[发明专利]一种强化甲苯氧化的系统及工艺

说明书

一种强化甲苯氧化的系统及工艺，属于制备苯甲酸技术领域，其通过将传统的鼓泡式反应器更换为管式反应器来提高氧化反应进程的可控性；其通过在管式反应器中设置微界面发生器来增加氧气与甲苯的气液相界面积，从而提高反应效率；其通过设置具有内管和外管两层结构的套管实现了将反应产物的多余热量用于甲苯预热的效果，减少了能量的损耗；相较于传统制备苯甲酸的技术，本发明通过更换管式反应器，在反应器内加装微界面发生器和分离单元，极大地提高了产物收率。

技术领域

本发明涉及苯甲酸和苯甲醛的制备，具体涉及一种强化甲苯氧化的系统及工艺。

背景技术

苯甲酸是重要的有机合成原料，主要用作食品防腐剂、醇酸树脂的改良剂，还可用在医药品、染料中间体、增塑剂、香料的原料、纤维中间体等领域；苯甲醛是化学工业上用途非常广泛的芳香醛原料，广泛应用于香料、医药、染料、农药等领域。目前工业上采用的制备苯甲酸和苯甲醛的方法有三氯甲苯水解法、邻苯二甲酸酐脱羧法、苄卤氧化法和液相空气氧化法。但是，苯甲酸和苯甲醛主要应用方面医药和食品香料行业要求其为无卤产品，再者，从经济、环保方面考虑，甲苯液相空气氧化法的方法逐渐成为国内生产苯甲醛和苯甲酸的主流方法。

甲苯液相空气氧化法是在催化剂和促进剂存在的条件下，甲苯与空气进行催化氧化反应，生成主产物苯甲酸，并副产一定的苯甲醛。其反应为连串式反应，反应原理如下：在甲苯液相空气氧化过程中，首先甲苯与空气发生氧化反应生成中间产物苯甲醛，苯甲醛进一步发生氧化反应生成主产物苯甲酸。

目前，在苯甲酸和苯甲醛的工业化生产领域，现有工艺反应器装置主要存在在以下问题，生产苯甲酸反应器主要为鼓泡式反应器，其中反应液在鼓泡式反应器中返混现象非常严重，使得反应中间产物苯甲醛的选择性和收率较低。甲苯液相氧化制备苯甲酸和苯甲醛的反应为强放热反应，在反应过程中需及时移走反应热，但是，在鼓泡式反应器上加设换热装置，造成结构复杂，移热效率较低。鼓泡反应器是通过将空气或高浓度O₂以鼓泡的方式通入反应器中与液相甲苯发生氧化反应，传质速率对气液相反应进行的快慢有较大影响，而鼓泡式反应器传质效率较低。

发明内容

为此，本发明提供了一种强化甲苯氧化的系统及工艺，用以解决甲苯氧化过程中气液相反应传质效率较低的问题。

一方面，本发明提供了一种强化甲苯氧化的系统，包括：甲苯预热管、氧气预热管、管式反应器、微界面发生器、分离单元和反应产物储存单元；

所述甲苯预热管包括内管和外管，内管与所述管式反应器相连，外管与所述分离单元和所述反应产物储存罐相连；

所述氧气预热管包括内管和外管，内管与所述微界面发生器相连，外管与水蒸气管道相连，热水蒸气通过管道从外管下方进入，从外管上方流出，用以对内管的氧气进行预热；

所述管式反应器包括内进油口、出油口和内反应管，内反应管为甲苯氧化的反应场所，导热油从位于管式反应器下方的进油口进入，从位于管式反应器上方的出油口离开；

所述微界面发生器设置在所述内反应管中，用以将来自所述氧气预热管的氧气打碎成微米级气泡。

进一步地，在甲苯进料管上设有进料泵用于将甲苯输送到所述甲苯预热管中。

进一步地，在连通所述甲苯预热管和所述管式反应器的管道上设有催化剂加剂管道。

进一步地，所述微界面发生器为气动式发生器。

进一步地，所述微界面发生器使氧气气泡破碎形成直径大于等于1μm、小于1mm的微米级气泡，从而增大油煤浆与氢气间的传质面积。

进一步地，所述内反应管的每处凹型管道处设置至少一个所述微界面发生器。

进一步地，所述分离单元包括：分离罐、泠凝器和循环泵；

所述分离罐与所述管式反应器相连，用于分离反应产物；