芳烃氨氧化流化床反应装置及反应方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种芳烃氨氧化流化床反应装置及反应方法，该装置包括：芳烃/氨分布器，其位于流化床反应器内部并与芳烃原料和氨原料的混合进料管连通；空气分布器，其位于流化床反应器内部并设置在芳烃/氨分布器下方；对喷混合构件，其位于芳烃/氨分布器和空气分布器之间的混合区域，用于形成分隔单元对反应密相区的混合原料进行整流并破碎反应生成的气泡。该装置及方法可对催化剂颗粒团与气泡进行破碎和整流，提高该反应区域特别是密相区的流化质量，从而提高反应器内的传质效率和产品收率。率。率。

【技术实现步骤摘要】
芳烃氨氧化流化床反应装置及反应方法


[0001]本专利技术涉及芳腈制备领域，特别涉及一种芳烃氨氧化流化床反应装置及反应方法。

技术介绍

[0002]芳腈是一类由氰基与芳环直接相连的物质，其与芳环相连的氰基具有较高的反应活性，能够通过发生水解、加成、聚合、加氢、卤化等反应制得多种精细化工产品，广泛用于农药、医药、染料、食品添加剂及高分子单体等领域，是一类重要的精细化学中间体。
[0003]芳腈的生产主要有多种方法，但最简单有效、最经济的方法是采用相应的芳烃、氨和空气进行直接氨氧化反应得到芳腈产品。芳烃或带有取代基的芳烃在气相与氨和氧气的反应，我们称之为芳烃的气相氨氧化反应。气相氨氧化反应主要涉及固定床和流化床工艺。芳烃的气相氨氧化反应是强放热反应，反应过程中会产生大量的反应热，因此，采用流化床反应器是一种较好的解决方法。
[0004]现有技术中已有关于芳烃氨氧化流化床反应装置及反应方法的方案。例如中国专利申请CN111111570A，该方案通过一种芳烃氨氧化流化床耦合反应装置及其反应方法，芳烃/氨经汽化后与空气分别由反应区气体分布器的环管式喷嘴的环管式喷嘴中心直管段与环管式喷嘴环隙段中喷出混合后，在催化剂的作用下进行芳烃氨氧化反应，参与反应的催化剂离开反应区后，经过循环返料区流入供氧区中与空气充分混合、接触，随后催化剂再由循环进料区返回反应区继续参与芳烃氨氧化反应。
[0005]再例如中国专利申请CN111111563A，该方案采用两段变径流化床反应器，原料C7～C8的芳烃及其衍生物分成两股，一股芳烃原料和氨气混合通过芳烃/氨分布器进入流化床下部的密相区，空气从流化床底部空气分布板进入，另一股芳烃原料通过芳烃分布器进入流化床中部的第二密相区，与含氧化物的催化剂接触生成芳腈流出物。
[0006]上述专利均采用流化床反应形式通过氨氧化生产芳腈可得到较高的产品收率，但较多过量的氨和空气，削减了生产工艺的经济性，也增加了氨回收及其三废处理的压力，增加了生产能耗，并且影响催化剂的稳定性。因此，亟需一种通过反应器设备结构的优化和反应工艺条件的改进，从而强化氨、空气、芳烃与催化剂的混合，降低反应的氨比和空气比，有效降低生产成本。
[0007]公开于该
技术介绍
部分的信息仅仅旨在增加对本专利技术的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

技术实现思路

[0008]本专利技术的目的在于提供一种芳烃氨氧化流化床反应装置及方法，可对催化剂颗粒团与气泡进行破碎和整流，提高该反应区域特别是密相区的流化质量，从而提高反应器内的传质效率和产品收率。
[0009]为实现上述目的，根据本专利技术的第一方面，本专利技术提供了一种芳烃氨氧化流化床
反应装置，包括：芳烃/氨分布器，其位于流化床反应器内部并与芳烃原料和氨原料的混合进料管连通；空气分布器，其位于流化床反应器内部并设置在芳烃/氨分布器下方；对喷混合构件，其位于芳烃/氨分布器和空气分布器之间的混合区域，用于形成分隔单元对反应密相区的混合原料进行整流并破碎反应生成的气泡。
[0010]进一步，上述技术方案中，对喷混合构件可以为多个水平设置，每个对喷混合构件形成一混合通道，该混合通道的上段开口和下段开口尺寸均大于或等于中段尺寸。
[0011]进一步，上述技术方案中，混合通道可包括：第一挡板，其为凹面朝外的弧形板；第二挡板，其与第一挡板对称设置；支撑板，其设置在第一挡板和第二挡板之间，用于将第一挡板和第二挡板连接为一体并将两挡板之间的通道分成多个分隔单元。
[0012]进一步，上述技术方案中，第一挡板和第二挡板的上沿间距可大于中间间距；第一挡板和第二挡板的下沿间距可大于上沿间距。
[0013]进一步，上述技术方案中，混合通道上段内壁表面积与混合通道内壁总表面积之比为5～20％；混合通道中段内壁表面积与混合通道内壁总表面积之比为50～80％；混合通道下段内壁表面积与混合通道内壁总表面积之比为10～30％。
[0014]进一步，上述技术方案中，混合通道的上、中、下段均开设通孔或通缝。其中上段开孔率可以为5～10％；中段开孔率可以为10～60％；下段开孔率可以为5～15％。
[0015]进一步，上述技术方案中，混合区域的高度与流化床反应器的切线高度之比可以为0.05至0.2；对喷混合构件的高度与混合区域的高度之比可以为0.2至0.8。
[0016]进一步，上述技术方案中，多组对喷混合构件可分层设置，相邻层的对喷混合构件可交叉设置，交叉角度可以为30至90
°
；相邻层的对喷混合构件间距可以为600至1500mm。
[0017]进一步，上述技术方案中，在芳烃/氨分布器以上的其它密相区域也可设置对喷混合构件，用于对芳烃/氨分布器以上的其它密相区域的气泡与颗粒团聚物进行破碎。
[0018]进一步，上述技术方案中，对喷混合构件可采用不锈钢或合金材质；对喷混合构件两端搭接固定在流化床反应器的内壁上，中间部分与流化床反应器内部竖直设置的换热水管绑扎固定。
[0019]为实现上述目的，根据本专利技术的第二方面，本专利技术提供了一种芳烃氨氧化流化床反应方法，可采用以上任一技术方案的芳烃氨氧化流化床反应装置制备芳腈。
[0020]进一步，上述技术方案中，该方法包括如下步骤：在空气分布器与芳烃/氨分布器之间的混合区域内，空气自下而上喷向对喷混合构件的混合通道并夹带来自通道外侧的催化剂颗粒卷吸进入混合通道；经汽化混合后的芳烃和氨自上而下喷入混合通道，与空气和夹带的催化剂颗粒进行充分接触并混合，对反应物进行整流和单元化处理，完成密相区的芳烃氨氧化反应。
[0021]进一步，上述技术方案中，还包括对混合区域上部密相区域的气泡与颗粒团聚物进行破碎处理步骤。
[0022]进一步，上述技术方案中，密相区反应生成的芳腈流出物和剩余催化剂通过旋风分离器进行分离，芳腈流出物流出流化床反应器后经冷凝或溶剂吸收，再经精馏或重结晶得到产品气，剩余催化剂经分离后通过旋风料腿流回密相区。
[0023]进一步，上述技术方案中，流化床反应器内的反应原料为C7～C8的芳烃及其衍生物、氨气和空气，三者的摩尔比为1：(1～9)：(10～35)；反应器内的反应温度320～460℃，压
力0.01～0.11MPa；气体表观线速为0.2～0.8m/s。
[0024]与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果：
[0025]1)双空气分布器混合区域设置对喷混合构件，一方面通过对喷混合构件的挡板、孔、缝对气固两相、颗粒团与气泡的破碎、整流作用，提高该区域的流化质量，从而提高反应器内的传质效率；另一方面，对喷混合构件的设置，首先让空气先与周边卷吸而来的催化剂进行晶格氧的补充，可有效保证催化剂的活性，再通过与喷射向下的芳烃、氨混合并在对喷混合构件的挡板间进行剧烈反应，将原错乱无序的反应过程进行有序、单元化的处理，有效避免氧与氨等原料的过量供应，能够大幅度提高经济效益；本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种芳烃氨氧化流化床反应装置，其特征在于，包括：芳烃/氨分布器，其位于流化床反应器内部并与芳烃原料和氨原料的混合进料管连通；空气分布器，其位于流化床反应器内部并设置在所述芳烃/氨分布器下方；对喷混合构件，其位于所述芳烃/氨分布器和空气分布器之间的混合区域，用于形成分隔单元对反应密相区的混合原料进行整流并破碎反应生成的气泡。2.根据权利要求1所述的芳烃氨氧化流化床反应装置，其特征在于，所述对喷混合构件为多个水平设置，每个所述对喷混合构件形成一混合通道，该混合通道的上段开口和下段开口尺寸均大于或等于中段尺寸。3.根据权利要求2所述的芳烃氨氧化流化床反应装置，其特征在于，所述混合通道包括：第一挡板，其为凹面朝外的弧形板；第二挡板，其与所述第一挡板对称设置；支撑板，其设置在所述第一挡板和第二挡板之间，用于将所述第一挡板和第二挡板连接为一体并将两挡板之间的通道分成多个所述分隔单元。4.根据权利要求3所述的芳烃氨氧化流化床反应装置，其特征在于，所述第一挡板和第二挡板的上沿间距大于中间间距；所述第一挡板和第二挡板的下沿间距大于上沿间距。5.根据权利要求2所述的芳烃氨氧化流化床反应装置，其特征在于，所述混合通道上段内壁表面积与混合通道内壁总表面积之比为5～20％；混合通道中段内壁表面积与混合通道内壁总表面积之比为50～80％；混合通道下段内壁表面积与混合通道内壁总表面积之比为10～30％。6.根据权利要求2所述的芳烃氨氧化流化床反应装置，其特征在于，所述混合通道的上、中、下段均开设通孔或通缝。7.根据权利要求6所述的芳烃氨氧化流化床反应装置，其特征在于，所述上段开孔率为5～10％；中段开孔率为10～60％；下段开孔率为5～15％。8.根据权利要求1所述的芳烃氨氧化流化床反应装置，其特征在于，所述混合区域的高度与流化床反应器的切线高度之比为0.05至0.2；所述对喷混合构件的高度与所述混合区域的高度之比为0.2至0.8。9.根据权利要求1所述的芳烃氨氧化流化床反应装置，其特征在于，多组所述对喷混合构件分...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨为民，徐俊，钟思青，李勇征，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司上海石油化工研究院，
类型：发明
国别省市：