PX生产PTA的内置微界面机组强化反应系统技术方案

本实用新型专利技术提供了一种PX生产PTA的内置微界面机组强化反应系统，包括：反应器和设置在所述反应器内部的微界面机组；其中，所述反应器包括外壳、同心设置在所述外壳内部的内筒以及部分设置在所述外壳外部的循环换热装置，所述内筒的底端封闭的连接在所述外壳的内底面上、顶端开放，所述外壳与所述内筒之间的区域为第一反应区，所述内筒内部自上向下依次为第二反应区和第三反应区，所述循环换热装置分别与所述内筒和所述微界面机组相连。本实用新型专利技术有效地解决了现有的PX生产PTA过程中反应溶剂醋酸在高温高压下被大量浪费，同时不能及时地取出产品TA的问题，进而大大地降低了能耗、节省了醋酸溶剂、提升了反应效率。

【技术实现步骤摘要】
PX生产PTA的内置微界面机组强化反应系统
本技术涉及化工
，具体而言，涉及一种PX生产PTA的内置微界面机组强化反应系统。
技术介绍
PX(对二甲苯)生产TA(对苯二甲酸)的氧化反应过程非常复杂，主要包括4个步骤，即对二甲苯(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)，此反应过程中的4个氧化反应是串联反应，其一般以醋酸为溶剂，以醋酸钴、醋酸锰和氢溴酸(或四溴甲烷)为催化剂。目前，现有的PTA生产技术中，氧化反应过程中的4个主要步骤均在同一个反应器内进行，尽管上述4个步骤的反应速率常数相差十几倍，但是却采用混合反应工艺，没有针对不同反应给予不同条件，反应溶剂醋酸在高温高压下被大量浪费，同时不能及时地取出产品TA，因此能耗高、醋酸消耗量大、反应效率低。
技术实现思路
鉴于此，本技术提出了一种PX生产PTA的内置微界面机组强化反应系统，旨在解决现有的PX生产PTA过程中反应溶剂醋酸在高温高压下被大量浪费，同时不能及时地取出产品TA的问题。本技术提出了一种PX生产PTA的内置微界面机组强化反应系统，包括：反应器和设置在所述反应器内部的微界面机组；其中，所述反应器包括外壳、同心设置在所述外壳内部的内筒以及部分设置在所述外壳外部的循环换热装置，所述内筒的底端封闭的连接在所述外壳的内底面上、顶端开放，所述外壳与所述内筒之间的区域为第一反应区，所述内筒内部自上向下依次为第二反应区和第三反应区，所述循环换热装置分别与所述内筒和所述微界面机组相连；所述微界面机组包括第一微界面发生器和第二微界面发生器，所述第一微界面发生器分别设置在所述第一反应区、第二反应区和第三反应区的底部、用以将作为反应原料的空气破碎为直径大于等于1μm、小于1mm的微气泡，所述第二微界面发生器设置在所述第二反应区的上端、并与设置在第二反应区底部的第一微界面发生器相对、用以在所述循环换热装置输送的所述第二反应区内部反应液的动力作用下将汇集在所述反应器顶部的未被反应的空气卷吸进其内部破碎为所述微气泡。进一步地，上述PX生产PTA的内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的反应区，所述第二反应区为所述对甲基苯甲酸转化为对羧基苯甲醛的反应区，所述第三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的内置微界面机组强化反应系统中，所述微气泡的直径大于等于1μm、小于1mm。进一步地，上述PX生产PTA的内置微界面机组强化反应系统中，所述内筒的高度为所述外壳高度的4/5。进一步地，上述PX生产PTA的内置微界面机组强化反应系统中，所述第一反应区的体积占所述反应器内总反应体积的45％。进一步地，上述PX生产PTA的内置微界面机组强化反应系统中，所述第二反应区的体积占所述反应器内总反应体积的53.5％。进一步地，上述PX生产PTA的内置微界面机组强化反应系统中，所述第三反应区的体积占所述反应器内总反应体积的1.5％。进一步地，上述PX生产PTA的内置微界面机组强化反应系统中，所述第一微界面发生器为气动式，所述第二微界面发生器为液动式。进一步地，上述PX生产PTA的内置微界面机组强化反应系统中，所述循环换热装置包括用以换热的换热器和与所述换热器相连用以提供动力的压力泵。进一步地，上述PX生产PTA的内置微界面机组强化反应系统中，所述第二反应区和所述第三反应区之间设置有防浪格栅。与现有技术相比，本技术的有益效果在于，本技术提供的PX生产PTA的内置微界面机组强化反应系统，考虑到PX生产PTA的四步反应的速率差异，采用分段式的反应理念，将反应器内部设置为三个不同的反应区，各反应区不同的反应步骤，实现了在同一反应器内针对不同反应阶段给予不同条件，尤其是解决了醋酸溶剂不能承受高温氧化条件的矛盾，并且利用水作为p-TA氧化反应的溶剂，有效地解决了现有的PX生产PTA过程中反应溶剂醋酸在高温高压下被大量浪费，同时不能及时地取出产品TA的问题，进而大大地降低了能耗、节省了醋酸溶剂、提升了反应效率。尤其是，本技术的PX生产PTA的内置微界面机组强化反应系统，通过在反应器内部的各个反应区内设置微界面发生器，在各反应器内部对空气进行破碎，使其破碎为直径大于等于1μm、小于1mm的微气泡，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，本技术的PX生产PTA的内置微界面机组强化反应系统，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为本技术实施例提供的PX生产PTA的内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为内筒、13为第一反应区、14为第二反应区、15为第三反应区、16为管道、17为防浪格栅、18为除沫网、19为导气管、20第一微界面发生器、21为第二微界面发生器、121为换热器、122为压力泵122。具体实施方式下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本技术。参阅图1所示，为本技术实施例的PX生产PTA的内置微界面机组强化反应系统，其包括：反应器和设置在所述反应器内部的微界面机组；其中，反应器包括：外壳10、设置在所述外壳10内部的内筒11以及循环换热装置；所述内筒11的底端连接在所述外壳10的内底面上、顶端开放；所述外壳10与所述内筒11之间的区域为第一反应区13，所述第一反应区13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(即PX生产PTA的前两步氧化反应)的反应区，所述内筒11内部自上向下依次为第二反应区14和第三反应区15，所述第二反应区14为所述对甲基苯甲酸转化为对羧基苯甲醛(即PX生产PTA的第三步氧化反应)的反应区，所述第三反应区15为所述对羧基苯甲醛转化为对苯二甲酸(即PX生产PTA的第四步氧本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种PX生产PTA的内置微界面机组强化反应系统，其特征在于，包括：反应器和设置在所述反应器内部的微界面机组；其中，/n所述反应器包括外壳、同心设置在所述外壳内部的内筒以及部分设置在所述外壳外部的循环换热装置，所述内筒的底端封闭的连接在所述外壳的内底面上、顶端开放，所述外壳与所述内筒之间的区域为第一反应区，所述内筒内部自上向下依次为第二反应区和第三反应区，所述循环换热装置分别与所述内筒和所述微界面机组相连；/n所述微界面机组包括第一微界面发生器和第二微界面发生器，所述第一微界面发生器为气动式，所述第二微界面发生器为液动式；/n所述第一微界面发生器分别设置在所述第一反应区、第二反应区和第三反应区的底部、用以将作为反应原料的空气破碎为微气泡，所述第二微界面发生器设置在所述第二反应区的上端、并与设置在第二反应区底部的第一微界面发生器相对、用以在所述循环换热装置输送的所述第二反应区内部反应液的动力作用下将汇集在所述反应器顶部的未被反应的空气卷吸进其内部破碎为所述微气泡；/n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的反应区，所述第二反应区为所述对甲基苯甲酸转化为对羧基苯甲醛的反应区，所述第三反应区为所述对羧基苯甲醛转化为对苯二甲酸的反应区。/n...

【技术特征摘要】
1.一种PX生产PTA的内置微界面机组强化反应系统，其特征在于，包括：反应器和设置在所述反应器内部的微界面机组；其中，
所述反应器包括外壳、同心设置在所述外壳内部的内筒以及部分设置在所述外壳外部的循环换热装置，所述内筒的底端封闭的连接在所述外壳的内底面上、顶端开放，所述外壳与所述内筒之间的区域为第一反应区，所述内筒内部自上向下依次为第二反应区和第三反应区，所述循环换热装置分别与所述内筒和所述微界面机组相连；
所述微界面机组包括第一微界面发生器和第二微界面发生器，所述第一微界面发生器为气动式，所述第二微界面发生器为液动式；
所述第一微界面发生器分别设置在所述第一反应区、第二反应区和第三反应区的底部、用以将作为反应原料的空气破碎为微气泡，所述第二微界面发生器设置在所述第二反应区的上端、并与设置在第二反应区底部的第一微界面发生器相对、用以在所述循环换热装置输送的所述第二反应区内部反应液的动力作用下将汇集在所述反应器顶部的未被反应的空气卷吸进其内部破碎为所述微气泡；
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的反应区，所述第二反应区为所述对甲基苯甲酸转化为对羧基苯甲醛的反应区，所述第三反应区为所述对羧基苯甲醛转化为对苯二甲酸的反应区。...

【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：新型
国别省市：江苏;32