一种粗对苯二甲酸加氢精制的微界面反应系统及方法技术方案

一种粗对苯二甲酸加氢精制的微界面反应系统，其特征在于，包括加氢反应器，所述加氢反应器内部设置有用于分散破碎氢气的氢气微界面发生器；所述加氢反应器并联设置有鼓泡塔式反应器，所述鼓泡塔式反应器连接有外置式微界面机组；所述加氢反应器和所述鼓泡塔式反应器反应后的产物并联依次进入结晶塔、离心分离器和干燥器，最终形成固体精制对苯二甲酸进入到收集罐。本发明专利技术的反应系统大幅提高气相向反应液的传质速率及宏观加氢速率，进而可以降低原有的反应压力、反应温度和催化剂使用量，提高了反应效率。

【技术实现步骤摘要】
一种粗对苯二甲酸加氢精制的微界面反应系统及方法
本专利技术涉及粗对苯二甲酸的精制领域，具体而言，涉及一种粗对苯二甲酸加氢精制的微界面反应系统及方法。
技术介绍
精对苯二甲酸生产工艺作为主流的对苯二甲酸(PTA)生产工艺，通常包括氧化工序和加氢处理工序，其生产过程如下：原料对二甲苯通过氧化工序得到的粗对苯二甲酸(CTA)经原料制备单元输送到加氢反应器，通过分配总管分布后和输送到加氢反应器内的压缩氢气在加氢反应器内液层上方的空间充分接触，达到溶解平衡后反应液体再流经反应液层和催化剂床层，并在催化剂床层发生加氢反应，催化剂床层通常由钯-碳催化剂堆积而成，粗对苯二甲酸(主要包含有对苯二甲酸(TA)、对羧基苯甲醛(4-CBA)和对甲基苯甲酸(P-T酸)，主要杂质对羧基苯甲醛(4-CBA)将发生加氢反应生成对甲基苯甲酸(P-T酸)。衡量加氢处理的效果通常是以相同的工艺条件下加氢处理后的反应产物中对羧基苯甲醛(4-CBA)含量作为指标，即反应产物中对羧基苯甲醛(4-CBA)含量越低，表明加氢处理效果越好。通过对上述反应过程的研究，发现反应物(4-CBA,氢气和对甲基苯甲酸)中气相、液相主体在催化剂表面的内、外扩散速度是对羧基苯甲醛(4-CBA)加氢反应过程的控制步骤，如何增加气液相界面积，改善或强化反应物中气相、液相主体在催化剂表面的内、外扩散对于提高加氢处理效果非常重要。目前粗对苯二甲酸加氢工艺主要为滴流床加氢工艺。传统的加氢工艺普遍存在以下问题：(1)气液相界面积小、传质速率低。且氢气在溶液中分布不均匀，加氢效果差，催化剂损耗较大。(2)滴流床加氢工艺反应压力较高(约8MPa)，装置投资费用、运行费用高，安全性下降。有鉴于此，特提出本专利技术。
技术实现思路
本专利技术的第一目的在于提供一种粗对苯二甲酸加氢精制的微界面反应系统，该反应系统基于微界面反应强化技术，以粗对苯二甲酸溶剂为连续相，通过微界面发生器将氢气高效破碎成微米级气泡，并分散到溶液中形成微界面体系，以数十倍地提高加氢反应器内的气液相界面积，大幅提高气相向反应液的传质速率及宏观加氢速率，进而可以降低原有的反应压力、反应温度和催化剂使用量，提高了反应效率。本专利技术的第二目的在于提供一种采用上述反应系统进行对苯二甲酸加氢精制的反应方法，反应得到的精对苯二甲酸纯度高、杂质含量低、应用广泛，提高了精对苯二甲酸本身的适用面，值得广泛推广应用。为了实现本专利技术的上述目的，特采用以下技术方案：本专利技术提供了一种粗对苯二甲酸加氢精制的微界面反应系统，包括：加氢反应器，所述加氢反应器内部设置有用于分散破碎氢气的氢气微界面发生器；所述加氢反应器的侧壁连通有粗对苯二甲酸管道和氢气进气管道，所述氢气进气管道穿过所述加氢反应器的侧壁通入所述氢气微界面发生器内部；所述加氢反应器并联设置有鼓泡塔式反应器，所述鼓泡塔式反应器连接有外置式微界面机组，所述粗对苯二甲酸管道和所述氢气进气管道通入所述外置式微界面机组；所述加氢反应器和所述鼓泡塔式反应器反应后的产物并联依次进入结晶塔、离心分离器和干燥器，最终形成固体精制对苯二甲酸进入到收集罐。现有技术里加氢精制对苯二甲酸反应存在以下缺点，首先是气液相界面积小、传质速率低。且氢气在溶液中分布不均匀，加氢效果差，催化剂损耗较大。其次是现有加氢工艺反应压力较高，装置投资费用、运行费用高，安全性下降。本专利技术通过设置在加氢反应器里的氢气微界面发生器，将进入的氢气进行破碎分散成氢气微气泡，从而提高了传质效果，加强了反应效率，从而降低了反应时的压力、温度和催化剂的使用量。本专利技术还通过设置在鼓泡塔式反应器外则的外置式微界面机组，将进入的氢气进行破碎分散成氢气微气泡，并提前与粗对苯二甲酸混合进入到鼓泡塔式反应器里，提高了传质效果，加强了反应效率，从而降低了反应时的压力、温度和催化剂的使用量。加氢反应器和鼓泡塔式反应器反应生成后的产物进入到结晶塔中，去除掉对甲基苯甲酸，之后再进入到离心分离器得到固体精对苯二甲酸，接下来进入干燥器里去除多余水分，最终形成固体精制对苯二甲酸进入到收集罐封装保存。优选的，所述氢气微界面发生器设置在所述加氢反应器的底部。氢气微界面发生器之所以设置在加氢反应器的底部，是因为氢气的密度小，在液体中的上升速度较快，将氢气微界面发生器设置在加氢反应器的底部，可以延长氢气的上升距离，让氢气可以更加充分的和粗对苯二甲酸进行加氢反应。并且通过将氢气微界面发生器设置在最底部，可以让进入的原料液相与氢气互相接触的更为充分，当氢气微界面发生器打碎分散气体之后，出来的微气泡部分会停留在液体表面不动，这样一来也给这部分停留的微气泡给予了充分的停留空间，从而更加有效的提高气液两相之间的传质效果。优选的，所述加氢反应器的内部设置有布气管道，所述布气管道上均匀分布有布气孔，所述布气管道竖直设立于所述氢气微界面发生器的上表面并与之连通，所述氢气微界面发生器的出气口与所述布气管道相连用以将所述氢气微界面发生器破碎分散的氢气微气泡均匀分散到所述加氢反应器中。布气管道上均匀分布有布气孔，布气管道垂直设立于氢气微界面发生器的上表面并与之连通，氢气微界面发生器的出气口与布气管道相连，从氢气微界面发生器出来的氢气微气泡通过垂直设立的布气管道，从布气孔中排出均匀分散到加氢反应器中。优选的，所述加氢反应器的内部设置有钯-碳催化剂床层，所述钯-碳催化剂床层包覆在所述布气管道外侧。钯-碳催化剂床层包覆在布气管道外侧，粗对苯二甲酸进入到钯-碳催化剂床层里，破碎分散的微气泡从布气管道中均匀分散进钯-碳催化剂床层与粗对苯二甲酸进行加氢反应，加强了钯-碳催化剂的利用率，提高了反应效率。上述结构中，通过将布气管道与氢气微界面发生器进行复合使用，更加提高了氢气微界面发生器的分散破碎效果，其中布气管道的设计可以理解为辅助型的微界面发生器，因为利用布气管道上的布气孔也能一定程度的达到对气体再分散破碎的效果，并且从氢气微界面发生器出来的气泡本身是杂乱无章的，通过利用布气管道的布气效果可以将气泡朝向设定的方向布设，以保证从不同方向穿过催化剂床层与床层充分接触并与原料液相充分接触。所以在布气管道的外侧设置钯-碳催化剂床层的方式是为了提高催化传质效果进行独特设计的。优选的，所述氢气微界面发生器、所述布气管道和所述钯-碳催化剂床层的中轴线均设置在所述加氢反应器的中轴线上。氢气微界面发生器、布气管道和钯-碳催化剂床层拥有同一条中轴线，因为氢气微界面发生器的出气口设置在氢气微界面发生器的中轴线上，布气管道与氢气微界面发生器的出气口相连，所以布气管道也在氢气微界面发生器的中轴线上，钯-碳催化剂床层包覆在布气管道外侧，所以钯-碳催化剂床层的中轴线也与氢气微界面发生器相同。之所以要将氢气微界面发生器、布气管道和钯-碳催化剂床层的中轴线设置在加氢反应器的中轴线上，这样从布气管道出来的氢气微气泡距离加氢反应器内壁的距离是相等的，可以最大限度的加大反应范围。优选的，所述外置式微界面机组由若干个外置式外界面发生器构成，所述粗对苯二甲本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种粗对苯二甲酸加氢精制的微界面反应系统，其特征在于，包括：加氢反应器，所述加氢反应器内部设置有用于分散破碎氢气的氢气微界面发生器；/n所述加氢反应器的侧壁连通有粗对苯二甲酸管道和氢气进气管道，所述氢气进气管道穿过所述加氢反应器的侧壁通入所述氢气微界面发生器内部；/n所述加氢反应器并联设置有鼓泡塔式反应器，所述鼓泡塔式反应器连接有外置式微界面机组，所述粗对苯二甲酸管道和所述氢气进气管道通入所述外置式微界面机组；/n所述加氢反应器和所述鼓泡塔式反应器反应后的产物并联后依次进入结晶塔、离心分离器和干燥器，最终形成固体精制对苯二甲酸进入到收集罐。/n

【技术特征摘要】
1.一种粗对苯二甲酸加氢精制的微界面反应系统，其特征在于，包括：加氢反应器，所述加氢反应器内部设置有用于分散破碎氢气的氢气微界面发生器；
所述加氢反应器的侧壁连通有粗对苯二甲酸管道和氢气进气管道，所述氢气进气管道穿过所述加氢反应器的侧壁通入所述氢气微界面发生器内部；
所述加氢反应器并联设置有鼓泡塔式反应器，所述鼓泡塔式反应器连接有外置式微界面机组，所述粗对苯二甲酸管道和所述氢气进气管道通入所述外置式微界面机组；
所述加氢反应器和所述鼓泡塔式反应器反应后的产物并联后依次进入结晶塔、离心分离器和干燥器，最终形成固体精制对苯二甲酸进入到收集罐。


2.根据权利要求1所述的反应系统，其特征在于，所述氢气微界面发生器设置在所述加氢反应器的底部。


3.根据权利要求2所述的反应系统，其特征在于，所述加氢反应器的内部设置有布气管道，所述布气管道上均匀分布有布气孔，所述布气管道竖直设立于所述氢气微界面发生器的上表面并与之连通，所述氢气微界面发生器的出气口与所述布气管道相连用以将所述氢气微界面发生器破碎分散的氢气微气泡均匀分散到所述加氢反应器中。


4.根据权利要求3所述的反应系统，其特征在于，所述加氢反应器的内部设置有钯-碳催化剂床层，所述钯-碳催化剂床层...

【专利技术属性】
技术研发人员：张志炳，李利军，李磊，刘霁斌，吕权，孙爱军，王小丰，刘晓玲，谢萍，李夏冰，李虎，劳国瑞，王新兰，
申请(专利权)人：南京延长反应技术研究院有限公司，中国昆仑工程有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32