專利名稱：一種丁烷氧化反應(yīng)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種化工反應(yīng)設(shè)備，特別涉及一種適用于丁烷氧化反應(yīng)的丁烷氧化反應(yīng)器。
背景技術(shù)：
丁烷氧化反應(yīng)屬于典型的氣液兩相反應(yīng)，或氣-液-固三相催化反應(yīng)，氧化反應(yīng)主要發(fā)生在液相本體內(nèi)。當(dāng)前一般都使用帶有機(jī)械攪拌的鼓泡反應(yīng)釜來實(shí)現(xiàn)氧化反應(yīng)，這類反應(yīng)釜能夠加速氣液混合，降低或消除氣液兩相之間的傳質(zhì)阻力，從而起到加快反應(yīng)速度的作用。但是此類反應(yīng)釜操作能耗大，檢修維護(hù)費(fèi)用高，此外，丁烷氧化反應(yīng)所需壓力高，機(jī)械攪拌反應(yīng)釜容易泄漏，存在安全隱患。中國專利ZL200410000231.9公開了一種環(huán)己烷氧化反應(yīng)器，其采用氣體循環(huán)壓縮機(jī)多段進(jìn)料，反應(yīng)區(qū)安裝填料等，力求降低氣液傳質(zhì)阻力，加快反應(yīng)速率，間歇操作。此類反應(yīng)器顯然不適用于丁烷氧化過程，因?yàn)槎⊥檠趸瘜儆谡T導(dǎo)期較長的反應(yīng)，反應(yīng)速率較慢，單位時(shí)間消耗的含氧氣體較少，氣液傳質(zhì)阻力不是主要矛盾。

實(shí)用新型內(nèi)容基于上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型提供一種丁烷氧化反應(yīng)器，該反應(yīng)器不需要?dú)怏w循環(huán)壓縮機(jī)，節(jié)省動(dòng)力消耗，適用于反應(yīng)速率較慢的液相氧化反應(yīng)過程。其技術(shù)解決方案是一種丁烷氧化反應(yīng)器，包括筒體，在筒體上部設(shè)置液體進(jìn)口與氣體出口，在筒體下部設(shè)置液體出口與氣體進(jìn)口，在筒體內(nèi)上下依次設(shè)置多個(gè)反應(yīng)槽，在反應(yīng)槽與筒體側(cè)壁之間設(shè)置降液管，上下相鄰降液管錯(cuò)位設(shè)置，在反應(yīng)槽上設(shè)置氣體上升通道和氣體分布器，在筒體外連接有外循環(huán)管道，在外循環(huán)管道上安裝冷卻器與循環(huán)泵，液體物料經(jīng)液體進(jìn)口進(jìn)入筒體，經(jīng)降液管溢流自上而下依次流過反應(yīng)槽，氣體經(jīng)氣體上升通道進(jìn)入氣體分布器與反應(yīng)槽內(nèi)的液體物料鼓泡混合反應(yīng)，反應(yīng)熱通過外循環(huán)管道上的冷卻器冷卻移除。進(jìn)一步的，上述液體出口經(jīng)出口管連接冷卻器，冷卻器冷卻后的部分液體經(jīng)液體循環(huán)泵輸送至管道混合器中與經(jīng)預(yù)熱器預(yù)熱后的原料液體混合，管道混合器通過進(jìn)口管連接液體進(jìn)口。更進(jìn)一步的，在筒體側(cè)壁上設(shè)置有連接外循環(huán)管道的外循環(huán)液體進(jìn)口與外循環(huán)液體出口。上述筒體的高與內(nèi)徑的比值不小于8，優(yōu)選高/徑比為30 50。上述反應(yīng)槽的數(shù)量不少于6個(gè),優(yōu)選反應(yīng)槽的數(shù)量為20 30個(gè)。上述反應(yīng)槽的深度不小于80mm,優(yōu)選反應(yīng)槽的深度為80 120mm。上述反應(yīng)槽的底板上開設(shè)有淚孔，淚孔的直徑為2 6mm。上述降液管的橫截面積占筒體橫截面積的5%以上,優(yōu)選5% 10%。上述降液管底部與下方相鄰反應(yīng)槽底板之間留有供液體通過的間隙，上述反應(yīng)槽底板與下方相鄰降液管頂端之間留有氣體空間，其中反應(yīng)槽底板與下方相鄰降液管頂端之間預(yù)留氣體空間的高度優(yōu)選40 60mm。上述筒體及位于筒體內(nèi)部的反應(yīng)槽與降液管等構(gòu)件均由不銹鋼材料制成。本實(shí)用新型的有益技術(shù)效果是1、本實(shí)用新型反應(yīng)器中設(shè)置多個(gè)反應(yīng)槽，在各個(gè)反應(yīng)槽內(nèi)，液體物料與自下而上的含氧氣體鼓泡接觸混合，充分反應(yīng)；該反應(yīng)器適用于誘導(dǎo)期較長，反應(yīng)速率較慢，單位時(shí)間內(nèi)消耗的含氧氣體較少的反應(yīng)，尤其適用于丁烷的氧化反應(yīng)，生產(chǎn)效率高，而且易于實(shí)現(xiàn)連續(xù)操作；2、本實(shí)用新型反應(yīng)器外接循環(huán)管道，在循環(huán)管道上安裝有冷卻器、液體循環(huán)泵等設(shè)備，通過一段或多段液體外循環(huán)冷卻換熱實(shí)現(xiàn)反應(yīng)溫度的控制；3、本實(shí)用新型反應(yīng)器中，在反應(yīng)槽底板與上方相鄰降液管底端之間以及反應(yīng)槽底板與下方相鄰降液管頂端之間均留有合適距離的間隙或氣體空間，一方面便于反應(yīng)槽中的液體物料經(jīng)降液管順利溢流至下一反應(yīng)槽中，另一方面又使從上層反應(yīng)槽經(jīng)降液管底端流入下層反應(yīng)槽的液體具有一定的流速，反應(yīng)槽內(nèi)的液體流動(dòng)混合、液面更新加快，促使液面與氣體之間的再傳質(zhì)，繼續(xù)反應(yīng)消耗氣體中的氧，氧化反應(yīng)更加充分，同時(shí)使流出反應(yīng)器的尾氣中氧含量進(jìn)一步降低，提高了氧化反應(yīng)的安全性；4、本實(shí)用新型反應(yīng)器中，降液管的橫截面積與筒體橫截面積的比值不小于5%，確保降液管中始終存在液封；在反應(yīng)槽的底板上開設(shè)有直徑2 6_的淚孔，用于反應(yīng)器停用后放出筒體中的液體物料；5、本實(shí)用新型反應(yīng)器無機(jī)械攪拌設(shè)施，消除了泄漏等安全隱患，降低了操作成本，而且含氧氣體自下而上一次流過反應(yīng)器，不需要?dú)怏w循環(huán)壓縮機(jī)，節(jié)省了動(dòng)力消耗。

圖1為實(shí)施例1中氧化反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)原理示意圖；圖2為實(shí)施例1中氣體分布器的布置圖；圖3為實(shí)施例2中氣體分布器的結(jié)構(gòu)原理示意圖；圖4為實(shí)施例2中氣體分布器的布置圖。圖中1-筒體，a液體進(jìn)口，b氣體進(jìn)口，c氣體出口，d液體出口，2-反應(yīng)槽，3_氣體上升通道，4-氣體分布器，5-氣體折回通道，6-淚孔，7-降液管，8-冷卻器，9-液體循環(huán)泵，10-管道混合器，11-預(yù)熱器，21 27管道。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例1如圖1所示，一種丁烷氧化反應(yīng)器，包括筒體I，筒體I的高度與內(nèi)徑的比值為40，在筒體I上部設(shè)置液體進(jìn)口 a與氣體出口 C，在筒體I下部設(shè)置液體出口 d與氣體進(jìn)口 b，在筒體I內(nèi)上下依次設(shè)置20個(gè)反應(yīng)槽2。反應(yīng)槽2由底板、側(cè)板以及筒體側(cè)壁圍攏而成，反應(yīng)槽2的深度H=120mm，在反應(yīng)槽2的底板上安裝一個(gè)氣體上升通道3，氣體上升通道3的形狀為圓筒形，在氣體上升通道3的外側(cè)設(shè)置氣體分布器4，氣體分布器4為泡罩型，如圖2所示，在氣體上升通道3與氣體分布器4之間形成氣體折回通道5，氣體經(jīng)氣體上升通道3上升至頂部，隨后經(jīng)氣體折回通道5進(jìn)入反應(yīng)槽中，與反應(yīng)槽中的液體鼓泡混合。在反應(yīng)槽2的底板上還開設(shè)有一個(gè)直徑為2_的淚孔6。在反應(yīng)槽2與筒體側(cè)壁之間設(shè)置降液管7，上下相鄰降液管錯(cuò)位設(shè)置，降液管7的橫截面積占筒體橫截面積的7%。反應(yīng)槽2的底板與下方相鄰降液管頂端之間留有氣體空間，氣體空間高度h=50mm，在反應(yīng)槽底板與上方相鄰降液管底端之間留有間隙，以供液體通過。液體出口 d經(jīng)管道21連接冷卻器8，冷卻器8冷卻后的部分液體經(jīng)液體循環(huán)泵9、管道22輸送至管道混合器10中與經(jīng)預(yù)熱器11預(yù)熱后的原料液體混合，冷卻器8冷卻后的其余液體經(jīng)循環(huán)泵9與管道23輸送至下游裝置，管道混合器10通過管道24連接液體進(jìn)口a。預(yù)熱器與輸送新鮮液體物料的管道25相連。下面對本實(shí)用新型的具體工作過程進(jìn)行說明 新鮮丁烷物料以960. 0ml/h流率經(jīng)管道25泵入預(yù)熱器11預(yù)熱至110°C，與來自管道22的外循環(huán)物料(外循環(huán)物料的流率與新鮮進(jìn)料的流率比為1:1) 一并進(jìn)入管道混合器10混合后經(jīng)進(jìn)口管24、液體進(jìn)口 a送入反應(yīng)器，在重力的作用下依次流過各個(gè)反應(yīng)槽、降液管，直至反應(yīng)器底部，經(jīng)液體出口 d流出，進(jìn)入冷卻器8冷卻，隨后進(jìn)入液體循環(huán)泵9，部分經(jīng)管道22循環(huán)回反應(yīng)器，其余經(jīng)管道23送入下游裝置，控制反應(yīng)壓力為3. 2MPa。富氧空氣經(jīng)氣體進(jìn)口 b進(jìn)入反應(yīng)器，然后自下而上穿過每個(gè)反應(yīng)槽的氣體上升通道和氣體分布器與反應(yīng)槽內(nèi)的液體物料鼓泡接觸，直達(dá)反應(yīng)器的頂部，反應(yīng)后的尾氣經(jīng)氣體出口 c排出。反應(yīng)產(chǎn)物經(jīng)色譜分析，異丁烷的轉(zhuǎn)化率為24. 6%，產(chǎn)物叔丁醇的選擇性為82. 7%，實(shí)現(xiàn)了本發(fā)明的目的。實(shí)施例2丁烷氧化反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)基本同實(shí)施例1，區(qū)別之處在于在筒體外增加兩段外循環(huán)管道26、27，在外循環(huán)管道26、27上均安裝冷卻器8與液體循環(huán)泵9，以更好的移除氧化反應(yīng)熱，如圖3所示；反應(yīng)槽的深度H=80mm,反應(yīng)槽的數(shù)量為30個(gè)；氣體分布器采用分布環(huán)形，如圖4所示，以使氣體與反應(yīng)槽中液體更好的混合；其余部分結(jié)構(gòu)尺寸不變。在具體工作過程中，外循環(huán)物料的流率與新鮮進(jìn)料的流率比為O. 5:1，其余工藝條件同實(shí)施例一。反應(yīng)產(chǎn)物經(jīng)色譜分析，異丁烷的轉(zhuǎn)化率達(dá)41.8%，產(chǎn)物叔丁醇的選擇性為82. 3%，實(shí)現(xiàn)了本發(fā)明的目的。上述實(shí)施例2中的外循環(huán)管道還可根據(jù)需要在相應(yīng)位置進(jìn)行添加，以更好的實(shí)現(xiàn)反應(yīng)器中反應(yīng)溫度的控制。需要說明的是，在本說明書的教導(dǎo)下，本領(lǐng)域技術(shù)人員所作出的任何等同替代方式，或明顯變型方式，均應(yīng)在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種丁烷氧化反應(yīng)器，包括筒體，其特征在于在筒體上部設(shè)置液體進(jìn)口與氣體出口，在筒體下部設(shè)置液體出口與氣體進(jìn)口，在筒體內(nèi)上下依次設(shè)置多個(gè)反應(yīng)槽，在反應(yīng)槽與筒體側(cè)壁之間設(shè)置降液管，上下相鄰降液管錯(cuò)位設(shè)置，在反應(yīng)槽上設(shè)置氣體上升通道和氣體分布器，在筒體外連接有外循環(huán)管道，在外循環(huán)管道上安裝冷卻器與循環(huán)泵，液體物料經(jīng)液體進(jìn)口進(jìn)入筒體，經(jīng)降液管溢流自上而下依次流過反應(yīng)槽，氣體經(jīng)氣體上升通道進(jìn)入氣體分布器與反應(yīng)槽內(nèi)的液體物料鼓泡混合反應(yīng)，反應(yīng)熱通過外循環(huán)管道上的冷卻器冷卻移除。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種丁烷氧化反應(yīng)器，其特征在于液體出口經(jīng)出口管連接冷卻器，冷卻器冷卻后的部分液體經(jīng)循環(huán)泵輸送至管道混合器中與經(jīng)預(yù)熱器預(yù)熱后的原料液體混合，管道混合器通過進(jìn)口管連接液體進(jìn)口。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種丁烷氧化反應(yīng)器，其特征在于在筒體側(cè)壁上設(shè)置有連接外循環(huán)管道的外循環(huán)液體進(jìn)口與外循環(huán)液體出口。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種丁烷氧化反應(yīng)器，其特征在于所述筒體的高與內(nèi)徑的比值不小于8。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種丁烷氧化反應(yīng)器，其特征在于所述反應(yīng)槽的數(shù)量不少于6個(gè)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種丁烷氧化反應(yīng)器，其特征在于所述反應(yīng)槽的深度不小于 80mm。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種丁烷氧化反應(yīng)器，其特征在于所述反應(yīng)槽的底板上開設(shè)有淚孔，淚孔的直徑為2 6mm。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種丁烷氧化反應(yīng)器，其特征在于所述降液管的橫截面積占筒體橫截面積的5%以上。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種丁烷氧化反應(yīng)器，其特征在于在降液管底部與下方相鄰反應(yīng)槽底板之間留有供液體通過的間隙，在反應(yīng)槽底板與下方相鄰降液管頂端之間留有氣體空間。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種丁烷氧化反應(yīng)器，其特征在于所述筒體及位于筒體內(nèi)部的反應(yīng)槽與降液管均由不銹鋼材料制成。
專利摘要本實(shí)用新型公開一種丁烷氧化反應(yīng)器，其包括筒體，在筒體上部設(shè)置液體進(jìn)口與氣體出口，在筒體下部設(shè)置液體出口與氣體進(jìn)口，在筒體內(nèi)上下依次設(shè)置多個(gè)反應(yīng)槽，在反應(yīng)槽與筒體側(cè)壁之間設(shè)置降液管，上下相鄰降液管錯(cuò)位設(shè)置，在反應(yīng)槽上設(shè)置氣體上升通道和氣體分布器，在筒體外連接有外循環(huán)管道，在外循環(huán)管道上安裝冷卻器與循環(huán)泵，液體物料經(jīng)液體進(jìn)口進(jìn)入筒體，經(jīng)降液管溢流自上而下依次流過反應(yīng)槽，氣體經(jīng)氣體上升通道進(jìn)入氣體分布器與反應(yīng)槽內(nèi)的液體物料鼓泡混合反應(yīng)，反應(yīng)熱通過外循環(huán)管道上的冷卻器冷卻移除。本實(shí)用新型適用于反應(yīng)速率較慢的液相氧化反應(yīng)過程，易于實(shí)現(xiàn)連續(xù)操作，含氧氣體自下而上一次流過反應(yīng)器，節(jié)省動(dòng)力消耗。
文檔編號B01J19/24GK202823383SQ20122041699
公開日2013年3月27日 申請日期2012年8月22日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月22日
發(fā)明者王志亮, 張效龍, 高文斌, 曹漢中, 王濤 申請人:山東科技大學(xué), 泰州東聯(lián)化工有限公司