[发明专利]一种反应装置及羰基合成醋酸的系统和方法

说明书

本发明提供一种反应装置及羰基合成醋酸的系统和方法。该反应装置包括反应釜、循环流体搅拌部件和原料气体分布搅拌部件；气体分布搅拌部件包括两个以上气体分布搅拌单元，两个以上气体分布搅拌单元沿反应釜中心轴多层分布且连通；循环流体进料管贯穿循环流体进口并与循环流体出口连通；原料气体进料管贯穿原料气体进口并与气体分布搅拌部件连通。采用该反应装置进行羰基合成醋酸，避免机械搅拌中轴封及底部固定轴承在运行过程中易损坏，没有动密封点，保障反应系统安全稳定运行；同时多层分布且依次连通的两个以上气体分布搅拌单元使反应釜内的气体分布更加均匀，改善气液两相混合效果，优化系统内部反应状态，反应釜内温差减小，副反应减少。

技术领域

本发明属于化工领域，涉及一种反应装置及羰基合成醋酸的系统和方法。

背景技术

醋酸是一种重要的化学中间体和化学反应用溶剂。在目前投用的醋酸合成的工艺中，最常用的一种是甲醇低压羰基合成工艺，该工艺由美国孟山都公司在70年代首创，经过几十年的革新发展，装置产能、产品质量、生产成本均取得了重大突破。传统气液搅拌混合多采用常规机械搅拌模式，采用机械搅拌的反应设备可以有效地进行液－液和气－液的混合，但是，机械传动所需的轴封和轴承在长期运行中极易损坏，造成停车维修，难以实现持续、稳定和安全地运行。近几年，使用液力搅拌成为甲醇羰基合成醋酸装置技术改进的一个重要方向，目前使用液力搅拌技术主要存在如下问题：单层环式分布器存在气体分布不均，从而引起催化剂沉淀；液体分布不均匀，导致反应不均匀，温度场分布不均；生产产能下降等。

发明内容

针对上述现有技术中存在的技术问题，本发明的目的是提供一种反应装置及羰基合成醋酸的系统和方法，采用本发明反应装置进行羰基合成醋酸生产，避免机械搅拌中轴封及底部固定轴承在运行过程中易损坏的现象，整个反应装置中没有动密封点，保障反应系统安全稳定运行；同时多层分布且依次连通的两个以上气体分布搅拌单元比现有单层分布器使反应釜内的气体分布更加均匀，改善气液两相混合效果，提升反应速率，优化系统内部反应状态。

本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明第一方面提供一种反应装置，包括反应釜、循环流体搅拌部件和原料气体分布搅拌部件；所述反应釜包括原料气体进料管，所述反应釜设有原料气体进口、循环流体出口、两个以上循环流体进口；所述循环流体搅拌部件包括两个以上循环流体进料管；所述气体分布搅拌部件设于所述反应釜内，所述气体分布搅拌部件包括两个以上气体分布搅拌单元，所述两个以上气体分布搅拌单元沿反应釜中心轴多层分布且连通；所述循环流体进料管贯穿所述循环流体进口并与所述循环流体出口连通；所述原料气体进料管贯穿所述原料气体进口并与所述气体分布搅拌部件连通。

优选地，相邻循环流体进料管的中心轴在反应釜的径向平面上的垂直投影的夹角为60°～150°，如60°～120°或120°～150°。

优选地，每个气体分布搅拌单元呈圆环状，各沿反应釜中心轴；从近原料气体进口端的底层气体分布搅拌单元至远原料气体进口端的顶层气体分布搅拌单元，各层气体分布搅拌单元的直径依次增加，所述气体分布搅拌单元的直径计算公式如下：

Dn_i＝D*n_i/(n+1)；

其中，D为反应釜的直径，Dn_i为第n_i层气体分布搅拌单元的外圆直径；n_i＝1，所述气体分布搅拌单元为最接近原料气体进口端；n_i为从最接近原料气体进口端的气体分布搅拌单元开始计所在的层数；n为气体分布搅拌部件的总层数。

更优选地，还包括如下技术特征中的至少一项：

1)相邻气体分布搅拌单元的间距总和+底层气体分布搅拌单元与反应釜底部的间距≤反应釜的半径；

2)从近原料气体进口端的底层气体分布搅拌单元至远原料气体进口端的顶层气体分布搅拌单元，各层气体分布搅拌单元依次连通。