[发明专利]正丁烷法固定床顺酐生产氧化反应温度调节控制装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及顺丁烯二酸酐(顺酐)生产技术领域，特别是涉及固定床氧化反应对熔盐温度控制与调节的方法。

背景技术

顺酐是一种常用的基本的重要有机化工原料。是世界上仅次于苯酐的第二大酸酐原料，且其下游产品有着相当广泛的开发和应用前景。顺酐广泛用于合成树脂、润滑油添加剂、医药、食品添加剂、1，4-丁二醇(BDO)、γ-丁内酯(GLB)、四氢呋喃(THF)、丁二酸、富马酸等一系列重要的有机化学品和精细化学品。

顺酐生产技术的核心为原料与空气在固定床反应器中发生的高温放热、气固相催化氧化反应。原料正丁烷与空气按一定比例充分混合后进入反应器，在装填了一定数量催化剂的列管内发生反应，正丁烷进料与混合气体(正丁烷+空气)比例通常为1.6～2.1mol％。反应器热点温度通常在440～470℃。反应放热由熔盐冷却器和气体冷却器移出，产生蒸汽供装置使用。反应生成气体冷却后进入回收工序。在氧化反应过程中，正丁烷与空气的混合气体进入反应器管程中，在催化剂作用下发生气相催化氧化反应，反应器为一台立式壳/管型反应器。在反应器壳程中采用一种熔融的硝酸钾和亚硝酸钠混合物(熔盐)，通过熔盐泵往复循环用作移热冷却介质。反应放热通过熔盐移走，部分熔盐经过熔盐冷却器的壳程，通过在管内产生蒸汽使其冷却。当正丁烷通过反应器时，大约有82～85％的正丁烷参加反应，其余部分转化为CO，CO₂和H₂O。化学反应都是放热反应。除CO，CO₂和H₂O外，在反应中还生成少量乙酸、丙烯酸等物质。

固定床反应器多为列管式结构，传热面积大，有利于强放热反应。为使反应稳定进行，关键是反应器载热体熔盐的温度控制。正丁烷氧化反应属于强放热反应，顺酐收率对温度非常敏感，对于大型反应器来说，在高负荷进料条件下保证转化率和高选择性，关键在于熔盐温度控制稳定在最佳工艺条件内，而实现熔盐温度控制稳定的关键设备是调节阀。现有技术如图1所示，在反应器1与熔盐冷却器2之间设置有闸板阀4和调节阀5，反应器内经壳程流动的高温熔盐，一部份通过调节阀的开启度，控制流经熔盐冷却器的熔盐流量，通常的情况是：调节阀采用气动或电动碟阀，调节阀开启精度1％，调节阀开启度1度(最大开启度90度)，自控仪表输出信号为4～20mA，冷却后的低温熔盐与循环的高温熔盐混合后返回反应器的壳程，达到控制反应放热移出，实现反应器壳程熔盐温度的稳定。目前采用调节阀或手动阀门的开启度控制方法，由于熔盐凝固点高等特性，调节阀采用气动或电动碟阀自动或手动调节控制，是非线性调节，且碟阀开启度对流量影响很大，熔盐温度波动值在±2～3℃，使反应温度随之波动，影响到氧化反应选择性和顺酐收率。反应器熔盐温度通常在400～430℃(初期～末期)。反应器催化剂床层热点温度通常在430～460℃。反应器内的氧化反应温度靠熔盐温度控制，而熔盐温度靠流经熔盐冷却器的熔盐流量进行控制。在此条件下，正丁烷转化率大约为82～85％。熔盐温度微小的变化会造成反应温度较大的变化，因而影响到转化率和选择性的变化，最终影响到顺酐的收率。因此解决调节阀的精度控制，使反应温度稳定，是目前顺酐生产氧化反应的关键。

发明内容

为了解决现有的生产技术问题，我们作为顺酐生产技术的专有技术单位，对攻克调节阀稳定问题做了大量的工作，从设计、到施工到生产，经过了无数次的实验和研究，终于开发了一种使用于正丁烷法顺酐固定床氧化反应，对熔盐温度控制精确与调节稳定的滑阀运用到实际生产中，实现熔盐温度自动调节控制，解决和克服反应温度波动，提高氧化反应选择性和顺酐收率。

本发明的技术方案如下：

本发明的一种正丁烷法顺丁烯二酸酐固定床氧化反应温度调节控制装置：如图2、图3、图4所示：

在反应器1与熔盐冷却器2之间设置有滑阀10，滑阀的高温熔盐入口12与反应器1的熔盐下环道连接，高温熔盐出口13与熔盐冷却器2的高温熔盐入口连接，低温熔盐返回口20和熔盐回流口14连接熔盐冷却器2和反应器1的熔盐上环道连接。