[实用新型]一种甲苯液相空气氧化法连续生产苯甲酸的反应装置

说明书

本实用新型涉及一种甲苯液相空气氧化法连续生产苯甲酸的反应装置，包括：液体分布器、填料塔、鼓泡反应器、气体分布器、反应循环泵、蒸汽发生器、汽包；填料塔设置在鼓泡反应器的上方，填料层顶部设有液体分布器；鼓泡反应器的底部、反应循环泵、蒸汽发生器和鼓泡反应器靠近顶部的一侧通过管线依次连通，鼓泡反应器内部下方设有气体分布器。甲苯、催化剂一起经液体分布器从填料塔顶部连续加入，压缩空气经气体分布器从鼓泡反应器下部连续加入，甲苯、催化剂与高温尾气在填料塔中逆流接触，吸收热量、脱除水分后进入氧化液；携带大量反应热的氧化液与软水进行热量交换，连续产生蒸汽；部分氧化液经鼓泡反应器底部管线上的出料口输出。

技术领域

本发明涉及化工设备，特别是涉及甲苯液相空气氧化法连续生产苯甲酸的反应装置。

背景技术

苯甲酸是一种化工产品，广泛用于日用化工、基础化工、涂料及增塑剂领域。用作食品防腐添加剂、饲料替代抗生素的酸化剂；合成农药、医药、精细化工的中间体，UV材料的光引发剂；醇酸树脂涂料的改性剂；代替邻苯二甲酸酯类的绿色环保新型增塑剂。因此如何实现连续高效生产苯甲酸已成为行内企业的重要目标。生产装置成为一个可以改进的方向。

目前工业生产苯甲酸大多数采用甲苯液相空气氧化法，该法将甲苯、催化剂和空气进入反应器，在一定的反应温度和操作压力下发生的放热反应。催化剂是重金属钴、锰盐，对水和反应温度敏感，水分高和温度低时反应容易终止，空气中的氧与物料要有充分接触才能反应完全。由于以上原因，国内目前的甲苯氧化反应器在扩大单台设备生产能力时，遇到反应热难移出、催化剂消耗大、氧利用率低等问题。

CN102861542A公开了一种万吨级苯甲酸生产中的甲苯氧化塔。氧化反应塔高8～10米，直径4～5米，外配氧化液循环泵和水冷却器。通过冷却外循环氧化液来移出反应热。该装置能有效移出反应热，单台设备苯甲酸生产能力可达1万吨/年。但是，没有回收利用反应热，反应效率低。

发明内容

基于此，有必要针对背景技术中存在的问题，提供一种能有效回收利用反应热，反应效率高的甲苯液相空气氧化法连续生产苯甲酸的反应装置。

一种甲苯液相空气氧化法连续生产苯甲酸的反应装置，包括：液体分布器、填料塔、鼓泡反应器、气体分布器、反应循环泵、蒸汽发生器、汽包。所述填料塔设置在鼓泡反应器的上方，填料层顶部设有液体分布器；所述鼓泡反应器的底部、反应循环泵、蒸汽发生器和鼓泡反应器靠近顶部的一侧通过管线依次连通；所述鼓泡反应器内部下方设有气体分布器；所述蒸汽发生器上方设有汽包，通过管线与蒸汽发生器连通。

所述填料塔理论板数2～6；填料材质为不锈钢或陶瓷，填料类型为规整或散堆填料；填料塔的顶部设有尾气出口、靠近顶部的一侧设有进料口。

所述鼓泡反应器是一空圆柱型塔体，长径比2～6。

所述气体分布器开口向下。

所述鼓泡反应器的底部与所述反应循环泵之间的管线上设有出料口。

所述汽包顶部设有软水进口和蒸汽出口。

在上述反应装置，甲苯、催化剂一起经液体分布器从填料塔顶部连续加入，压缩空气经气体分布器从鼓泡反应器下部连续加入。甲苯和空气在催化剂作用下发生反应，形成高温尾气和携带大量反应热的氧化液。甲苯、催化剂与鼓泡反应器上升的高温尾气在填料塔中逆流接触，进行传质传热。甲苯、催化剂吸收热量由常温升到140℃以上，所含少量水分被上升高温尾气带走，使得反应容易进行，可以降低催化剂消耗。大量反应热被留在反应器内，能产生更多蒸汽。上升高温尾气的温度从155～165℃降到100℃左右，减少了后续冷凝、冷却负荷。

压缩空气从气体分布器向下的开口高速进入鼓泡反应器，到反应器底部后再缓慢上升。相比传统的向上鼓泡法，空气在反应液中的停留时间延长，提高了反应器效率。