一種采用回路反應(yīng)器合成己二酸的反應(yīng)系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于化工設(shè)備及方法，尤其涉及一種采用回路反應(yīng)器合成己二酸的反應(yīng)系統(tǒng)及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]己二酸是尼龍66和聚氨酯的重要中間體。目前生產(chǎn)己二酸一般采用兩步硝酸法生產(chǎn)，第一步采用環(huán)己烷用空氣氧化，生產(chǎn)環(huán)己酮和環(huán)己醇混合物(簡(jiǎn)稱KA油)，第二步采用硝酸氧化，生成己二酸，但存在成本高和尾氣中NxO氣體的嚴(yán)重污染問題。
[0003]根據(jù)國(guó)內(nèi)外公開文獻(xiàn)報(bào)道，有使用鐵、錳、鈷、鉻等金屬化合物為催化劑一步氧化氧化環(huán)己烷制己二酸的工藝路線，但由于氧氣參與反應(yīng)，存在爆炸的可能，至今未見大規(guī)模工業(yè)化應(yīng)用，同時(shí)反應(yīng)氣相的高效分散迄今未見與本發(fā)明的相同的構(gòu)造。
[0004]如何提高氧化介質(zhì)特別是以氧氣在反應(yīng)體系中完全擴(kuò)散和反應(yīng)中的安全聯(lián)鎖控制是一項(xiàng)工程難題。比如浙江曙揚(yáng)化工有限公司開發(fā)出了一種采用管式反應(yīng)一步法生產(chǎn)己二酸的工藝。該工藝出現(xiàn)的問題有:1.物料循環(huán)問題，由于管道采用并聯(lián)方式，多根管道的進(jìn)樣出現(xiàn)不均勻的現(xiàn)象，導(dǎo)致各個(gè)管道的反應(yīng)不均勻，反應(yīng)難以控制；2.由于冬季氣溫較低，管道的溫度也比較低，己二酸在低溫下容易析出，容易造成管道堵塞;3.由于反應(yīng)為氣液反應(yīng)，氣體通入管道中與液體進(jìn)行反應(yīng)，需要一定的停留時(shí)間和足夠的接觸面積，而由于氣/液兩項(xiàng)的擴(kuò)散速度不同，管道中只能依靠催化劑的催化作用及液相的吸收作用吸收氣體進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)效率低，且未反應(yīng)的氧氣容易在反應(yīng)器上部積聚，達(dá)到爆炸極限，形成安全隱患。
[0005]由于反應(yīng)系統(tǒng)在己二酸生產(chǎn)過程中屬于核心工藝，其反應(yīng)器的開發(fā)、改進(jìn)、完善特別要關(guān)注的產(chǎn)能、穩(wěn)定性和安全等因素，大多采用釜式反應(yīng)或者其他形式的反應(yīng)器，均存在傳質(zhì)效率低、溫控困難或者容易爆炸等缺點(diǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，而提供一種采用回路反應(yīng)器合成己二酸的反應(yīng)系統(tǒng)及方法。
[0007]本發(fā)明的目的是通過如下技術(shù)方案來完成的。這種采用回路反應(yīng)器合成己二酸的反應(yīng)系統(tǒng)，該回路反應(yīng)器主要包括反應(yīng)罐、循環(huán)栗，外置式熱交換器和文丘里噴射器，在反應(yīng)罐中設(shè)置有文丘里噴射器4，文丘里噴射器為上窄下寬的八字形設(shè)置，文丘里噴射器的噴射口設(shè)置在液面以下，通過物料的大循環(huán)，利用文丘里噴射器形成負(fù)壓，把氧化介質(zhì)吸入并與反應(yīng)物料充分混合、分散，并噴入到反應(yīng)罐中；反應(yīng)罐I的底部與循環(huán)栗的輸入端相連接，循環(huán)栗的輸出端通過外置式熱交換器與反應(yīng)罐的頂部相連接，外置式熱交換器上設(shè)有冷媒進(jìn)口、冷媒出口和蒸汽進(jìn)口，反應(yīng)罐通過冷凝器排出尾氣;反應(yīng)罐與保護(hù)氣進(jìn)口、氧氣口、進(jìn)料口和出料口相連接。
[0008]這種采用回路反應(yīng)器合成己二酸的方法，該方法是采用回路反應(yīng)器，首先將環(huán)己烷、KA油或兩者的混合物、催化劑加入回路反應(yīng)器中，用循環(huán)栗開始打循環(huán)，預(yù)熱至80-1801后，連續(xù)從進(jìn)氣口通入氧氣，利用物料循環(huán)在文丘里噴射器管口形成的負(fù)壓，使氧氣均勻通入并良好分散，反應(yīng)過程中用冷媒控制反應(yīng)溫度在120?200°C;環(huán)己烷和氧氣的通入量按比例連續(xù)均勻通入，成品從管道口連續(xù)取出，進(jìn)入后部分離、結(jié)晶程序，未反應(yīng)的環(huán)己烷返回原料罐;反應(yīng)過程中，反應(yīng)罐內(nèi)連續(xù)通入惰性氣體進(jìn)行保護(hù)，控制氣相含氧量在安全范圍內(nèi)，通過冷媒控制反應(yīng)溫度。
[0009]本發(fā)明的有益效果為:本發(fā)明利用了文丘里噴射器作為高性能氣液混合器的特點(diǎn)，使得氧氣充分分散，并把未參與反應(yīng)的氧氣重新分散到反應(yīng)液內(nèi)，大幅度提高了傳質(zhì)效率，提高了反應(yīng)速度，反應(yīng)控制更加容易，且高壓反應(yīng)釜不需要設(shè)置擋板和配備攪拌，均為靜態(tài)設(shè)備，同時(shí)設(shè)置了氣相含氧量自動(dòng)檢測(cè)與連鎖調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)和不凝尾氣排放等一系列安全措施，提高了了裝置的安全性，是一種非常合適的反應(yīng)器。
【附圖說明】
[0010]圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0011 ]下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做詳細(xì)的介紹:
[0012]如圖1所示，這種采用回路反應(yīng)器合成己二酸的反應(yīng)系統(tǒng)，該回路反應(yīng)器主要包括反應(yīng)罐1、循環(huán)栗2，外置式熱交換器3和文丘里噴射器4，在反應(yīng)罐I中設(shè)置有文丘里噴射器4，文丘里噴射器4為上窄下寬的八字形設(shè)置，文丘里噴射器4的噴射口設(shè)置在液面以下，通過物料的大循環(huán)，利用文丘里噴射器形成負(fù)壓，把氧化介質(zhì)吸入并與反應(yīng)物料充分混合、分散，并噴入到反應(yīng)罐I中；該負(fù)壓還可以把高壓反應(yīng)器內(nèi)頂部未反應(yīng)的氧氣和起保護(hù)作用的犯或0)2等惰性氣體重新吸入反應(yīng)介質(zhì)中，在一系列安全聯(lián)鎖保護(hù)控制下安全進(jìn)行反應(yīng)。反應(yīng)罐I的底部與循環(huán)栗2的輸入端相連接，循環(huán)栗2的輸出端通過外置式熱交換器3與反應(yīng)罐I的頂部相連接，外置式熱交換器3上設(shè)有冷媒進(jìn)口 3-1、冷媒出口 3-2和蒸汽進(jìn)口 3-3，反應(yīng)罐I通過冷凝器5排出尾氣;反應(yīng)罐I與保護(hù)氣進(jìn)口 6、氧氣口 7、進(jìn)料口 8和出料口 9相連接。
[0013]該反應(yīng)裝置同樣適用于環(huán)己烷、環(huán)己酮、環(huán)己醇、環(huán)己烯等用氣體氧化劑氧化、氣液兩相反應(yīng)的一類反應(yīng)。
[0014]該方法是采用回路反應(yīng)器，首先將環(huán)己烷、KA油或兩者的混合物、催化劑加入回路反應(yīng)器中，用循環(huán)栗開始打循環(huán)，預(yù)熱至80-180°C后，連續(xù)從進(jìn)氣口通入氧氣，利用物料循環(huán)在文丘里噴射器管口形成的負(fù)壓，使氧氣均勻通入并良好分散，反應(yīng)過程中用冷媒控制反應(yīng)溫度在120?200°C。環(huán)己烷和氧氣的通入量按比例連續(xù)均勻通入，成品從管道口連續(xù)取出，進(jìn)入后部分離、結(jié)晶程序，未反應(yīng)的環(huán)己烷返回原料罐。反應(yīng)過程中，反應(yīng)罐內(nèi)連續(xù)通入N2SCO2等惰性氣體進(jìn)行保護(hù)，控制氣相含氧量在安全范圍內(nèi)，通過冷媒控制反應(yīng)溫度。
[0015]采用回路反應(yīng)器作為合成己二酸的主要反應(yīng)裝置，包含按比例加料系統(tǒng)、氮?dú)獾榷栊詺怏w保護(hù)系統(tǒng)、溫控系統(tǒng)、壓力控制系統(tǒng)等幾個(gè)系統(tǒng)，能夠自控實(shí)現(xiàn)裝置平穩(wěn)連續(xù)運(yùn)行，該裝置的優(yōu)點(diǎn)在于:回路反應(yīng)器中的文丘里噴射器(代替氣體分布器或其他氣體布散系統(tǒng))是一種高性能的氣液混合裝置。它由四個(gè)部分組成，湍流噴嘴，氣室，氣體循環(huán)管路和管組成。栗送液體通過噴嘴形成快速的噴射流攜氣室內(nèi)氣