无搅拌反应器、无搅拌PTA熟化结晶装置及其工艺方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种无搅拌反应器及相应的无搅拌反应工艺，还涉及一种采用这种无搅拌反应器的无搅拌PTA熟化结晶装置及相应的无搅拌PTA熟化结晶方法，所述反应器的壳体上设有第一进口、第二进口、第一出口和第二出口，所述第一进口和第二进口均为侧向进口，分设在所述反应器壳体的上部和下部，第一出口和第二出口分别为设置在底部中央的底部出口和设置在顶部的顶部出口。这种无搅拌反应器主要依靠压力下降产生的蒸气泡和动能实现浆料的搅混和悬浮，无需设置机械搅拌装置，由此大幅度节省反应器和PTA熟化结晶装置的制造成本和维护成本，大幅度减少相关化工生产的动力消耗和生产成本，主要可用于PTA的熟化结晶工艺及其他类似含固体浆料的反应。

Non stirring reactor, non stirring PTA maturation crystallization device and process method thereof

The invention relates to a non stirred reactor and stirred the corresponding process, also relates to a method for using this without stirring reactor without stirring PTA curing crystallization device and without stirring PTA ripening crystallization method corresponding to the first and second inlet inlet, a first outlet and a second outlet is arranged on the shell of the reactor the first second, import and import are lateral imports, located in the upper part and the lower part of the reactor shell, a first outlet and a second outlet respectively at the bottom outlet is arranged at the center bottom and is provided with an outlet at the top of the top. This stirred reactor mainly depends on the pressure drop generated by the vapor bubble and the kinetic energy to achieve the slurry mix and suspension, without setting a mechanical stirring device manufacturing cost saving reactor and PTA curing crystallization device thereby greatly and maintenance costs, greatly reduce the power consumption and production costs related to chemical production, mainly used in curing the crystallization process of PTA and other similar solid slurry reaction.

【技术实现步骤摘要】
无搅拌反应器、无搅拌PTA熟化结晶装置及其工艺方法
本专利技术涉及一种主要可用于化工生产的无搅拌反应器、一种无搅拌PTA熟化结晶装置及采用这些设备的工艺方法，属化工

技术介绍
反应器是化工生产的常见设备，通常需设置搅拌器对物料进行搅拌，以实现反应所需的混合和传质等。现有技术下，氧化、熟化和结晶等反应器中均设有搅拌器，通过桨叶旋转搅混反应器中的浆料，实现传质、传热并使固体颗粒物处于悬浮状态，避免在反应器底部沉积。例如，精对苯二甲酸（PTA）行业中的氧化结晶器（二级或三级结晶）及精制单元结晶器（四级或五级结晶），流经上述设备的对苯二甲酸（TA）浆料浓度很高，在静止状态或搅拌强度不足的情况下，浆料中固体极易沉积下来，造成设备或管道的堵塞，影响装置的连续生产，因此需要采用搅拌器搅混浆料，使浆料处于湍混状态，固体悬浮不沉积。所述搅拌器的设置虽可满足生产要求，但在成本和能耗等方面却需要付出高昂的代价，特别是由于PTA浆料中的溶剂是醋酸，腐蚀性强，设备本体通常采用复合钛材，其中钛材的厚度只需2-3mm，而搅拌器则需要全部为钛材，由此设备本体与搅拌器的价格大致相当，导致设备成本的大幅度上升，另外，搅拌器需以电动机驱动，能耗很大，搅拌器本身为机械传动设备，有时又会发生机械故障。除了上述机械搅拌器，气流搅拌在某些反应器中也得以采用，具有一定压力的空气或其他气体进入反应器，通过旋流布气器形成旋流，由此对反应器中的液体产生搅拌作用，用于搅拌的能量源于输入气体产生的动能，与机械搅拌相比，气流搅拌需要通入足够大的气体流量。因此长期以来，气流搅拌仅被用于少量特殊场合。长期以来，人们一直认为像PTA熟化和结晶等涉及含有固体颗粒物的浆料的场合，必须采用机械搅拌，现有国内外PTA生产中的熟化反应器和结晶反应器无一例外地设置了机械搅拌器，依靠机械搅拌器实现浆料搅拌和混合。
技术实现思路
为了克服现有技术的上述缺陷，本专利技术提供了一种无搅拌反应器及相应的无搅拌反应工艺，还提供了一种采用这种无搅拌反应器的无搅拌PTA熟化结晶装置及相应的无搅拌PTA熟化结晶方法，所述无搅拌反应器内不设置机械搅拌器，且外部输入气体无需达到能够对浆料充分搅拌的程度，所述无搅拌PTA熟化结晶装置中用于熟化和结晶的全部反应器均采用上述无搅拌反应器和上述无搅拌反应工艺，这些设备和方法适于含固体浆料反应，不需要设置机械搅拌器，也不需要外部输入气体具有足够大的搅拌能力，由此大幅度节省反应器和PTA熟化结晶装置的制造成本和维护成本，大幅度减少相关化工生产的动力消耗和生产成本。本专利技术所采用的技术方案是：一种适于含固体浆料的无搅拌反应器，包括反应器壳体，所述反应器壳体内不设机械搅拌器，所述反应器壳体上设有第一进口、第二进口、第一出口和第二出口，所述第一进口为侧向进口，设置在所述反应器壳体的上部，第二进口为侧向进口，设置所述反应器壳体的下部，第一出口为底部出口，设置在所述反应器底部的中央，第二出口为顶部出口，设置在所述反应器壳体的顶部。一种适于含固体浆料的无搅拌反应工艺，采用本专利技术公开的任意一种无搅拌反应器进行反应，从所述反应器的第一进口送入用于反应的浆料，从第二进口送入用于反应的气体或浆料，从第一出口输出反应后浆料，从第二出口排出反应后气体（通常可称为尾气），依靠第二进口送入的物料（气体或浆料）的推动或者依靠第一进口和第二进口送入的物料的共同推动在反应器内形成浆料旋流，反应器内的操作压力（压强，下同）低于浆料的进料压力，部分浆料成分因减压转化为气相（蒸气），不断形成遍布浆料的蒸气气泡（或称蒸发气泡），搅混浆料，通过气泡搅混作用或通过气泡搅混作用和浆料旋流作用使浆料中的固体物料处于悬浮全混态，避免浆料中的固体颗粒物在反应器底部沉积。一种无搅拌PTA熟化结晶装置，包括顺序连接的熟化反应器和结晶反应器，所述熟化反应器的数量为一个或多个，所述结晶反应器的数量为一个或多个，所述熟化反应器采用本专利技术公开的任意一种无搅拌反应器，所述结晶反应器采用本专利技术公开的任意一种无搅拌反应器，当所述熟化反应器的数量为多个时，所述多个熟化反应器可以采用相同的所述无搅拌反应器，也可以采用不同的所述无搅拌反应器，当所述结晶反应器的数量为多个时，所述多个结晶反应器可以采用相同的所述无搅拌反应器，也可以采用不同的所述无搅拌反应器，任一前序反应器（包括熟化反应器和结晶反应器）的第一出口均应连接相邻后序反应器的第一进口，还可以连接或不连接相邻后序反应器的第二进口。一种无搅拌PTA熟化结晶方法，采用本专利技术公开的任意一种无搅拌PTA熟化结晶装置进行氧化后浆料的熟化和结晶，所述熟化反应器采用本专利技术公开的任意一种无搅拌反应工艺，所述结晶反应器也采用本专利技术公开的任意一种无搅拌反应工艺，当所述熟化反应器的数量为多个时，多个熟化反应器可以采用相同的所述无搅拌反应工艺，也可以采用不同的所述无搅拌反应工艺，当所述结晶反应器的数量为多个时，多个结晶反应器可以采用相同的无搅拌反应工艺，也可以采用不同的无搅拌反应工艺。本专利技术的有益效果是：克服了长期以来普遍存在悬浮固体浆料必须采用机械搅拌的技术偏见，创造性地利用了减压在体系内产生的遍布各处的蒸气气泡和前后设备间的降温降压所产生的动能，实现了对浆料有效、可靠且不留任何死角的搅混，将体系热能用作搅混的能量来源，由此节省了机械搅拌所需的巨大的动力消耗，节省了因设置机械搅拌器所需的巨大的设备制造成本，同时，还可以利用进料压力形成推动旋流的动能，将体系势能用作旋流的能量来源，进一步保证和增强了搅混效果，特别是与气泡搅混作用相配合，有效地避免了固体颗粒物在反应器底部的沉积，根据申请人的试验，对于涉及高浓度浆料的PTA结晶工艺中末级结晶反应器（二结晶），在不通入外部气体的情况下依然能够实现有效的搅混，而依据现有技术或在人们的长期观念中，这种含有大量固体颗粒物的高浓度浆料，不仅根本无法使用气流搅拌，即使使用机械搅拌，也需要很大的功率才能凑效。由于降低压力产生的蒸气气泡遍布浆料的所有区域，彻底避免了机械搅拌下存在的局部搅拌效果差甚至留有死角的问题；由于各处的气泡均向上移动，在移动过程中不断碰撞、破碎和聚合，越往上气量越大，搅拌效果越好，因此相对于机械搅拌器，允许采用更高或高径比更大的塔式反应器，可以明显地减小占地面积、延长浆料的路径，也有利于不同反应物的充分接触和传质，在相同反应要求的情况下，有利于减小反应器的容积；由于设置了侧向的物料进口，还由于侧向物料进口至少是上、下两个，不仅有利于利用进料动量推动反应器内的浆料，形成和保持旋流状态，而且可以通过上、下进口的协同推动，使反应器内浆料形成上下基本一致的旋流状态，根据申请人的实验，在其他情况相同的情况下，这种上下进料共同推动旋流的效果要明显优于单独从下部进料的效果，更明显优于单独从上部进料的效果，同时，在进料包括气体和浆料的情况下，可以从下部进气，上部进液（浆料），气、液形成逆向流，有利于提高传质和反应效果，且有利于利用进气形成的气泡增强搅混作用，增强气泡搅混效果，弥补反应器底部蒸发气泡相对较小的缺陷；由于底部出浆料且相应的出料口优选位于底部中央，不仅实现了浆料与气泡的逆向流，而且还有利于强化反应器底部的旋流状态，防止出料流对旋流的干扰，防止局部旋流本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种适于含固体浆料的无搅拌反应器，包括反应器壳体，其特征在于所述反应器壳体内不设机械搅拌器，所述反应器壳体上设有第一进口、第二进口、第一出口和第二出口，所述第一进口为侧向进口，设置在所述反应器壳体的上部，第二进口为侧向进口，设置所述反应器壳体的下部，第一出口为底部出口，设置在所述反应器底部的中央，第二出口为顶部出口，设置在所述反应器壳体的顶部。

【技术特征摘要】
1.一种适于含固体浆料的无搅拌反应器，包括反应器壳体，其特征在于所述反应器壳体内不设机械搅拌器，所述反应器壳体上设有第一进口、第二进口、第一出口和第二出口，所述第一进口为侧向进口，设置在所述反应器壳体的上部，第二进口为侧向进口，设置所述反应器壳体的下部，第一出口为底部出口，设置在所述反应器底部的中央，第二出口为顶部出口，设置在所述反应器壳体的顶部。2.如权利要求1所述的无搅拌反应器，其特征在于所述第一进口设有用于形成旋流的旋流导流结构和/或连接有用于形成旋流的旋流导流装置，所述第二进口设有用于形成旋流的旋流导流结构和/或连接有用于形成旋流的旋流导流装置，所述第二进口还连接有或不连接有鼓泡装置，所述旋流导流装置和/或所述旋流导流结构的旋流方向优选与地转偏向力形成的旋流方向相同，所述反应器壳体优选呈塔状，所述塔状的反应器壳体的高径比优选为6-10:1。3.一种适于含固体浆料的无搅拌反应工艺，其特征在于采用权利要求1或2所述的任意一种无搅拌反应器进行反应，从所述反应器的第一进口送入用于反应的浆料，从第二进口送入用于反应的气体或浆料，从第一出口输出反应后浆料，从第二出口排出反应后气体，依靠第二进口送入的物料的推动或者依靠第一进口和第二进口送入的物料的共同推动在反应器内形成浆料旋流，反应器内的操作压力低于浆料的进料压力，部分浆料成分因减压转化为气相，不断形成遍布浆料的蒸气气泡，搅混浆料，通过气泡搅混作用或通过气泡搅混作用和浆料旋流作用使浆料中的固体物料处于悬浮全混态，避免浆料中的固体颗粒物在反应器底部沉积。4.如权利要求3所述的无搅拌反应工艺，其特征在于所述反应器内的操作压力与浆料的进料压力之间的压差不小于悬浮临界压差，所述悬浮临界压差是在上升气体的气速等于临界悬浮气速时所述反应器内的操作压力与浆料的进料压力之间的压差，所述临界悬浮气速为上升气体使浆料中固体颗粒物悬浮且处于全混状态的最小气速。5.一种无搅拌PTA熟化结晶装置，其特征在于包括顺序连接的熟化反应器和结晶反应器，所述熟化反应器的数量为一个或多个，所述结晶反应器的数量为一个或多个，所述熟化反应器采用权利要求1或2所述的任意一种无搅拌反应器，所述结晶反应器也采用权利要求1或2所述的任意一种无搅拌反应器，任一前序反应器的第一出口均连接相邻后序反应器的第一进口。6.如权利要求5所述的无搅拌PTA熟化结晶装置，其特征在于所述熟化反应器的数量为两个，包括熟化I反应器和位于所述熟化I反应器后序的熟化II反应器，所述结晶反应器的数量为两个，包括一结晶反应器和位于所述一结晶反应器后序的二结晶反应器，所述熟化I反应器的第一进口用于接入PTA氧化单元输出的氧化浆料，连接有用于输送氧化浆料的输入管道，第二进口用于接入反应所需的含氧气体，所述熟化II反应器的第一进口用于接入所述熟化I反应器输出的熟化I浆料，通过管道连接所述熟化I反应器的第一出口，第二进口用于接入所述熟化I反应器排出的熟化I尾气，通过管道连接所述熟化I反应器的第二出口，所述一结晶反应器的第一进口用于接入所述熟化II反应器输出的熟化II浆料，通过管道连接所述熟化II反应器的第一出口，第二进口用于接入所述熟化II反应器排出的熟化II尾气，通过管道连接所述熟化II反应器的第二出口，所述二结晶反应器的第一进口用于接入所述一结晶反应器输出的一结晶浆料中的一部分，通过管道连接所述一结晶反应器的第一出口，第二进口用于接入所述一结晶反应器输出的一结晶浆料中的其余部分，通过管道连接所述一结晶反应器的第一出口，所述一结晶反应器的第二出口连接有用于将一结晶尾气送入PTA氧化单元的一结晶尾气输出管道。7.如权利要求5或6所述的无搅拌PTA熟化结晶装置，其特征在于所述熟化I反应器的第一进口连接的输入管道上设有氧化浆料加热器，所述氧化浆料加热器优选以高压蒸汽为热媒的热交换器，所述熟化I反应器设有用于采集其液位信号的熟化I液位传感器和用于采集其压力信号的熟化I压力传感器，所述熟化I反应器的第一出口与所述熟化II反应器的第一进口之间的连接管道上设有由所述熟化I液位传感器的输出信号控制的熟化I出料控制阀，所述熟化I反应器的第二出口与所述熟化II反应器的第二进口之间的连接管道上设有由所述熟化I压力传感器的输出信号控制的熟化I排气控制阀，所述熟化II反应器设有用于采集其液位信号的熟化II液位传感器和用于采集其压力信号的熟化II压力传感器，所述熟化II反应器的第一出口与所述一结晶反应器的第一进口之间的连接管道上设有由所述熟化II液位传感器的输出信号控制的熟化II出料控制阀，所述熟化II反应器的第二出口与所述一结晶反应器的第二进口之间的连接管道上设有由所述熟化II压力传感器的输出信号控制的熟化II排气控制阀，所述一结晶反应器设有用于采集其液位信号的一结晶液位传感器和用于采集其压力信号的一结晶压力传感器，所述一结晶反应器的第一出口与所述二结晶反应器的第一进口和所述二结晶反应器的第二进口的连接方式为所述一结晶反应器的第一出口连接有一结晶出料管，所述二结晶反应器的第一进口和第二进口分别通过二结晶第一进料管和二结晶第二进料管连接所述一结晶出料管，由此将一结晶浆料的出料分为两路，分别通过二结晶反应器的第一进口和第二进口进入二结晶反应器，所述一结晶出料管上设有由所述一结晶液位传感器的输出信号控制的一结晶出料控制阀，所述一结晶出料控制阀位于所述一结晶出料管与所述二结晶第一进料管和二结晶第二进料管的连接处之前，所述一结晶尾气输出管道上设有用于副产蒸汽的一结晶尾气热回收器，所述一结晶尾气热回收器为以一结晶尾气为热媒的热交换器，...

【专利技术属性】
技术研发人员：汪英枝，姚瑞奎，
申请(专利权)人：中国石油天然气集团公司，中国昆仑工程有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11