[发明专利]对二甲苯制备对苯二甲酸的外置微界面氧化系统及方法

说明书

本发明提供了一种对二甲苯制备对苯二甲酸的外置微界面氧化系统。该氧化系统包括：依次连接的第一反应器、精馏塔、第二反应器，第一反应器的侧壁设置有第一出口，第二反应器的侧壁设置有第一进口，精馏塔的侧壁设置有物料进口，精馏塔底部设置有物料出口；第一出口与精馏塔的物料进口连接，第一进口与精馏塔的物料出口连接；第一反应器的外部设置有第一微界面发生器，第二反应器的外部设置有第二微界面发生器；第一微界面发生器的侧壁连接有第一空气进口，底部连接有原料进口，所述第二微界面发生器的底部连接有第二空气进口。本发明通过在反应器外部放置微界面发生器和采用分段式工艺，解决了传统工艺中反应效率低下的问题，给企业节约了成本。

技术领域

本发明涉及对二甲苯制备对苯二甲酸的氧化反应领域，具体而言，涉及一种对二甲苯制备对苯二甲酸的外置微界面氧化系统及方法。

背景技术

对苯二甲酸是一种重要的化工原料，通常由对二甲苯与含氧气体通过氧化反应制得，主要包括4个步骤，对二甲苯(PX)→对甲基苯甲醛(TALD)→对甲基苯甲酸(p-TA)→对羧基苯甲醛(4-CBA)→对苯二甲酸(TA)，其中4个步骤反应过程非常复杂，涉及到气液的传热传质，现有技术中的反应装置普遍传质效率较低，反应混合原料和空气无法得到充分混合，相界面积有限，导致原料转化率低下，降低了对苯二甲酸的产率，因此工艺上不得不采用高温高压操作，通过增加气液相的溶解度来提高传质面积及传质效率，然而前两个反应步骤要以醋酸为溶剂，不宜采用高温高压，现有技术采用混合的反应工艺，同时伴随着大量的副反应，导致醋酸消耗量大，能耗高，杂质含量高，产品质量无法得到保证。

有鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本发明的第一目的在于提供一种对二甲苯制备对苯二甲酸的外置微界面氧化系统。该外置微界面氧化系统在反应器外部设置微界面发生器，通过设置了微界面发生器后，可以增加空气和液相物料之间的相界面积，使得空气和液相物料在进入反应器之前充分破碎混合，传质空间充分满足，增加了空气在液相中的停留时间，从而大幅提高反应速度、有效控制副反应和提高产品收率，显著降低反应过程的能耗，同时降低了操作温度以及压力，提高了反应的安全性，而且采用了分段式工艺，解决了醋酸溶剂不能承受高温氧化条件的矛盾，提高了反应效率。

本发明的第二目的在于提供一种采用上述外置微界面氧化系统的对二甲苯制备对苯二甲酸的方法，该方法有利于减少能耗，达到比现有工艺更佳的反应效果。

为了实现本发明的上述目的，特采用以下技术方案：

本发明提供了一种对二甲苯制备对苯二甲酸的外置微界面氧化系统，包括：依次连接的第一反应器、精馏塔、第二反应器，所述第一反应器的侧壁设置有第一出口，所述第二反应器的侧壁设置有第一进口，所述精馏塔的侧壁设置有物料进口，所述精馏塔底部设置有物料出口；

所述第一出口与所述精馏塔的物料进口连接，所述第一进口与所述精馏塔的物料出口连接；

所述第一反应器的外部设置有第一微界面发生器，所述第二反应器的外部设置有第二微界面发生器；

所述第一微界面发生器的侧壁连接有第一空气进口，底部连接有原料进口，；所述第二微界面发生器的底部连接有第二空气进口；

所述第一反应器的外侧设置有第一循环管道，所述第一循环管道的一端与所述第一微界面发生器的侧壁连接，另一端与所述第一反应器的侧壁连接。

所述第二反应器的外侧设置有第二循环管道，所述第二循环管道的一端与所述第二微界面发生器的侧壁连接，另一端与所述第二反应器的侧壁连接。

现有技术中，对二甲苯制备对苯二甲酸的反应步骤如下：

即对二甲苯(PX)→对甲基苯甲醛(TALD)→对甲基苯甲酸(p-TA)→对羧基苯甲醛(4-CBA)→对苯二甲酸(TA)