专利名称：一种制备芳香酸的无搅拌氧化反应装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及用于空气液相催化氧化法制备萘二甲酸NDA的氧化反应装置，特别是一 种制备芳香酸的无搅拌氧化反应装置 背景技术萘二甲酸(NDA)是一种重要的芳香酸，特别是NDA与乙二醇縮聚制得的聚萘二甲酸乙二 醇酯(PEN)，在薄膜、包装容器和工业纤维材料中具有广阔的应用前景。目前用于制备NDA的 主要途径是二取代萘的直接空气液相催化氧化，氧化反应在溶剂醋酸的存在下进行，反应温 度150 30(TC，反应压力1.5 4MPa。该法常用的催化剂都是过渡金属，其中钴和锰是最有 效的，此外还有铬、钼、铁、钒等，在钴、锰催化剂中加入溴化物可以提高催化能力。常用于小批量制备芳香酸的空气液相氧化反应装置为釜式反应器，同时有加热、搅拌、 进气、冷却等系统。多种反应原料在醋酸中混合均匀并完全溶解后，加入到反应釜内，拧紧 反应釜的釜盖，多是带有螺帽的法兰结构。然后升温，待温度升到设定温度时，通入空气， 氧化反应开始。由于氧化反应在高温高压下进行，此时的醋酸具有强烈的腐蚀作用，普通的 钢材反应釜在使用中很快就会被腐蚀而导致密封不严甚至无法使用。而带有搅拌的全钛材反 应釜价格昂贵，因为钛材材质很硬，使得加工更加困难，复杂的结构尤其难以加工，并且搅 拌装置的存在不易于实现动密封，使得反应釜结构设计更加复杂，这些都大大增加了氧化反 应器的造价，不适用于小批量的空气液相氧化反应。 发明内容本实用新型目的在于提供一种结构简单，高效率的制备芳香酸的无搅拌氧化反应装置。 本实用新型解决其技术问题是通过下述技术方案实现的 一种制备芳香酸的无搅拌氧化 反应装置，该氧化反应装置为无机械搅拌，由进料槽l、主反应管2、压力表3、冷却装置4、 进料口 5、测温电偶6、加热线圈7、堵片8和出料口 9组成，进料槽1通过阀F3和主反应 管2连接，主反应管2上下两端有封盖，底部两端焊接有两个细管分别用于连接阀F3和阀 F5，主反应管2上缠绕加热线圈7，加热线圈7和主反应管2外壁之间垫有绝缘布，测温电 偶6焊接在主反应管2的中部，加热线圈7和测温电偶6由电线连接在温控表上，冷却装置 4包裹在冷却管的外壁，冷却管底端焊接在主反应管2的上盖，另一端通过阀F2连接进料槽 1，进料口5开孔于进料槽1上部外壁，进料口5顶端是外螺纹结构并配有螺帽，压力表3和 出料口 9通过阀F5连接在主反应管2上，阀F1为排空阀，与大气相通，堵片8焊接在主反 应管2底盖上面，进气软管通过阀F4连接到主反应管2。主反应管2的内径和进气软管的内径之比为4.7:1，主反应管2的长径比为12:1。堵片8为一个，高度为10mm。阀F1、阀F2、阀F3、阀F4和阀F5为针型阀。实际添加物料后的 长径比控制在8—IO之间。材质为316L钢，主反应管的材质为钛材。本实用新型适用于各种 垸基芳烃液相催化氧化反应条件，例如芳香羧酸的产品可以是，对苯二甲酸、邻苯二甲酸、 间苯二甲酸、联苯二甲酸。本实用新型的有益效果是，本装置是一个管式反应器，无机械搅拌装置，反应管内无填 料，由本实用新型得到的氧化反应产物纯度大于90%，收率大于70%。氧化反应开始后，随着反应气体的通入，每一个气泡在反应管底部逐渐上升，气泡的体积也逐渐扩大，随着气泡 的上升，实现了物料之间良好的搅拌作用，并能带走多余的热量。和釜式反应器相比减少了 搅拌装置，降低了设备要求，减少了设备成本。气泡良好的搅拌作用有利于传递反应过程中 生成的热量，避免了局部过热的现象发生。通入气体的搅拌作用还避免了氧化反应生成的萘 二甲酸颗粒沉积在反应管的底部，防止堵塞出料口，堵片8的存在有效避免了出料口的堵塞。
以下结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。 图1是本实用新型的结构示意图。图中1、进料槽，2、主反应管，3、压力表，4、冷却装置，5、进料口， 6、测温电偶， 7、加热线圈，8、堵片，9、出料口， Fl、 F2、 F3、 F4和F5为针型阀。
具体实施方式
本实用新型氧化反应装置工作时，原料烷基芳烃、溶剂含水醋酸、催化剂钴一锰一溴混 合均匀后，从加料口 5加入到进料槽中，由阀F3控制加入到反应管中，关闭F3，拧紧进料 口的螺帽。在一定温度下，通空气进入到反应管中，调节阀F4和阀F1的开度可以控制通入 的空气速率，通过调整氮气的流量可以改变通入反应管中的氧气含量。反应过程中的尾气由 Fl排空，反应结束后，打开阀F5，物料由排料口9放出。实施例1反应原料为2-甲基-6丙酰基萘，纯度大于98%，溶解于含水5%的醋酸中，催化剂醋酸 钴的含量为O. 1%，醋酸锰的含量为0.2%，溴的含量为0.3%，反应温度20(TC，反应压力 2.1MPa。达到反应温度后连续通入气体反应20分钟后停止反应，待温度降低到5(TC以下后， 放出物料。物料用水洗净，称重，产物萘二甲酸收率72%，纯度91%。氧化反应采用了管式反应器使得氧化反应时间短，产物的纯度高。实施例2童复实施例l，反应原料为2-甲基-6丙酰基萘，纯度大于98%，溶解于含水5%的醋酸 中，催化剂醋酸钴的含量为0.1%,醋酸锰的含量为0.2%，溴的含量为0.3%,反应温度200°C，在不同的反应压力下的结果为，反应压力为2.0MPa时，产物的收率73%，纯度为92%; 当反应压力2.3MPa时，产物的收率71%，纯度92%。在最大压力为2. 3MPa时，氧化反应可 顺利进行。实施例3重复实施例l，反应原料为2-甲基-6丙酰基萘，纯度大于98%，溶解于含水5%的醋酸 中，催化剂醋酸钴的含量为0. 1 % ，醋酸锰的含量为0. 2% ，溴的含量为0. 3%,反应压力2. lMPa 时，在不同的反应温度下的反应结果为，反应温度180'C时，收率69%，产物的纯度85%; 反应温度210'C时，产物的收率75%，产物的纯度93%。反应温度较低时，产物的纯度和收 率都有所下降。
权利要求1、一种制备芳香酸的无搅拌氧化反应装置，其特征在于，该装置为无机械搅拌，由进料槽(1)、主反应管(2)、压力表(3)、冷却装置(4)、进料口(5)、测温电偶(6)、加热线圈(7)、堵片(8)和出料口(9)组成，进料槽(1)通过阀(F3)和主反应管(2)连接，主反应管(2)上下两端有封盖，底部两端焊接有两个细管分别用于连接阀(F3)和阀(F5)，主反应管(2)上缠绕加热线圈(7)，加热线圈(7)和主反应管(2)外壁之间垫有绝缘布，测温电偶(6)焊接在主反应管(2)的中部，加热线圈(7)和测温电偶(6)由电线连接在温控表上，冷却装置(4)包裹在冷却管的外壁，冷却管底端焊接在主反应管(2)的上盖，另一端通过阀(F2)连接进料槽(1)，进料口(5)开孔于进料槽(1)上部外壁，进料口(5)顶端是外螺纹结构并配有螺帽，压力表(3)和出料口(9)通过阀(F5)连接在主反应管(2)上，阀(F1)为排空阀，与大气相通，堵片(8)焊接在主反应管(2)底盖上面，进气软管通过阀(F4)连接到主反应管(2)。
2、根据权利要求1所述的一种制备芳香酸的无搅拌氧化反应装置，其特征在于，所述 的主反应管(2)的内径和进气软管的内径之比为4.7:1，主反应管(2)的长径比为12:1。
3、 根据权利要求l所述的一种制备芳香酸的无搅拌氧化反应装置，其特征在于，所述的 堵片(8)为一个，高度为10腦。
4、 根据权利要求l所述的一种制备芳香酸的无搅拌氧化反应装置，其特征在于，所述的 阀(Fl)、阀(F2)、阀(F3)、阀(F4)和阀(F5)为针型阀。
专利摘要本实用新型涉及一种生产芳香酸用的氧化反应装置，反应装置为无机械搅拌，由进料槽、主反应管、压力表、冷却装置、进料口和出料口等组成，进料槽和主反应管连接，主反应管上缠绕加热线圈，测温电偶焊接在主反应管的中部，加热线圈和测温电偶由电线连接在温控表上，冷却装置包裹在冷却管的外壁，冷却管底端焊接在主反应管的上盖，另一端连接进料槽，进料口开孔于进料槽上部外壁，进料口顶端是外螺纹结构并配有螺帽，压力表和出料口连接在主反应管上，与大气相通，堵片焊接在主反应管底盖上面，进气软管连接到主反应管。本实用新型的优点是，使用管式反应器实现了空气液相氧化反应，具有造价低廉，氧化效率高的优点。
文档编号B01J8/00GK201033286SQ20072001033
公开日2008年3月12日 申请日期2007年1月22日 优先权日2007年1月22日
发明者炼 刘, 沛 王 申请人:大连海事大学