CN207694757U - 一种尾气零排放的丁醛氧化反应装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种尾气零排放的丁醛氧化反应装置，包括氧化反应器，所述的氧化反应器上设置有进料口、进气口、循环进气口、第一循环进料口、第二循环进料口、第三循环进料口、排气口、排料口，所述的排气口位于所述的氧化反应器的顶端，所述的排料口位于所述的氧化反应器的底端，所述的进料口位于所述的氧化反应器的上部，所述的进气口、循环进气口均位于所述的氧化反应器下部，所述的第一循环进料口、第二循环进料口、第三循环进料口依次设置于所述的氧化反应器上。本实用新型所述的尾气零排放的丁醛氧化反应装置采用纯氧代替空气，在反应系统中用惰性组分氮气循环，实现尾气零排放，有效降低全装置物耗，降低丁酸的生产成本。

Description

一种尾气零排放的丁醛氧化反应装置

技术领域

本实用新型属于化工领域，尤其是涉及一种尾气零排放的丁醛氧化反应装置。

背景技术

尾气零排放的丁醛氧化反应装置主要应用于丁醛氧化法制丁酸。丁醛氧化法制丁酸的原理和工艺过程如下所述：

以丁醛为例，氧化反应机理如下：

主反应：

2CH₃CH₂CH₂CHO+O₂→2CH₃CH₂CH₂COOH

副反应：

CH₃CH₂CH₂CHO+2O₂→CH₃CH₂COOH+CO₂+H₂O

CH₃CH₂CH₂CHO+O₂→CH₃CH₂CH₂OH+CO₂

CH₃CH₂CH₂COOH+CH₃(CH₂)₂OH→

CH₃CH₂CH₂COO(CH₂)₂CH₃+H₂O

丁醛在催化剂的作用下与氧气发生反应，生成丁酸。丁醛的氧化反应属于自由基反应，丁醛与氧结合生成过氧化物自由基，在没有催化剂的情况下，过氧化物自由基分解速度缓慢，在反应中浓度积累到一定程度会分解爆炸，因此工业上加入催化剂，目的是将过氧化物自由基及时分解为丁酸，防止过氧化物自由基的积累分解可能引起的爆炸事故。

目前丁醛氧化反应装置采用空气氧化，原料空气自反应器底部注入，丁醛从反应器顶部进料，反应液冷却后，气相直接排空。外排反应气主要成分为：氮气、氧气、二氧化碳、丁醛和丁酸，既造成环境污染，又增加物料消耗。

发明内容

有鉴于此，本实用新型旨在提出一种尾气零排放的丁醛氧化反应装置，实现尾气零排放，有效降低全装置物耗，降低丁酸的生产成本。

为达到上述目的，本实用新型的技术方案是这样实现的：

一种尾气零排放的丁醛氧化反应装置，包括氧化反应器，所述的氧化反应器上设置有进料口、进气口、循环进气口、第一循环进料口、第二循环进料口、第三循环进料口、排气口、排料口，所述的排气口位于所述的氧化反应器的顶端，所述的排料口位于所述的氧化反应器的底端，所述的进料口位于所述的氧化反应器的上部，所述的进气口、循环进气口均位于所述的氧化反应器下部，所述的第一循环进料口、第二循环进料口、第三循环进料口依次设置于所述的氧化反应器上，所述的排气口通过管路与所述的循环进气口相连，所述的排料口分别通过管路与所述的第一循环进料口、第二循环进料口、第三循环进料口相连。

进一步，所述的丁醛氧化反应装置还包括尾气冷凝器、循环气压缩机、外循环泵、外循环冷却器，所述的尾气冷凝器的一端通过管路与所述的排气口相连，另一端通过管路与所述的循环气压缩机相连，所述的循环气压缩机通过管路与所述的循环气压缩机相连，所述的外循环泵的一端通过管路与所述的排料口相连，另一端通过管路与所述的外循环冷却器相连，所述的外循环冷却器分别通过管路与所述的第一循环进料口、第二循环进料口、第三循环进料口相连。

进一步，所述的进气口位于所述的循环进气口的上方。

为降低尾气排放和原料消耗，所述的丁醛氧化反应装置通过用纯氧代替空气，采用氮气(反应系统的惰性组分)循环，实现尾气零排放，有效降低全装置物耗，降低丁酸的生产成本。

相对于现有技术，本实用新型所述的尾气零排放的丁醛氧化反应装置具有以下优势：

(1)本实用新型所述的尾气零排放的丁醛氧化反应装置采用纯氧代替空气，在反应系统中用惰性组分氮气循环，实现尾气零排放，有效降低全装置物耗，降低丁酸的生产成本。

(2)本实用新型所述的尾气零排放的丁醛氧化反应装置采用外循环取热，将其中的热量控制在适当的适当温度，循环进料通过三条线进入氧化塔，使氧化塔温度趋于一致。

(3)本实用新型所述的氧气通过流量控制阀控制与循环气压缩机返回的循环气混合后分两路进入氧化塔，反应器采用纯氧进料，氮气循环控制氧化塔内氧含量以减小副反应。

附图说明

构成本实用新型的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1为本实用新型实施例所述的尾气零排放的丁醛氧化反应装置的示意图；

图2为本实用新型实施例所述的尾气零排放的丁醛氧化反应装置的工艺流程图。

附图标记说明：

1-氧化反应器；2-尾气冷凝器；3-循环气压缩机；4-外循环泵；5-外循环冷却器；11-进料口；12-进气口；13-循环进气口；14-第一循环进料口；15-第二循环进料口；16-第三循环进料口；110-排气口；111-排料口。

具体实施方式

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。

如图1-2所示，一种尾气零排放的丁醛氧化反应装置，包括氧化反应器 1，所述的氧化反应器1上设置有进料口11、进气口12、循环进气口13、第一循环进料口14、第二循环进料口15、第三循环进料口16、排气口110、排料口111，所述的排气口110位于所述的氧化反应器1的顶端，所述的排料口111位于所述的氧化反应器1的底端，所述的进料口11位于所述的氧化反应器1的上部，所述的进气口12、循环进气口13均位于所述的氧化反应器1下部，所述的第一循环进料口14、第二循环进料口15、第三循环进料口16依次设置于所述的氧化反应器1上，所述的排气口110通过管路与所述的循环进气口13相连，所述的排料口111分别通过管路与所述的第一循环进料口14、第二循环进料口15、第三循环进料口16相连。

所述的丁醛氧化反应装置还包括尾气冷凝器2、循环气压缩机3、外循环泵4、外循环冷却器5，所述的尾气冷凝器2的一端通过管路与所述的排气口110相连，另一端通过管路与所述的循环气压缩机3相连，所述的循环气压缩机3通过管路与所述的循环气压缩机3相连，所述的外循环泵4的一端通过管路与所述的排料口111相连，另一端通过管路与所述的外循环冷却器5相连，所述的外循环冷却器5分别通过管路与所述的第一循环进料口14、第二循环进料口15、第三循环进料口16相连。

所述的进气口12位于所述的循环进气口13的上方。

原料丁醛通过泵升压后由流量控制阀控制进入氧化反应器1，催化剂按照一定配比进入原料丁醛，氧气通过流量控制阀控制与循环气压缩机3返回的循环气混合后分两路进入氧化反应器1，在氧化反应器1内，丁醛和氧气发生反应，生产产物丁酸，同时生成少量的副产物，氧化反应为放热反应，为了控制反应温度，氧化反应器1采用外循环取热，将其中的热量控制在适当的适当温度。循环进料通过三条线进入氧化反应器1，使氧化反应器1温度趋于一致。

氧化反应器1采用纯氧进料，氮气循环控制氧化反应器1内氧含量以减小副反应。开工时，首先对氮气循环，而后缓慢加入氧气，从而控制反应强度，为防止塔顶气相空间行程可燃性爆炸气体，控制气相氧含量小于3％。

由于补入的氧化剂为纯氧，不含有氮气，因此丁醛氧化反应系统不存在氮气积累，不需外排反应尾气来维持反应气中氧气浓度。

以1万吨丁醛氧化制取丁酸为例：如图1所示：

原料丁醛与催化剂安装一定比例在反应器顶部上部进入反应系统，氧气通过反应器底部进入反应系统，在氧化反应器内氧气和丁醛在氧化反应器内逆流接触，丁醛在此过程中氧化为丁酸，由于氧化反应为放热反应，反应产物由反应器底部经过外循环泵，一部分粗产品去后续处理，一部分通过外循环冷却器冷却后返回反应系统，从而控制床层温升小于5℃。氮气开工初期一次加入反应系统，正常操作无氮气补充。氮气首次进料量使氧化反应器顶部氧含量在3％，且使循环气中氧气浓度在20％。

表1工艺操作参数

表2主要设备规格(以1万吨/年为例)

表3本实用新型与传统工艺的实施效果对比：

序号	指标	单位	无尾气排放工艺	传统工艺
					1	废气排放	Nm3/h	--	1010
2	原料消耗/吨产品	t/t	0.95	0.97
					3	设备投资	万元	870	950

注：废气排放及设备投资对比均以1万吨/年异丁酸装置正常工况为核算基础。

通过对本实用新型与传统工艺进行对比，由于废气零处理设施，投资低 70万元；丁醛原料损失少，吨产品的原料消耗低20kg；且无废气排放，环境友好。因此所述的丁醛氧化反应装置具有很好的环境效益和经济效益。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种尾气零排放的丁醛氧化反应装置，其特征在于：包括氧化反应器，所述的氧化反应器上设置有进料口、进气口、循环进气口、第一循环进料口、第二循环进料口、第三循环进料口、排气口、排料口，所述的排气口位于所述的氧化反应器的顶端，所述的排料口位于所述的氧化反应器的底端，所述的进料口位于所述的氧化反应器的上部，所述的进气口、循环进气口均位于所述的氧化反应器下部，所述的第一循环进料口、第二循环进料口、第三循环进料口依次设置于所述的氧化反应器上，所述的排气口通过管路与所述的循环进气口相连，所述的排料口分别通过管路与所述的第一循环进料口、第二循环进料口、第三循环进料口相连。

2.根据权利要求1所述的尾气零排放的丁醛氧化反应装置，其特征在于：所述的丁醛氧化反应装置还包括尾气冷凝器、循环气压缩机、外循环泵、外循环冷却器，所述的尾气冷凝器的一端通过管路与所述的排气口相连，另一端通过管路与所述的循环气压缩机相连，所述的循环气压缩机通过管路与所述的循环气压缩机相连，所述的外循环泵的一端通过管路与所述的排料口相连，另一端通过管路与所述的外循环冷却器相连，所述的外循环冷却器分别通过管路与所述的第一循环进料口、第二循环进料口、第三循环进料口相连。

3.根据权利要求1所述的尾气零排放的丁醛氧化反应装置，其特征在于：所述的进气口位于所述的循环进气口的上方。