应用实现外循环内降温。
如此装置，本发明技术方案所述的一种合成乙醛酸的塔式反应器，它带来的明显的有益效果包括以下5个方面：1. 省去了机械搅拌装置，降低了设备成本，减少了震动和维修量；2. 有效地利用了反应尾气、减少了硝酸用量，对降低生产成本和环境保护非常有利；3. 抑制了气液挟带，对减少物料流失、提高收率和控制成本非常有利；4. 反应在反应塔和反应釜内同时进行，使氧化反应更加平稳、高效；5.能有效利用了生产空间，简化了操作，对提高员工劳动积极性非常有利。
凡是在本发明精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。本发明所保护范围是要符合与本文所所述的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (6)
1.一种合成乙醛酸的塔式反应器，它包括：反应釜、反应塔、防挟带阻尼器、气流混合器、气液混合喷射器、循环泵、冷凝器、换热器、环形喷淋管、空气进口、稀硝酸控制阀、尾气控制阀、循环控制阀、成品控制阀，其特征在于，未配置机械搅拌装置的反应釜正上方安装着防挟带阻尼器，防挟带阻尼器正上方连接着反应塔，反应塔的靠上部分安装有冷凝器，反应塔中部内侧设置有环形喷淋管，反应塔顶部设置有2个开口，1个开口连接着尾气控制阀，另1个开口与气流混合器相连，气流混合器下口通过管道与气液混合喷射器的侧面开口相连，气液混合喷射器上口通过管道与反应塔内部的环形喷淋管相连，气液混合喷射器下口通过换热器、循环泵、反应釜底阀与反应釜相连。
2.根据权利要求1所述的一种合成乙醛酸的塔式反应器，其特征在于，所述的反应塔为组合式填料反应塔，反应塔中下部安装着4-8组填料模块，反应塔上部安装着管式冷凝器，冷凝器热交换面积为25-40m2,反应塔中部安装着环形喷淋管，环形喷淋管下表面开有100-200个直径为2-4mm的小孔。
3.根据权利要求1所述的一种合成乙醛酸的塔式反应器，其特征在于，所述的防挟带阻尼器为圆柱体或椭圆形球体，防挟带阻尼器内侧设置有环形喷淋管并通过侧面的开口连接着稀硝酸控制阀，环形喷淋管下面开有100-200个直径为1-2mm的小孔。
4.根据权利要求1所述的一种合成乙醛酸的塔式反应器，其特征在于，所述的气流混合器为圆柱体或椭圆形球体，上面开口与反应尾气相连，侧面开口与空气相连，下面开口连接着气液混合喷射器。
5.根据权利要求1所述的一种合成乙醛酸的塔式反应器，其特征在于，所述的气液混合喷射器是Wencuoli混合器的一种，它侧面连接着气流混合器，下面通过冷凝器连接着循环泵，上面连接着反应塔内侧的环形喷淋管。
6.根据权利要求1所述的一种合成乙醛酸的塔式反应器，其特征在于，所述的换热器为管式换热器，热交换面积为25-40m2，它与循环泵组合应用实现外循环内降温。
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