[實用新型]一種甲基芳烴氧化反應系統

有效

• 申請號: 201821943291.8
• 申請日: 2018-11-23
• 公開（公告）號: CN209508088U
• 公開（公告）日: 2019-10-18
• 發明（設計）人: 張鋒;張志炳;周政;羅華勛;孟為民
• 申請（專利權）人: 南京延長反應技術研究院有限公司
• 主分類號: C07C27/12
• 分類號: C07C27/12;C07C51/265;C07C63/06;C07C45/36;C07C47/54
• 代理公司: 江蘇致邦律師事務所 32230
• 代理人: 徐蓓

本實用新型公開了一種甲基芳烴氧化反應系統，包括塔式反應器和其內下部的超細氣泡破碎器，超細氣泡破碎器包括連通氣體進口的氣體腔和豎直于氣體腔內的氣液通道，氣液通道為貫通氣體腔的管道，管道側壁有連通氣體腔的氣孔，塔式反應器包括尾氣出口、循環液體出口和循環液體進口，液體原料進口連通塔式反應器的上部，尾氣出口設置于塔式反應器的上部，循環液體出口通過液體循環管路穿過循環液體進口連通氣液通道，液體循環管路上設置有循環泵，并連通產物出口。本實用新型所述的甲基芳烴高效氧化反應系統，具有氣體壓降小、氣液傳質反應面積大，氣體利用率高，能效高等優點，適用于空氣或氧氣氧化甲基芳烴制備芳香醛或芳香酸。

技術領域

本實用新型屬于化學工程領域，具體涉及一種甲基芳烴氧化反應系統。

背景技術

芳香醛和芳香酸一般指苯環上直接連有醛基或羧基的化合物，它們在醫藥、農藥等領域廣泛應用，是重要的中間體、合成香味劑原料和食品添加劑。芳香醛和芳香酸通常是由苯環上有取代基（如-CH₃、-OCH₃、-NO₂等）的甲基芳烴通過氧氣（空氣）氧化獲得。如對二甲苯（PX）在MC催化劑體系作用下，在醋酸溶劑中采用空氣氧化獲得對苯二甲酸；甲苯在高溫高壓條件下空氣氧化生產苯甲酸。甲苯類芳烴的液相氧化受制于氣液傳質，由于氧氣在反應物系中的溶解度不高，需要保持過量氣體流量和較高溫度（120℃～170℃）和壓力（1～10bar）以強化傳質，極易造成高溫高壓尾氣排放夾帶大量有機物料，導致爆炸危險或嚴重的VOCs污染。

現有的甲基芳烴液相氧化生成芳香醛的反應基本都是在加壓及高溫條件下的釜式間歇反應。甲基芳烴氧化反應機理為自由基鏈式反應，高壓反應使得自由基之間結合更為迅速，但是這樣會產生大量的副產物，副產物增多，不僅浪費了原料，而且給反應產物的分離增加了成本。而且，現有的甲基芳烴液相氧化生成芳香醛和方向酸的反應在傳統的間歇式攪拌釜或塔式鼓泡反應系統中進行，間歇式攪拌釜和塔式鼓泡反應系統的共性缺點是：氣泡直徑大、反應速度慢、氧氣利用率低、能耗高。其中，當氣泡的直徑大于2mm后，氣相傳質速率將急劇降低，從而反應速率也受影響。此外，反應系統頂部的尾氣放空也會導致嚴重的物料和能量損失以及污染環境問題。

實用新型內容

本實用新型旨在至少解決現有技術中存在的技術問題之一。為此，本實用新型提出一種能夠有效地提高氣體利用率和能量利用率的高效甲基芳烴氧化反應系統。

為實現上述目的，本實用新型采用如下的技術方案：

一種甲基芳烴氧化反應系統，包括液體原料進口、氣體進口、產物出口、塔式反應器和超細氣泡破碎器，所述超細氣泡破碎器設置于所述塔式反應器內下部，

所述超細氣泡破碎器包括氣體腔和氣液通道，所述氣體進口通過第一管路穿過所述塔式反應器的壁連通所述氣體腔，所述氣液通道豎直設置于所述氣體腔內，所述氣液通道為貫通所述氣體腔的管道，所述管道側壁設置有若干連通所述氣體腔的氣孔，所述氣液通道連通所述塔式反應器的底部和所述超細氣泡破碎器的上方空間，

所述塔式反應器包括尾氣出口、循環液體出口和循環液體進口，所述液體原料進口連通所述塔式反應器的上部，所述尾氣出口設置于所述塔式反應器的上部，所述循環液體出口通過液體循環管路穿過所述循環液體進口連通所述氣液通道，所述液體循環管路上設置有循環泵，所述液體循環管路連通所述產物出口。從氣孔進入氣液通道的氣體被高速流動的液體切割，即可獲得微米級超細氣泡流。

進一步的，所述超細氣泡破碎器的高度為100～1000mm。

進一步的，所述氣液通道有3～20個。

進一步的，所述氣液通道的橫截面為方形，所述方形的寬度為5～50mm。

進一步的，所述氣液通道的橫截面為方形，所述方形的長為所述塔式反應器直徑的0.1～0.8倍，所述氣液通道的高為所述超細氣泡破碎器高度的0.6～0.9倍。