CN212882373U

CN212882373U - 一种乙苯氧化装置

Info

Publication number: CN212882373U
Application number: CN202020846350.0U
Authority: CN
Inventors: 杨春和; 蒋怡
Original assignee: Sinopec Engineering Group Co Ltd; Sinopec Nanjing Engineering Co Ltd
Current assignee: Sinopec Engineering Group Co Ltd; Sinopec Nanjing Engineering Co Ltd
Priority date: 2020-05-20
Filing date: 2020-05-20
Publication date: 2021-04-06
Anticipated expiration: 2030-05-20

Abstract

本实用新型公开了一种乙苯氧化装置，属于化工领域。该装置至少包含2个上述的立式塔式氧化反应器，多个立式塔式氧化反应器之间采用串联的方式连接；所述的氧化反应器底部设有循环泵，所述的循环泵出口通过氧化反应循环冷却器与立式塔式氧化反应器的上部相连，乙苯的进料口位于立式塔式氧化反应器的底端，空气的进料口位于立式塔式氧化反应器的顶端。本实用新型通过将氧化反应在串联的带有内导流桶的多个氧化反应器内完成，取消了搅拌器，动力消耗降低，降低了氧化反应装置发生泄漏的可能性，提高了氧化装置的安全性，停车修理少。

Description

一种乙苯氧化装置

技术领域

本实用新型涉及化工领域，具体涉及一种乙苯氧化装置。

背景技术

目前，工业上环氧丙烷生产技术主要有氯醇法和间接氧化法。

采用氯醇法生产环氧丙烷的特点是流程比较短，工艺成熟，操作负荷弹性较大，选择性好，收率高，生产比较安全，对原料丙烯纯度要求不高，建设投资少；但氯醇法生产环氧丙烷过程中会产生大量含氯化钙的废水，环境污染十分严重，因而我国自2011年起已停止对新建氯醇法环氧丙烷装置的审批。

采用间接氧化法生产环氧丙烷的技术中，用于氧化丙烯的氧化剂可以是有机氢过氧化物，也可以是双氧水。目前，用于氧化丙烯的有机氢过氧化物除了可以用叔丁基过氧化氢 (用异丁烷生产)和乙苯过氧化氢(用乙苯生产)外，从技术上来说，也可以用其它有机氢过氧化物进行生产，比如异丙苯、异戊烷、环己烷或其它有机物。用这些有机物对应的氢过氧化物来氧化丙烯，也可以生产环氧丙烷，但由于环氧丙烷的分子量较低，联产物量较大，因而原料烃来源可靠、大量联产物的市场销售、联产物与原料烃间的价格关系对环氧丙烷装置的经济性有直接的影响。

对使用异丁烷为原料的间接氧化法而言，C4资源丰富、联产物叔丁醇可用作汽油添加剂，也可脱水制异丁烯用于甲基丙烯酸甲酯装置，更大的用途在于脱水与甲醇醚化后生产甲基叔丁基醚(MTBE)。

对使用乙苯原料的间接氧化法而言，乙苯来源于乙烯和苯烷基化；联产物苯乙烯市场容量大，目前国内自给率仅70％左右，销售价格较高，有较好的经济性。

由于异丁烷和乙苯这两种烃具备上述条件，用于生产环氧丙烷时成本较低，具有竞争力，因此自1969年实现工业化以来取得了迅速发展，目前是世界上间接氧化法环氧丙烷装置的主要工艺。

乙苯共氧化法由美国奥克兰(ACRO)公司开发，现为美国利安德(Lyondell)公司所有。除了Lyondell的乙苯共氧化法外，苯乙烯-环氧丙烷的联产工艺还有Shell法。Shell法由荷兰壳牌公司开发。乙苯氧化工艺由于是通入空气的高温氧化过程，容易发生爆炸事故。所以乙苯氧化装置的安全性需要特别关注。乙苯氧化装置是乙苯共氧化法生产环氧丙烷的关键装置之一，其核心设备是乙苯氧化反应器。

乙苯氧化反应器是乙苯氧化过程的关键设备，其结构形式有釜式搅拌反应器、釜式外循环反应器、塔式外循环反应器、卧式一釜多室反应器等几种。为了使通入的空气气泡能与乙苯液体均匀混合，故常在反应器内装设搅拌器，或安装外循环泵，利用机械动力强制物料循环，以达到良好混合的目的。内循环反应器是在反应器内利用气液造成液体中的静压差，从而产生液体环流运动，使物料在内套管与反应器之间循环，达到扩散、传热和传质目的。

采用机械动力强制物料循环，能达到良好混合的目的，但对机械设备的密封和电机的防爆有很高的要求。内循环反应器结构较简单，不需要机械动力设备，设备造价较低，操作安全可靠。

搅拌式乙苯氧化反应器和内循环乙苯氧化反应器的优缺点比较见下表：

实用新型内容

本实用新型装置是针对上述存在的技术问题提供一种乙苯氧化装置。

本实用新型的目的可以通过以下技术方案实现：

一种立式塔式氧化反应器，该反应器包括反应器壳体，所述的反应器壳体内设带有喇叭口的导流桶，所述的导流桶的底端设有空气分配器，所述的导流桶上方设有溢流堰，溢流堰的底部带坡度，所述的反应器壳体顶端设有气体出口，底部设有反应器物料进口，溢流堰的最低位置设有反应器液出口。

本实用新型技术方案中：导流桶安装位置的垂直中心线与反应器壳体的垂直中心线不重合，且溢流堰安装位置的垂直中心线与反应器壳体的垂直中心线也不重合。

本实用新型技术方案中：所述导流桶的喇叭口上部何有循环冷却液分布器，且所述的循环冷却液分布器上还设有循环冷却液入口。

一种乙苯氧化装置，该装置至少包含2个上述的立式塔式氧化反应器，多个立式塔式氧化反应器之间采用串联的方式连接；所述的氧化反应器底部设有循环泵，所述的循环泵出口通过氧化反应循环冷却器与立式塔式氧化反应器的上部相连，乙苯的进料口位于立式塔式氧化反应器的底端，空气的进料口位于立式塔式氧化反应器的顶端。

上述乙苯氧化装置中：该装置包括7个串联的立式塔式氧化反应器，乙苯原料位于第一级氧化反应器的底端，第一级氧化反应器的底端通过第一级氧化反应循环泵和第一级氧化反应循环冷却器，第一级氧化反应循环冷却器的输出端与第一级氧化反应器的上部相连；

第一级氧化反应器上部的液体输出端与第二级氧化反应器的底端相连，第二级氧化反应器底部的输出端通过第二级氧化反应循环泵与第二级氧化反应循环冷却器相连，第二级氧化反应循环冷却器的输出端与第二级氧化反应器的上部相连；

依次类推，直至第七级氧化反应器，氧化产液作为产品输出。

上述乙苯氧化装置中：所述的氧化反应循环冷却器设有配套的冷却剂进口和冷却剂出口。

上述乙苯氧化装置中：立式塔式氧化反应器的顶端设有氧化空气的输出端。

本实用新型的有益效果：

1)本实用新型通过将氧化反应在串联的带有内导流桶的多个氧化反应器内完成，取消了搅拌器，动力消耗降低，降低了氧化反应装置发生泄漏的可能性，提高了氧化装置的安全性；停车修理少；

2)本实用新型所述的氧化反顶部设计有溢流堰，氧化反应产物进入溢流堰的过程完成了脱除气体，消除氧化液体在不同氧化反应器转移时出现贫氧，发生副反应。

3)串联的氧化反应器安装有高差，利用重力流，采取溢流的方式，减少机械故障导致的复杂连锁停车，并简化了反应器的液位控制,提高了装置的在线率；

4)外循环冷却泵等发生故障，可以只停对应的氧化反应器，其它反应器可以继续运行，装置在线率高。

附图说明

图1是一种乙苯氧化反应器图。

图2是一种乙苯氧化装置图。

其中：图1中1’为空气分配器；2’为导流桶；3’为溢流堰，4’为气体出口，5’为循环冷却液入口，6’为反应器液出口，7’为空气进口，8’为反应器物料进口，9’为反应器壳体，10’为循环冷却液分布器。

图2中1-空气；2氧化尾气；3-乙苯，4氧化产液，11-第一级氧化反应器，12-第一级氧化反应循环泵，13-第一级氧化反应循环冷却器，14-第一级冷却剂进口，15-第一级冷却剂出口，21-第二级氧化反应器，22-第二级氧化反应循环泵，23-第二级氧化反应循环冷却器，24-第二级冷却剂进口，25-第二级冷却剂出口，31-第三级氧化反应器，32- 第三级氧化反应循环泵，33-第三级氧化反应循环冷却器，34-第三级冷却剂进口，35-第三级冷却剂出口，41-第四级氧化反应器，42-第四级氧化反应循环泵，43-第四级氧化反应循环冷却器，44-第四级冷却剂进口，45-第四级冷却剂出口，51-第五级氧化反应器， 52-第五级氧化反应循环泵，53-第五级氧化反应循环冷却器，54-第五级冷却剂进口，55- 第五级冷却剂出口，61-第六级氧化反应器，62-第六级氧化反应循环泵，63-第六级氧化反应循环冷却器，64-第六级冷却剂进口，65-第六级冷却剂出口，71-第七级氧化反应器， 72-第七级氧化反应循环泵，73-第七级氧化反应循环冷却器，74-第七级冷却剂进口，75- 第七级冷却剂出口。

具体实施方式

下面结合实施例对本实用新型做进一步说明，但本实用新型的保护范围不限于此：

如图1，一种立式塔式氧化反应器，该反应器包括反应器壳体9’，所述的反应器壳体 9’内设带有喇叭口的导流桶2’，所述的导流桶2’的底端设有空气分配器1’，所述的导流桶2’上方设有溢流堰3’，溢流堰3’的底部带坡度，所述的反应器壳体9’顶端设有气体出口4’，底部设有反应器物料进口8’，溢流堰3’的最低位置设有反应器液出口6’。导流桶2’安装位置的垂直中心线与反应器壳体9’的垂直中心线不重合，且溢流堰3’安装位置的垂直中心线与反应器壳体9’的垂直中心线也不重合。所述导流桶2’的喇叭口上部何有循环冷却液分布器10’，且所述的循环冷却液分布器10’上还设有循环冷却液入口5’。

如图2，一种乙苯氧化装置，该该装置包括7个串联的立式塔式氧化反应器，乙苯原料位于第一级氧化反应器的底端，第一级氧化反应器的底端通过第一级氧化反应循环泵和第一级氧化反应循环冷却器，第一级氧化反应循环冷却器的输出端与第一级氧化反应器的上部相连；第一级氧化反应器上部的液体输出端与第二级氧化反应器的底端相连，第二级氧化反应器底部的输出端通过第二级氧化反应循环泵与第二级氧化反应循环冷却器相连，第二级氧化反应循环冷却器的输出端与第二级氧化反应器的上部相连；

所述的氧化反应循环冷却器设有配套的冷却剂进口和冷却剂出口。立式塔式氧化反应器的顶端设有氧化空气的输出端。

氧化反应器中内导流桶2’带有喇叭口，偏心100mm安装在反应器内，空气分配器1’将空气分配入内导流桶2’底部外，使得在导流桶2’内气体含量低，介质密度小于导流桶2’内部，由于密度差，导流桶2’内部介质进入导流桶外，沿导流桶外上升，到上部液面气体脱出，在氧化反应器上部的气相空间脱除夹带液体后，由排气口4’排出氧化反应器；上部的喇叭口位置的液体一部分溢流到溢流堰3’中，脱除夹带气体后，由反应液出口6’排出反应器,另外一部分循环回喇叭口，沿导流桶进入反应器下部，与进入反应器物料进口8’反应器液、空气一起进入导流桶外。环行溢流堰3’也是偏心100mm安装，且底部带坡度，液体出口6’位置最低，以便于检修排净。

乙苯3进入第一级氧化反应器11下部，与进入第一级氧化反应器11的空气1在氧化反应器的导流桶外混合，反生氧化反应，生成一定浓度的乙苯过氧化氢。第一级氧化反应循环泵12从反应器11中抽出一定量的氧化液体，送第一级氧化反应循环冷却器13，第一级冷却剂进口14中通入冷却剂，如循环冷却水、循环热水、低温工艺介质等，和外循环氧化液换热，移走乙苯在第一级氧化反应的反应热，15是第一级冷却剂出口。出第一级氧化反应循环冷却器13的氧化液温度低于反应器内部的温度，冷却后的氧化液返回反应器后，通过分布器均匀分布到导流桶外侧，由于温度低，返回氧化液的密度大，和上升的高温氧化液体之间换热，以加快传热和传质。第一级氧化反应器11上部，设置气体液体分离空间，空气进料中的氮气、剩余氧气等气体以及部分闪蒸的乙苯等有机介质去氧化尾气2总管汇集后排出乙苯氧化装置。第一级氧化反应器11的氧化产液体通过重力溢流到第二氧化反应器21的底部。

在后续的第2到第7级氧化反应器中重复第一级的乙苯氧化过程，涉及以下设备：21-第二级氧化反应器，22-第二级氧化反应循环泵，23-第二级氧化反应循环冷却器，24-第二级冷却剂进口，25-第二级冷却剂出口，31-第三级氧化反应器，32-第三级氧化反应循环泵，33-第三级氧化反应循环冷却器，34-第三级冷却剂进口，35-第三级冷却剂出口， 41-第四级氧化反应器，42-第四级氧化反应循环泵，43-第四级氧化反应循环冷却器，44- 第四级冷却剂进口，45-第四级冷却剂出口，51-第五级氧化反应器，52-第五级氧化反应循环泵，53-第五级氧化反应循环冷却器，54-第五级冷却剂进口，55-第五级冷却剂出口， 61-第六级氧化反应器，62-第六级氧化反应循环泵，63-第六级氧化反应循环冷却器，64- 第六级冷却剂进口，65-第六级冷却剂出口，71-第七级氧化反应器，72-第七级氧化反应循环泵，73-第七级氧化反应循环冷却器，74-第七级冷却剂进口，75-第七级冷却剂出口，

在一些实施方案中，氧化反应器11、氧化反应器21、氧化反应器31、氧化反应器41、氧化反应器51、氧化反应器61、氧化反应器71结构是一样的，氧化反应器的安装高度依次降低，通常的高差为500～1000mm,这种安装高差的设计，使得反应物料依靠重力流从前端的反应器流向下一个反应器，并且由于反应器内部溢流堰的设置，使得仅仅控制最后一个反应器的液位，就可以控制所有反应器的液位。

在一些实施方案中，在氧化反应器11、氧化反应器21、氧化反应器31、氧化反应器41、氧化反应器51、氧化反应器61、氧化反应器71设计有低温乙苯进料口，可以控制氧化反应器反应温度依次降低或升高。

在一些实施方案中，氧化反应器11、氧化反应器21、氧化反应器31、氧化反应器41、氧化反应器51、氧化反应器61、氧化反应器71通入的空气量相同，优化的方案是从氧化反应器11、氧化反应器21、氧化反应器31、氧化反应器41空气量依次增加，氧化反应器41、氧化反应器51、氧化反应器61、氧化反应器71空气量依次降低。

案例1：

空气流量为35540Nm³/h，氧化反应器规格为Φ3500mmX20050mm(切线),长径比为5.72:1，全容积200m³。平均分为7股份，每股5077Nm³/h,进7个氧化反应器。乙苯进料 355t/h,温度155℃。

7个氧化反应器中内导流桶2’带有喇叭口，偏心100mm安装在反应器内，空气分配器1’将空气分配入内导流桶2’底部的外部，使得在导流桶2’外部气体含量高，介质密度小于导流桶2’内部，由于密度差，导流桶2’内部介质进入导流桶外，沿导流桶上升，进入上部气体脱出，在氧化反应器上部的气相空间脱除夹带液体后，由排气口排出氧化反应器；喇叭口位置的液体一部分溢流到溢流堰3’中，脱除夹带气体后，由液体出口排出反应器,另外一部分循环回喇叭口，进入导流桶，由上而下进入反应器下部，与进入反应器液体、空气一起进入导流桶外。导流桶面积0.5024m²,直桶内径800mm，高度 5550mm，上部的喇叭口出口内径1000mm，总高度1800mm。环行溢流堰3也是偏心100mm 安装，且底部带坡度，液体出口位置最低，以便于检修排净。

7个氧化反应器设有外循环泵和外循环冷却器，每个反应器的氧化液都可以通过外循环泵通过外循环冷却器后循环回反应器进口，在导流桶外部通过液体分布器分布后进入氧化反应器。外循环冷却器用热水作为冷却剂，热水进口温度80℃，出口90℃，通过外循环冷却器控制各个氧化反应器的温度。

7个氧化反应器的温度依次为138℃、140℃、142℃、144℃、146℃、148℃、150℃，反应器操作压力0.266MPa。

氧化反应器的安装高度依次降低，高差为500mm,这种安装高差的设计，使得反应物料依靠重力流从前端的反应器流向下一个反应器，并且由于反应器内部溢流堰的设置，使得仅仅控制最后一个反应器的液位，就可以控制所有反应器的液位。出反应器乙苯转化率约10％。

Claims

1.一种乙苯氧化装置，其特征在于：该装置至少包含2个立式塔式氧化反应器，多个立式塔式氧化反应器之间采用串联的方式连接；所述的氧化反应器底部设有循环泵，所述的循环泵出口通过氧化反应循环冷却器与立式塔式氧化反应器的上部相连，乙苯的进料口位于立式塔式氧化反应器的底端，空气的进料口位于立式塔式氧化反应器的顶端；

所述的立式塔式氧化反应器包括反应器壳体（9’），所述的反应器壳体（9’）内设带有喇叭口的导流桶（2’），所述的导流桶（2’）的底端设有空气分配器（1’），所述的导流桶（2’）上方设有溢流堰（3’），溢流堰（3’）的底部带坡度，所述的反应器壳体（9’）顶端设有气体出口（4’），底部设有反应器物料进口（8’），溢流堰（3’）的最低位置设有反应器液出口（6’）。

2.根据权利要求1所述的乙苯氧化装置，其特征在于：该装置包括7个串联的立式塔式氧化反应器，乙苯原料位于第一级氧化反应器（11）的底端，第一级氧化反应器（11）的底端通过第一级氧化反应循环泵（12）和第一级氧化反应循环冷却器（13），第一级氧化反应循环冷却器（13）的输出端与第一级氧化反应器（11）的上部相连；

第一级氧化反应器（11）上部的液体输出端与第二级氧化反应器（21）的底端相连，第二级氧化反应器（21）底部的输出端通过第二级氧化反应循环泵（22）与第二级氧化反应循环冷却器（23）相连，第二级氧化反应循环冷却器（23）的输出端与第二级氧化反应器（21）的上部相连；

依次类推，直至第七级氧化反应器，氧化产液（4）作为产品输出。

3.根据权利要求1所述的乙苯氧化装置，其特征在于：所述的氧化反应循环冷却器设有配套的冷却剂进口和冷却剂出口。

4.根据权利要求1所述的乙苯氧化装置，其特征在于：立式塔式氧化反应器的顶端设有氧化空气的输出端。

5.根据权利要求2所述的乙苯氧化装置，其特征在于：立式塔式氧化反应器的安装高度依次降低。

6.根据权利要求1所述的乙苯氧化装置，其特征在于：立式塔式氧化反应器最后一级设计液位计，其它反应器不设计液位检测设施。

7.根据权利要求1所述的乙苯氧化装置，其特征在于：导流桶（2’）安装位置的垂直中心线与反应器壳体（9’）的垂直中心线不重合，且溢流堰（3’）安装位置的垂直中心线与反应器壳体（9’）的垂直中心线也不重合。

8.根据权利要求1所述的乙苯氧化装置，其特征在于：所述导流桶（2’）的喇叭口上部设计有循环冷却液分布器（10’），且所述的循环冷却液分布器（10’）上还设有循环冷却液入口（5’）。