27气液两相反应技术

1、27气液相反应技术 乙醛液相氧化制醋酸反应设备及操作的评述1.氧化反应器的发展沿革和改进 1.1 间歇鼓泡式反应器 最初的乙醛氧化制醋酸的反应器为间歇鼓泡式反应器，一般都用空气做氧化介质，用内部盘管取出热量。因效率低，劳动强度大，已基本不用。1.2连续多釜串联鼓泡反应器 在间歇鼓泡反应器的基础上，用几个釜串联起来，实现连续化，生产水平有了提高。 1.3 内冷却塔式氧化反应器这种塔将冷却盘管置于塔内，节间设置筛板，氧化液的返混较小，有利于提高浓度梯度。顶部为一扩大段，以使反应尾气中夹带如雾沫及液滴得以分离。最终氧化液浓度可达到94 -95%。因结构较复杂，规模不能太大，在2万吨年已是极限。反应器

2、直径一般在12米。 1.4列管式内冷却反应器为克服内冷却反应器的检修问题，发展了列管式内冷却反应器。这种结构型式冷却管不易漏水，也较便于检修。生产能力有提高，生产水平和先前的内冷却塔式反应器相同。 1.5外循环冷却塔式反应器乙醛氧化的反应热量较大，达71.3kcal/mol，取出反应热量是一个突出的问题，外循环冷却解决了这一问题。外循环冷却塔式反应器是一座空塔，配备循环泵和列管式冷却换热器。外冷却用大的循环比来保证氧化液的温度控制，循环比在120左右，乙醛停留时间在3小时左右，空塔气速2m/s。由于外冷却塔是一个全混型的反应器，氧化反应液浓度略低，在94%左右，因此又发展了双塔氧化的外循环工艺

3、。第一氧化塔和单塔工艺基本相似，第二氧化塔使全流程增加了一个反应段，增加了反应深度，同时第一氧化塔也略降低了氧分压，有利于减少副反应，又减小了塔顶未反应氧浓度，增加了安全性。1.6 外冷却和内冷却结合的双塔氧化乙醛氧化反应宏观动力学的总反应级数接近于1.0，此时反应将受氧气扩散速度所控制。在一定气速条件下，氧气的吸收率和通过的液柱高度成正比。在4米深的液层下，氧化液中氧的吸收率即达到98%以上。对一个总高度达18米的塔来说，氧气入口在塔下部是足够的。因为反应速度极高，取出反应热是第一位的因素，第一氧化塔做成外循环冷却型有特别的优越性。列管式换热器的制造也比内冷却塔简单得多。第二氧化塔设计为改型

4、的列管式内冷却型式，减小返混，适合深度氧化，在第二氧化塔内乙醛浓度已很低，在23%之间，氧气量减少，冷却面积要求也小，做成可抽出的列管式换热器，便于检修。内冷与外冷相结合的双塔氧化比其他方法有较大的优点，提高了氧化液中醋酸浓度，达97%以上，乙醛含量降低至0.2%左右，在后面的精制流程中省去了一个乙醛回收塔系。 2 乙醛氧化反应器的操作和安全技术2.1反应温度乙醛氧化制醋酸的反应以系统产生的热量及时转移实现稳定操作。移去反应热的快慢，体现了氧化反应温度的控制。反应温度过低，反应速度慢，且易造成过氧醋酸在反应液中含量的积累，一旦温度回升，过氧醋酸会剧烈分解，引起爆炸。一般反应温度不应低于40，温

5、度过高选择性降低，增加了副反应，导致甲酸和其他酯类增加，影响消耗指标，且加重了精制部分的负荷。一般在80左右。在外冷和内温结合的流程中，第一氧化塔取65-75（循环的入、出口）。第二氧化塔因反应物的生成已很少，为加速其反应，温度取8085'C。2.2反应压力适当的加压反应起三方面作用：乙醛氧化是减少体积的反应，加压有利于反应向生成乙酸的方向进行。乙醛氧化是液相反应，增加压力有利于氧气的溶解。加压可以提高乙醛的沸点，减少乙醛向气相的损失。但由于加压，将提高操作费用，也不能过高。在装置中第一氧化取200KPa（表），第二氧化塔取l00KPa（表）。由于醋酸生产的危险性，反应器的设计压力取l

6、MPa(表)。2.3氧气分布器在第一氧化塔中，全混快速反应状态下，氧气分布要求不高，氧气进入塔内，通过带小孔的分支管即已足够。第二氧化塔的乙醛浓度已较低，为了使氧气和乙醛有更好的接触界面，可采用不锈钢粉末冶炼的烧结管，它由若干分布头组成一个分布器，每个分布头的压降可根据需要设计。该分布器已由联合反应工程研究所研制。2.4 N2气分布未反应完的氧气在反应器液面上逸出，液面上同时还有气相乙醛和大量醋酸蒸汽。气相中氧含量过高有爆炸危险。N2气体作为保安的惰性气体充入塔顶。保证气相氧含量不超过10%( V )。在尾气中虽有三分之二联锁系统，即尾气在线氧含量分析仪，其中一台超过5%(V)预报警，超过10%(V)切断氧和乙醛停车。但在塔液面上仍难保证没有死角。进塔顶部的N2是容易短路排入尾气，引起液面上局部空间氧含量超过10%，发生爆炸危险。2.5 爆破膜由于醋酸装置的压力