PX生产PTA的外置微界面机组强化反应系统及工艺技术方案

本发明专利技术提供了一种PX生产PTA的外置微界面机组强化反应系统及工艺，该系统包括：反应器、第一微界面发生器和第二微界面发生器；其中，反应器包括外壳、进料口、第一隔档板、第二隔档板以及部分设置在所述外壳外部的循环换热装置，外壳的一侧内壁与所述第一隔档板之间为第一反应区，第一隔档板和第二隔档板之间为第一溢流区，第一溢流区与所述第一反应区连通，第二隔档板和外壳的另一侧内壁之间为第二溢流区，反应器的底部为第二反应区。本发明专利技术有效地解决了现有技术中醋酸消耗量大，能耗高，同时伴随着大量副反应，杂质含量高，产品质量无法得到保证的问题。

【技术实现步骤摘要】
PX生产PTA的外置微界面机组强化反应系统及工艺
本专利技术涉及化工
，具体而言，涉及一种PX生产PTA的外置微界面机组强化反应系统及工艺。
技术介绍
TA(对苯二甲酸)是一种重要的化工原料，一般以PX(对二甲苯)为原料，以醋酸为溶剂，以醋酸钴、醋酸锰和氢溴酸(或四溴甲烷)为催化剂，在一定的温度和压力下，利用空气中的氧气氧化制得TA(对苯二甲酸)，主要包括4个步骤，对二甲苯(PX)→对甲基苯甲醛(TALD)→对甲基苯甲酸(p-TA)→对羧基苯甲醛(4-CBA)→对苯二甲酸(TA)，其中4个步骤均是不可逆反应，反应过程非常复杂。现有技术中，PX氧化过程中的四个氧化反应步骤均在同一个反应器中进行，，然而前两个反应步骤要以醋酸为溶剂，不宜采用高温高压，现有技术采用混合的反应工艺，没有针对不同的反应给予不同的条件，使得醋酸消耗量大，能耗高，同时伴随着大量的副反应，杂质含量高，产品质量无法得到保证。
技术实现思路
鉴于此，本专利技术提出了一种PX生产PTA的外置微界面机组强化反应系统及工艺，旨在解决现有的PX生产PTA过程中醋酸消耗量大，能耗高，同时伴随着大量副反应，杂质含量高，产品质量无法得到保证的问题。一个方面，本专利技术提出了一种PX生产PTA的外置微界面机组强化反应系统，包括反应器、第一微界面发生器和第二微界面发生器；其中，所述反应器包括外壳、进料口、第一隔档板、第二隔档板以及部分设置在所述外壳外部的循环换热装置，所述第一隔档板的两侧连接在所述反应器的内侧壁上、所述第一隔档板的顶端高度低于所述反应器液面高度、所述第一隔档板的底端位置高于所述进料口位置；所述第二隔档板的两侧连接在所述反应器的内侧壁上、所述第二隔档板的顶端高度低于或等于所述第一隔档板的顶端高度、所述第二隔档板的底端位置高于所述进料口位置、所述第二隔档板的底端封闭连接在所述外壳的内侧壁上；所述外壳的一侧内壁与所述第一隔档板之间为第一反应区，所述第一隔档板和所述第二隔档板之间为第一溢流区，所述第一溢流区与所述第一反应区连通，所述第二隔档板和所述外壳的另一侧内壁之间为第二溢流区，所述反应器的底部为第二反应区；反应过程中，所述第一反应区的反应物料溢流进所述第一溢流区中，其中，催化剂颗粒在自身重力的作用下落入所述第一溢流区中，除去催化剂颗粒后的所述第一溢流区的反应物料溢流进所述第二溢流区中。所述第一微界面发生器分别与所述进料口和所述循环换热装置连接，所述第二微界面发生器设置在所述第二反应区底部，所述第一微界面发生器和所述第二微界面发生器均用以将原料空气破碎为微气泡。进一步地，上述PX生产PTA的外置微界面机组强化反应系统中，所述第一反应区为进行对二甲苯转化为对甲基苯甲醛、对甲基苯甲醛转化为对甲基苯甲酸、对甲基苯甲酸转化为对羧基苯甲醛的反应区，所述第二反应区为所述对羧基苯甲醛转化为对苯二甲酸的反应区。进一步地，上述PX生产PTA的外置微界面机组强化反应系统中，所述第一隔档板的底部具有弯角，所述弯角向所述第二隔档板方向弯折，以防止反应器底部气流上冲阻止固体颗粒落入所述第一溢流区。进一步地，上述PX生产PTA的外置微界面机组强化反应系统中，所述第一微界面发生器和所述第二微界面发生器均为气动式微界面发生器。进一步地，上述PX生产PTA的外置微界面机组强化反应系统中，所述循环换热装置上设置有至少一个循环泵。进一步地，上述PX生产PTA的外置微界面机组强化反应系统中，所述反应器的内部设置有第一防浪格栅和第二防浪格栅，所述第一防浪格栅设置的位置低于所述第一隔档板的顶端高度，所述第二防浪格栅设置的位置低于所述进料口位置。进一步地，上述PX生产PTA的外置微界面机组强化反应系统中，所述反应器的内部上方还设置有除滤网，用以防止所述第一反应区内部的杂质进入反应器的顶部。进一步的，上述PX生产PTA的外置微界面机组强化反应系统中，所述反应器的顶部设置有尾气出口，所述反应器的底部设置有产物出口。另一方面，本专利技术还提出了一种PX生产PTA的外置微界面机组强化反应工艺，其特征在于，包括如下步骤：将对二甲苯、醋酸和催化剂的混合物通入第一微界面发生器中，同时将空气通过第一微界面发生器内破碎成微气泡，与混合物充分混合乳化后进入第一反应区内进行对二甲苯转化为对甲基苯甲醛、对甲基苯甲醛转化为对甲基苯甲酸、对甲基苯甲酸转化为对羧基苯甲醛的反应，未反应完的所述空气离开液面上升到反应器的上方；随着第一反应区内上述反应的不断进行，反应过程中的反应物料穿过第一防浪格栅，其中，催化剂颗粒在自身重力的作用下落入所述第一溢流区中，除去催化剂颗粒后的所述第一溢流区的反应物料溢流进所述第二溢流区中，所述第二溢流区的反应物料进入所述循环换热装置的循环管道内形成循环物流，所述循环物流用以控制反应过程中的温度；第一反应区内生成的对羧基苯甲醛通过第二防浪格栅进入第二反应区中，空气从第二微界面发生器中破碎成微气泡后进入第二反应区中，与所述对羧基苯甲醛进行氧化反应生成对苯二甲酸。进一步地，上述PX生产PTA的外置微界面机组强化反应工艺中，所述反应器温度为160-190℃，压强为0.62-2.25MP。与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于：本专利技术提供的PX生产PTA的外置微界面机组强化反应系统及工艺，采用分段式的反应工艺，将反应器内部设置为第一反应区、第二反应区、第一溢流区和第二溢流区，实现了在同一反应器内针对不同反应阶段给予不同反应条件，解决了前两部反应步骤中醋酸溶剂不能承受高温高压的问题，并且利用水作为p-TA氧化反应的溶剂，有效地解决了现有技术中醋酸消耗量大，能耗高，同时伴随着大量副反应，杂质含量高，产品质量无法得到保证的问题。进一步的，本专利技术提供的PX生产PTA的外置微界面机组强化反应系统及工艺，通过在进料口和反应器底部设置微界面发生器，对空气进行破碎，使其破碎为微气泡，与液相物料形成乳化液，有效地增大了空气与液相物料之间的传质面积，减小液膜厚度，降低传质阻力，进而有效地降低了能耗、提升了反应效率。进一步的，本专利技术提供的PX生产PTA的外置微界面机组强化反应系统及工艺，通过设置循环换热装置，在反应进行的过程中有效控制了反应过程中的温度，同时确保了反应器内部各反应物料之间混合的均匀度，确保了各反应物能够充分的参与反应，进而极大地提升了反应物的利用率，同时防止了因局部温度不均引发副反应的发生，在一定程度上提升了产物的质量。附图说明通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本专利技术的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：图1为本专利技术实施例提供的PX生产PTA的外置微界面机组强化反应系统的结构示意图。图中：10为外壳、11为第一反应区、12为第二反应区、13为第一隔档板、14为第二隔档板、15为第一溢流区、16为第二溢流本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种PX生产PTA的外置微界面机组强化反应系统，其特征在于，包括：反应器、第一微界面发生器和第二微界面发生器；其中，/n所述反应器包括外壳、进料口、第一隔档板、第二隔档板以及部分设置在所述外壳外部的循环换热装置，所述第一隔档板的两侧连接在所述反应器的内侧壁上、所述第一隔档板的顶端高度低于所述反应器液面高度、所述第一隔档板的底端位置高于所述进料口位置；所述第二隔档板的两侧连接在所述反应器的内侧壁上、所述第二隔档板的顶端高度低于或等于所述第一隔档板的顶端高度、所述第二隔档板的底端位置高于所述进料口位置、所述第二隔档板的底端封闭连接在所述外壳的内侧壁上；/n所述外壳的一侧内壁与所述第一隔档板之间为第一反应区，所述第一隔档板和所述第二隔档板之间为第一溢流区，所述第一溢流区与所述第一反应区连通；所述第二隔档板和所述外壳的另一侧内壁之间为第二溢流区，所述反应器的底部为第二反应区；反应过程中，所述第一反应区的反应物料溢流进所述第一溢流区中，其中，固体颗粒在自身重力的作用下落入所述第一溢流区中，除去固体颗粒后的所述第一溢流区的反应物料溢流进所述第二溢流区中；/n所述第一微界面发生器分别与所述进料口和所述循环换热装置连接，所述第二微界面发生器设置在所述第二反应区底部，所述第一微界面发生器和所述第二微界面发生器均用以将原料空气破碎为微气泡。/n...

【技术特征摘要】
1.一种PX生产PTA的外置微界面机组强化反应系统，其特征在于，包括：反应器、第一微界面发生器和第二微界面发生器；其中，
所述反应器包括外壳、进料口、第一隔档板、第二隔档板以及部分设置在所述外壳外部的循环换热装置，所述第一隔档板的两侧连接在所述反应器的内侧壁上、所述第一隔档板的顶端高度低于所述反应器液面高度、所述第一隔档板的底端位置高于所述进料口位置；所述第二隔档板的两侧连接在所述反应器的内侧壁上、所述第二隔档板的顶端高度低于或等于所述第一隔档板的顶端高度、所述第二隔档板的底端位置高于所述进料口位置、所述第二隔档板的底端封闭连接在所述外壳的内侧壁上；
所述外壳的一侧内壁与所述第一隔档板之间为第一反应区，所述第一隔档板和所述第二隔档板之间为第一溢流区，所述第一溢流区与所述第一反应区连通；所述第二隔档板和所述外壳的另一侧内壁之间为第二溢流区，所述反应器的底部为第二反应区；反应过程中，所述第一反应区的反应物料溢流进所述第一溢流区中，其中，固体颗粒在自身重力的作用下落入所述第一溢流区中，除去固体颗粒后的所述第一溢流区的反应物料溢流进所述第二溢流区中；
所述第一微界面发生器分别与所述进料口和所述循环换热装置连接，所述第二微界面发生器设置在所述第二反应区底部，所述第一微界面发生器和所述第二微界面发生器均用以将原料空气破碎为微气泡。


2.根据权利要求1所述的PX生产PTA的外置微界面机组强化反应系统，其特征在于，所述第一反应区为进行对二甲苯转化为对甲基苯甲醛、对甲基苯甲醛转化为对甲基苯甲酸、对甲基苯甲酸转化为对羧基苯甲醛的反应区，所述第二反应区为所述对羧基苯甲醛转化为对苯二甲酸的反应区。


3.根据权利要求1所述的PX生产PTA的外置微界面机组强化反应系统，其特征在于，所述第一隔档板的底部具有弯角，所述弯角向所述第二隔档板方向弯折，以防止反应器底部气流上冲阻止固体颗粒落入所述第一溢流区。


4.根据权利要求1所述的PX生产PTA的外置微界面机组强化反应系统，其特征在于，所述第一微界面发生器和所述第二微界面发生器均为气动式微界面发生器。
...

【专利技术属性】
技术研发人员：张志炳，周政，张锋，李磊，孟为民，王宝荣，杨高东，罗华勋，杨国强，田洪舟，曹宇，
申请(专利权)人：南京延长反应技术研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32