专利名称：一种基于空气氧化的气液相氧化反应器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种化工生产中使用空气作为氧化气的气液相氧化反应器。
背景技术：
以空气作为氧化气的气液氧化反应是制备含氧有机化合物的重要方法。目前化工生产中使用空气作为氧化气的气液氧化反应器通常是采用外部带有冷凝器的搅拌反应釜或者鼓泡反应釜在较高的温度和压力下进行。空气中含量为79%的惰性氮气通过从反应体系高速流入外部冷却器而脱离反应系统，而反应混合液体从反应器中上部溢流排出。目前的空气气液相氧化反应器系统存在三个问题。一方面，当氮气从反应体系高速流入外部冷却器时，大量有机反应物也会与氮气一起流入外部冷却器并通过热交换后流回反应体系。 该过程会造成系统能量的不必要损失。另一方面，很多氧化产物容易升华，它们也会随着氮气的高速流动而进入外部冷却器。在冷却器经换热后，这些升华的氧化产物变成固体造成设备的管路堵塞。另外，由于反应混合液体从反应器中上部溢流排出，很多比重大的有机氧化产物以悬浮形式存在于反应体系中，容易在氧化反应器底部积累并进一步炭化。目前化学工业上是在反应器本体外部通过反应物(或者空气)与系统中导出的氮气进行热交换而减少不必要的能量损失；通过加大设备管路的半径而降低管路堵塞的风险；通过增加反应溶剂将固体氧化产物溶解以减少固体氧化物质在反应器底部的积累。但是上述方法会增加设备投入和生产成本，且效果不理想。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种可防止管路堵塞、减少设备的投入、降低成本、降低能耗、提高生产效率的空气氧化气液相氧化反应器。本发明解决上述技术问题所采取的技术方案为包括搅拌式或鼓泡式反应器本体，其在反应器上部的气相区设有与气相区反应气进行热交换的盘型冷却系统；所述盘型冷却系统由上下两组错位重叠的盘型冷凝管串联而成；盘型冷却系统与反应器本体上部的冷却进口和出口连接；物料导入口、反应气导出口、回流液导入口和空气导入口设在反应器本体的上部；在反应器下部的液相区设有气体分布器，所述空气导入口与气体分布器连通， 使气体物料从底部流入，从顶部流出；液体反应物料导出口设在反应器本体的下部。所述盘型冷却系统设在反应气(氮气)导出口附近。所述盘型冷凝管之间的管距小于或者等于盘型冷凝管径的1/2。所述上下两组盘型冷凝管之间的距离与盘型冷凝管径的比值为1 :1 1 :2。所述盘型冷却系统的下部安装有一块圆形挡板；该挡板分别与反应器本体内壁和盘型冷却系统下层外壁紧固连接。本发明的优点(1)本发明在反应器内部的上部区域设有盘型冷却系统，将目前化学工业中在反应器外部进行的反应气热交换过程和易升华物质的升华-结晶平衡过程移到了反应器内部完成。这种盘型冷却系统可以调剂和稳定反应系统温度；降低进入氮气出口的反应气温度；可显著提高氧化反应效率；减少高速流动氮气中附带的液体物料量； 避免易升华物质随高速流动氮气通过氮气出口进入反应器外部；减少热交换造成的系统能量损耗；(2)该反应器通过气体分布器使气体物料从底部流入，从顶部流出，液体物料从顶部流入，从底部流出的物料流动方式，这种流动方式有利于气液物料的混合，大大降低反应器内反应混合物黏度，减少比重大的过氧化物质在反应器底部的聚集和炭化，同时减少外部管路的堵塞。也有利于减少固体氧化产物在反应器底部的积累，避免反应溶剂的使用，提高生产效率，降低产品生产成本。(3)设计的两组盘型冷凝管之间的距离及与盘型冷凝管径的比值为1:1 1 :2，和盘型冷凝管之间的管距小于或者等于盘型冷凝管径的1/2。这种设计有利于提高反应气热交换效率和加速升华物质的结晶速率；(4)在盘型冷却系统的下部安装有一块圆形挡板；这种设计能大大减少从氮气导出口导出气体中未进行热交换反应气的比例，提高反应气热交换效率，反应器节能达15%以上。
图1为本发明一实施例的结构示意图； 图2为图1上部的剖视图3为图1中A-A剖视图； 图4为图1中B-B剖视图。
具体实施例方式以下结合附图和实施例对本发明作进一步详细描述。实施例1 参见附图
本实施例为搅拌式反应器本体1 ；在反应器本体上部设有液体物料导入口 2，反应气 (氮气)导出口 3，回流液导入口 4，空气导入口 6，在反应器本体下部设有液体反应物料导出口 7。在反应器内部的下部的液相区设有能使空气和液体物料有效混合的气体分布器8 ；气体分布器与空气导入口 6连接；还设有检修人进出口 10。在反应器内上部的气相区设有盘型冷却系统，所述盘型冷却系统由上下两组错位重叠的盘型冷凝管9-1和9-2串联而成。盘型冷却系统的冷却介质进口 5-1和出口 5-2设在反应器本体上部。双层盘型冷凝管之间的距离d与盘型冷凝管径dl或者d2的比值为1 1 1 :2。盘型冷凝管之间的管距小于或者等于盘型冷凝管径的1/2。以上设计有利于提高反应气热交换效率和加速升华物质的结晶速率。在盘型冷却系统的下部安装一块圆形挡板11。该挡板分别与反应器本体内壁和盘型冷却系统的下层外壁紧固连接。这种设计能大大减少从氮气导出口导出气体中未进行热交换反应气的比例，提高反应气热交换效率。空气从反应器本体底部的空气导入口 6导入，而液态反应原料从反应器本体上部的液体物料导入口 2导入，空气与液态原料呈对流状态，有利于增加空气与原料的充分接触，提高反应效率。而反应产物从反应器本体下部的液体反应物料导出口 7，大大降低反应器内反应混合物黏度，减少比重大的过氧化物质在反应器底部的聚集和碳化，同时减少外部管路的堵塞。
权利要求
1.一种基于空气氧化的气液相氧化反应器，包括搅拌式或鼓泡式反应器本体，其特征在于，在反应器上部的气相区设有与气相区反应气进行热交换的盘型冷却系统；所述盘型冷却系统由上下两组错位重叠的盘型冷凝管串联而成；盘型冷却系统与反应器本体上部的冷却进口和出口连接；物料导入口、反应气导出口、回流液导入口和空气导入口设在反应器本体的上部；在反应器内下部的液相区设有气体分布器，所述空气导入口与气体分布器连通，使气体物料从底部流入，从顶部流出；液体反应物料导出口设在反应器本体的下部。
2.根据权利要求1所述的基于空气氧化的气液相氧化反应器，其特征在于，所述盘型冷却系统设在反应气导出口附近。
3.根据权利要求1所述的基于空气氧化的气液相氧化反应器，其特征在于，所述盘型冷凝管之间的管距小于或者等于盘型冷凝管径的1/2。
4.根据权利要求1所述的基于空气氧化的气液相氧化反应器，其特征在于，所述上下两组盘型冷凝管之间的距离与盘型冷凝管径的比值为1 :1 1 :2。
5.根据权利要求1所述的基于空气氧化的气液相氧化反应器，其特征在于，所述盘型冷却系统的下部安装有一块圆形挡板；该挡板分别与反应器本体内壁和盘型冷却系统下层外壁紧固连接。
全文摘要
一种基于空气氧化的气液相氧化反应器，包括搅拌式或鼓泡式反应器本体，其特征在于，在反应器上部的气相区设有与气相区反应气进行热交换的盘型冷却系统；所述盘型冷却系统由上下两组错位重叠的盘型冷凝管串联而成；盘型冷却系统与反应器本体上部的冷却进口和出口连接；物料导入口、反应气导出口、回流液导入口和空气导入口设在反应器本体的上部；在反应器下部的液相区设有气体分布器，空气导入口与气体分布器连通，使气体物料从底部流入，从顶部流出；液体反应物料导出口设在反应器本体的下部。本发明可防止管路堵塞、减少设备的投入、降低成本、降低能耗、提高生产效率。
文档编号B01J10/00GK102294206SQ201110237678
公开日2011年12月28日 申请日期2011年8月18日 优先权日2011年8月18日
发明者罗伟平, 赵昭军, 郭灿城 申请人:湖北振声(集团)股份有限公司, 湖南大学