[發明專利]丙烯兩步加氧法制丙烯酸的混合器

有效

• 申請號: 200910067180.4
• 申請日: 2009-06-23
• 公開（公告）號: CN101584969A
• 公開（公告）日: 2009-11-25
• 發明（設計）人: 李欣平;鞏傳志;王革;張軍;馬慶剛;李志遠;魏立林;周江沛;劉學線;王巍;劉利;劉麗娟;孫文生;楊莉;陸洋;郭曉宇;李響;王宏;喬士洪
• 申請（專利權）人: 中石油東北煉化工程有限公司吉林設計院
• 主分類號: B01F3/04
• 分類號: B01F3/04;B01F5/06;B01F13/04;C07C51/21;C07C57/04
• 代理公司: 吉林市達利專利事務所
• 代理人: 鄭殿貴

技術領域

本發明涉及一種丙烯酸制備用工藝和設備。

背景技術

丙烯兩步加氧法制丙烯酸，主要是以丙烯、空氣為原料，在催化劑存 在的條件下產生化學反應，第一步是丙烯氧化生成丙烯醛，第二步是丙烯 醛進一步氧化生成丙烯酸，其反應方程式如下：

CH₂＝CH-CH₃+O₂→CH₂＝CH-CHO+H₂O

CH₂＝CH-CHO+1/2O₂→CH₂＝CHCOOH

上述反應在裝置的氧化單元中進行，新鮮空氣、蒸汽、循環尾氣進預 混合器M-1，再與過熱的丙烯氣一起進入混合器M-2，進行充分混合，作 為第一反應器R-1的進料，在催化劑存在的條件下，在第一反應器R-1 內，丙烯與空氣中的氧氣進行化學反應，生成丙烯醛和少量丙烯酸，第一 反應器R-1出口氣體與補充新鮮空氣在混合器M-3內混合，進入第二反應 器R-2，繼續進行化學反應，使丙烯醛氧化，生成丙烯酸；第二反應器R -2出口氣體冷卻后進洗滌塔，繼續進行丙烯酸的吸收精制過程。

混合器設備和工藝設計十分重要，如何限制介質流速，防止爆炸事故 發生，又能混合均勻，使其反應安全，提高轉化率，降低副反應，減少雜 質生成，提高收率，保證產品質量，這些是必須解決的問題。

發明內容

本發明的目的在于能夠設計出滿足上述要求的設備，丙烯兩步加氧法 制丙烯酸的混合器。

本發明所涉及的混合器有預混合器M-1，第一反應器進料混合器M-2， 第二反應器進料混合器M-3，其特征在于：

預混合器M-1進料介質有蒸汽、新鮮空氣，本裝置氧化反應單元產生 的循環尾氣，循環尾氣的主要成分有水蒸氣、氮氣、氧氣、一氧化碳、二 氧化碳，及微量的丙烯、丙烷、丙烯酸和甲醛等，循環尾氣進口溫度150～185 ℃，進口壓力200～250kPa(A)進口流速20～25m/s；蒸汽進口溫度180～200 ℃，操作壓力為220～250kPa(A)，進口流速5～8m/s；新鮮空氣進口溫度 90～140℃，操作壓力為150～250kPa(A)，進口流速10～15m/s；停留時間 0.2～0.3秒。循環尾氣由M-1頂部N₁進料，蒸汽由M-1的N₂導入管P引進， 有蒸汽流束混于循環尾氣流束之中，蒸汽從管徑小的管中流到較大的管徑 的管中，而膨脹、擴散，與循環尾氣混合，此兩股物料再經米字形管單元、 又經井字形管單元初混后，與進入M-1左腔的另一股物料新鮮空氣混合， 為了增強混合效果，在M-1右腔設有米字形管單元和井字形管單元，經混 合后形成濕混合氣；

第一反應器進料混合器M-2的進料介質為預混合器M-1來濕混合氣和 經過過熱后的丙烯氣，其工藝參數：丙烯進口溫度40～50℃，壓力220～270kPa (A)，進口流速14～17m/s；濕混合氣進口溫度120～150℃，進口壓力180～240 kPa(A)，進口流速15～19m/s；停留時間0.15～0.2秒。丙烯由N₆進入殼程， 濕混合氣由N₅進入管程，其列管上均勻分布有氣孔F1，在壓差作用下丙烯 從氣孔F1進入列管中與濕混合氣混合，混合后的氣體進入第一反應器R-1； 由于丙烯與氧氣混合氣體的爆炸極限范圍較寬，即丙烯在空氣中的爆炸極 限為11.1～2.0％(v)，因此M-2安全穩定運行至關重要。為保證安全，在 M-2右腔內設有阻火器Z，同時在M-2的丙烯氣體進料管線上和M-2混合 器上設有壓差自動控制系統，防止空氣竄入丙烯進料管，避免爆炸事故的 發生。