[实用新型]一种合成乙醛酸的氧化反应装置

说明书

技术领域

 本实用新型属化工设备技术领域，特别涉及一种合成乙醛酸的氧化反应装置，尤其涉及一种采用硝酸氧化法合成乙醛酸的氧化反应装置。

背景技术

乙醛酸（Glyoxalic acid，CHOCOOH），又名甲醛甲酸、二羟醛酸，是一种最简单的醛酸，兼有醛和酸的性质，是一种重要的精细化工原料和中间体，广泛应用于香料、医药、农药、造纸、涂料、油漆、皮革和食品添加剂等轻工产品的合成领域。

目前，工业上较常用的化学合成方法主要有乙二醛硝酸氧化法、草酸电解还原法、马来酸（酐）臭氧氧化法三种。其中，乙二醛硝酸氧化法以其较低的成本，成为国内外生产厂家普遍采用的乙醛酸合成方法。

乙二醛硝酸氧化法是在盐酸等助剂的催化作用下，用硝酸作氧化剂选择性氧化乙二醛，生成主产物乙醛酸，并副产草酸。反应原理如下：

主反应方程式为：

3CHO-CHO +2HNO₃→3CHO-COOH+2NO↑+H₂O

同时不可避免地因乙醛酸被进一步氧化而发生副反应，生成一定量的副产物草酸，副反应方程式为：

3CHO-COOH+2HNO₃→3HOOC-COOH+2NO↑+H₂O

    上述两反应的特点在于：都是放强热反应，都有NO气体产生。

根据上述氧化反应原理，为使反应安全平稳进行，尾气中的毒害物被有效吸收，其关键在于保证合适的反应温度，并稳定控制温度，同时采用吸收效果良好的尾气吸收装置，确保达标排放和回收原料硝酸。通常采用的氧化反应温度为50-80℃。由于反应强放热，因此稳定控制温度的前提是提高系统降温效果，及时将反应产生的热量带走。

现有的氧化反应装置主要为反应釜，并通过向反应釜夹套中通入蒸汽和冷却水实现温度控制。具体地，通过蒸汽加热和循环冷却水降温，两种介质相互切换的方法来控制反应温度。其缺点在于：

（1）反应釜夹套换热面积较小，如以5000L搪玻璃反应釜为例，换热面积仅12-14㎡，严重影响降温效果。而降温效果差的害处包括：一是容易导致温度失控引发安全事故；二是反应温度起伏大，副产物增多，降低了氧化反应的选择性，使乙醛酸收率降低；三是使硝酸填加时间被迫延长，从而延长了氧化反应时间，较长的反应时间不但增加了副反应，还严重影响乙醛酸收率和增加了能耗。

（2）反应釜夹套冷热介质切换，操作不方便，延长了控温响应时间，不利于温度的平稳控制，且切换过程中存在能量损耗。

发明内容

为了解决上述缺陷与不足，本实用新型实施例提供了一种合成乙醛酸的氧化反应装置，该装置通过采用外置冷却器将加热和冷却分开，同时满足氧化反应工艺条件的需要和安全生产、环境保护、节能降耗的需要。所述技术方案如下：

本实用新型实施例提供了一种合成乙醛酸的氧化反应装置，该装置包括反应釜1、外置冷却器2、物料循环泵3、尾气吸收塔4和引风机5。其中，所述反应釜1设有空气入口6、原料入口7和加热夹套8，所述反应釜1与所述外置冷却器2通过所述物料循环泵3组成循环回路，所述反应釜1、尾气吸收塔4和引风机5通过管路依次连接。

优选地，本实用新型实施例中的外置冷却器2为列管式或搪玻璃片式换热器。

其中，本实用新型实施例中的尾气吸收塔4为多级波纹填料吸收塔，即为多个波纹填料吸收塔串联组成。

与传统的氧化装置相比，本实用新型所述装置具有以下显著优点：

1.本实用新型增加了外置冷却器2，其换热面积可根据需要确定，可高达几十至几百平方米，解决了反应釜夹套换热面积小而致降温效果差和反应温度过高失控引发冲料、爆炸等安全事故的问题；使反应温度容易控制和更加平稳，减少了副反应的发生，提高了乙醛酸收率。

2.本实用新型增加了外置冷却器2，实现了循环冷却水和蒸汽两种介质的分离，冷热介质无需切换，操作方便，可缩短控温响应时间，并有效降低介质切换过程导致的能量损耗。

3.本实用新型通过循环泵对反应液进行强制循环，改变了物料的流动状态，使原料能够充分混合，有利于提高传热传质效果，降低了硝酸累积引发安全事故的可能性，并能遏制硝酸局部过量所致的副反应。