含油液體的處理裝置及方法
2023-12-05 18:26:26 2
專利名稱：含油液體的處理裝置及方法
專利說明 本發明涉及由氧化多甲基取代的芳香烴連續生產多元羧酸的改進方法。
芳香多元羧酸的生產通常是以液相催化氧化含多甲基取代的芳香烴，例如二甲苯的原料進行的。該類液相反應系統揭示在Baldwin的美國專利№S，3，170，768和3，092，658中。由於已知多甲基取代的芳香反應物轉化為多元羧酸產品是放熱反應，典型的作法是採用反應溶劑於回流管線中散逸所產生的反應熱。現代生產芳香多元羧酸地方法是採用連續工藝或系統，其中包括裝有回流系統的反應器。反應器中容有水、二或三甲基取代的烴類反應物、反應溶劑及將反應物有效地轉化成所希望的多元羧酸的氧化催化劑，氧化反應器中還裝有攪動其中所盛物的攪拌器。
由二甲苯生產芳香二元羧酸的常用連續氧化方法中，一般是以蒸發反應溶劑的辦法去除過剩的反應熱。更具體的講，溶劑蒸發一般是在氧化反應器中進行的，由反應混合物中發散出的蒸氣在位於系統頂部的熱交換器內冷凝。熱交換器一般位於氧化反應器的上部，可使冷凝的溶劑借其重量回流到氧化反應器中。
在一種常用的方法中，高位的熱交換器是為了將含水和含反應物的溶劑蒸氣分離成富水的含水液體餾分和富反應物的氣流。然後將富水的含水液體餾分由高位熱交換器中除去，而將富反應物的蒸氣流進步處理獲得氣化的反應物和溶劑。用以上方法去除富水餾分則會減反應器所含溶劑中水的濃度，隨之降低了賴以進行預期轉化的氧化催化劑濃度。
上述的預部系統包括蒸汽發生熱交換器、水冷熱交換器，其中裝有不凝聚氣體排放裝置的氣-液分離器和洗氣器。過熱蒸汽發生熱交換器一般由殼體和管子構成，氣化的反應溶劑在其管程內冷凝，而有用的生產用水蒸汽在殼程內發生。水冷熱交換器一般安放在水蒸汽發生熱交換器的下遊，一般以回流的形式在冷凝的溶劑返回氧化反應器之前冷凝氣化的溶劑。從水冷交換器出來的流出液進入氣液分離器，經過分離器得到的冷凝液返回到氧化反應器中，殘留的含反應物的溶劑蒸汽以及不可凝聚的氣體由分離器中排出並經過洗氣器進一步從不可凝氣體所含蒸汽中回收未反應的反應物和溶劑後再排放。在某些情況中，在排放前這些蒸汽要經過能量回收裝置，例如膨脹葉輪機。
許多常用的氧化反應器最初的設計是在預定的溫度範圍內操作。由於多種原因包括產品質量，希望將反應溫度降低到低於以前所用的溫度範圍。
例如，降低反應溫度以減少不希望有的多甲基芳香反應物及溶劑的燃燒損耗。降低反應溫度發現，還可以減少不希望有的氧化反應的副產物。因此希望降低生產溫度範圍以改善產率和產品質量，同時減少生產操作費用。
在常用的多甲基芳香物氧化工藝中，降低反應溫度要求同時減少反應器的操作壓力。不過，當反應器壓力降低時，反應器中的蒸氣速度隨著液相在反應器中停留時間的減少而增加，頂部管道壓力降低，熱交換也增加。因此，當將常用的多甲基芳香物氧化工藝中的反應器溫度降低時，就會遇到設備的限制，即要求或者減少設備生產率或者為了保持生產能力投入大量費用以改變設備。
此外，在常用的工藝中當系統總壓力降低到所要求的較低溫度時，在給定的幹基量排氧含量下氧的分壓也降低，這對可用的氧分壓產生不希望有的限制。
在常用的工藝中，較低的反應溫度也減小了在反應器頂部熱冷凝器的有用壓力下發生水蒸汽的有效溫度差。
因此，需要提供一種改進的多甲基芳香物氧化工藝，其可在相對較低的生產溫度下運轉，同時當在此相對較低的溫度下，進行慣常的芳香烷基的氧化時，可以避免或者至少使前述的困難減少到最小。本發明的改進方法可以滿足前述的要求。
本發明期望提供一種由含有芳香烴的原料連續生產多甲基取代芳香多元羧酸的方法，該方法可有效地從液相的反應物中除去熱量。簡單地講，本發明方法包括在攪拌的反應區內將多甲基芳香烴，例如二甲苯、含水溶劑、氧化催化劑和含氧的氣體混合在一起，形成攪拌著的反應混合物，其中一部分用以除去此處的熱量，以這種方式從反應區除去總熱量的分數越大，在給定的幹基量排氧水平下，反應器操作壓力和其中的氧分壓越高。
在反應區內，攪拌著的反應混合物在預定反應溫度和壓力下保持預定時間，產生反應物和反應產物的混合物。反應區由加壓的反應器來限定，其中盛有氣相和含產物的液相。
由含產物的液相中除去熱量，採用從反應區內回收一部分含產物的液相，並將其轉移(就這樣從反應區除去)到去熱或分離區，在該區(為了簡便下文中稱之為分離區)由反應區轉移來的部分分離成含產品的液體流和蒸氣流，並從含產物的液體流中除去熱量。
採用本發明方法的好處是氧化反應溫度可以降低，同時保持生產中的蒸汽發生能力至少與上述常用的芳香烴氧化方法的一樣大，但一般會更大些。
採用本發明方法的另一個好處是降低氧化反應溫度不要求增加為獲得在反應器中完成所希望的氧化反應所需要的氧分壓水平的排氣氧濃度。
採用本發明方法的這些以及其它好處將在以下進一步討論。
在附圖中
圖1是實施本發明方法某些原理的一種裝置示意圖 圖2是實施本發明方法某些其他原理的另一種裝置的示意圖。
兩個圖中相同或相似的零件或組件用後兩位數相同的參考號表示，例如，圖1中標以參考號100的某組件，在圖二中與之相同或相似的組件則標以參考號200。
最佳實施例詳述 本發明可以不同的形式實施，結合圖示和以下詳細說明的實施本發明方法原理的一些方法和裝置給以說明。因此，此處所揭示的內容只是對所公開的本發明中的舉例說明。對所闡述的其他一些具體實施例沒有限制。
參考圖1，這是實施本發明方法原理的一種裝置。
在本發明方法中，作為反應器內原料混合物的組分或反應物使用的適宜的多甲基取代的芳烴包括多甲基苯，例如鄰二甲苯、間二甲苯、對二甲苯和三甲苯，如1，2，4-三甲基苯、1，3，5-三甲基苯。這些多甲基取代芳烴的相應芳香多元羧酸產物是二元羧酸;鄰苯二甲酸、間苯二甲酸、對苯二甲酸和苯三酸。例如，1，2，4-苯三酸、1，3，5-苯三酸。本發明方法可以生產對苯二甲酸，間苯二甲酸和1，2，4-苯三酸。1，2，4-苯三酸特別適於生產對苯二甲酸。
實施本發明方法所用的合適含水溶劑是在反應溫度下容易揮發的脂肪酸水溶液。在這些溶劑中有C2-C6一元羧酸的水溶液，例如，乙酸、丙酸、正丁酸、異丁酸、正戊酸、三甲基乙酸、己酸和它們的混合物。可揮發的一元脂肪羧酸溶劑最好是乙酸水溶液。
為實現本發明方法的目的，合適的催化劑體系可包括液相氧化芳烷基常用的任何催化劑體系，例如可包括溶於所用的特定的可揮發含水溶劑中的鈷、鎂和溴化合物或絡合物。較好的催化劑體系是由乾燥的鈷，特選的乙酸鎂和水製成的溶液。一個較好的催化劑體系還可含有促進劑，例如溴化氫水溶液。
將原料組分(包括含氧的氣體、溶劑和反應物)加到帶攪拌器102並可加壓的氧化反應器100中。含氧的氣體，例如空氣，由空氣罐104供給，經管道106通入反應器100中。溶劑，例如乙酸水溶液由溶劑罐108提供，經管道110進入反應器100中。待氧化的反應物，例如對二甲苯由對二甲苯儲罐112提供，經管道114進入反應器100。在某些情況下，將溶劑和反應物合併為一個進料流可能更有利。
所需要的氧化催化劑可包括在液體反應物中或者與溶劑合在一起，另外，催化劑也可以與上述的液體反應物和溶劑合在一起的液流混在一起進料。
將反應器100加壓，它即成為一個攪拌著的反應區，在其中溶劑、適宜的多甲基取代芳烴、氧化催化劑以及含氧的氣流混合在一起形成一個攪拌著的反應混合物。
該攪拌著的反應混合物在加壓的反應器100中在預定的反應溫度和壓力下保持預定的停留時間，形成反應物和反應產物的混合物。在反應區內存在氣相和含產物的液相。
慣常用以生產芳香二元羧酸的反應器，一般的操作溫度範圍約為425-435°F，操作壓力範圍為365～385psia。與此相比，本發明方法的反應器操作溫度可低至約350°F，操作壓力範圍約為300～400psia。
從安全角度考慮，要求進行氧化過程中排氣氧濃度低於約6摩爾%(幹基)，以免在頂部氣體系統可能達到可爆炸的氣體組成。因此，排氣的氧水平最好確定在約3-5摩爾%氧。
根據圖1所描繪的系統，具有顯熱和潛熱的反應器氣相中有一部分由反應器100經管道116進入回流線，並由管道116通入水蒸汽發生熱冷凝器118中，最好採用鍋爐給水，這至少可從氣相中回收一些潛熱和顯熱，使一部分氣相在此冷凝並產生有用的生產用水蒸汽。
隨後使經過部分冷凝的反應器氣相由管道120進入水冷冷凝器122，在此進一步消除一些潛熱和顯熱，並產生一個兩相組合物，經管道124輸送到氣-液分離器126中，在此兩相組合物中的液相經管道144直接或間接(將在下文中詳盡敘述)進入反應區。
為了繼續處理，根據要求將兩相組合物的氣體由裝有閥門的管線128送到放空部位130，例如，由於在放空的氣體中一般含有反應物和溶劑的殘留氣和不冷凝氣體，在排放不冷凝的氣體前至少將殘留的反應物和/或溶劑氣回收一些是有經濟益處的。
另外，為了從反應器100的含產物的液相中除去熱量，可採用由反應器100中取出一部分液相併將其經排洩管132送入分離區134中。在圖1中，分離區134包括氣液分離器136和水蒸汽發生交換器138。因此，如圖1所示，含產物的液相經排洩管132進入分離器136。含產物的液相含有溶解和帶入的氣體，在分離器136中分離成含產物的液體流和氣流。含產物的液體流由管道140進入水蒸汽發生交換器138。由於在水蒸汽發生交換器內的條件下，氧化反應產物在液體流中的溶解度有限，故交換器最好是不汙結型的，例如刮面交換器。氣體流經氣體返回線142返回反應器的液面上空間，與存在於液面上空間的氣相混合。具有潛熱和顯熱並含有小量不冷凝的氣體和可冷凝物質的氣體流與液面上空間內的氣相互相混合，形成一氣體混合物，其中一部分通過回流線，即通過冷凝器118和122被分離器126分離成氣體和液體部分，而液體部分如上所述返回到反應區。
來自分離器126的冷凝液的全部或一部分經回流線144由浸液管146返回反應器100。回流冷凝液由浸液管146返回到反應器100內反應區的相對較低的部位。另外，來自分離器126的一部分冷凝液由分離區134返回到反應器100內反應區相對較低的部位，例如由未表示在圖1中的一管道從分離器126到分離器136，在此處冷凝液與含產物的液相混合。
來自分離器126的剩餘冷凝液進入廢物處理系統或進入溶劑回收和脫水系統，未表示出來。如上所述，含有所需要的氧化反應產物的液體流出液為了發生水蒸汽和利用能量的目的，由管道140離開分離器136再經過交換器138。來自分離器138的含產品的液流經管道150輸送到傳送泵152，泵152經產物傳送線154將部分含產物的液流傳送到產品收集處156，根據需要進行產品儲存或用於進一步生產。泵152將剩餘的合併液流經回返線158泵入反應器的底部。
當將上述系統(圖1)用於生產間苯二甲酸、用於上述常用的系統，在反應器100內氧化反應溫度約為365°F以及氧化反應總壓力約為320-370Psia時，根據排氣含氧4.0摩爾%(幹基)計算，反應器100內的氧分壓約為8-10psi，同時大量的反應熱經由水蒸汽發生交換器138從反應器100中被消除。
參照圖2，將空氣從儲罐204，乙酸從儲罐208以及對二甲苯從儲罐212，分別由管道206，210和214加到氧化反應器200中，其中含有適當的氧化催化劑。氧化反應器200可以加壓並裝有攪拌器202。
空氣，對二甲苯、氧化催化劑和反應溶劑在反應器200中的攪拌著的反應區內混合，形成攪拌著的反應混合物。反應器內攪拌著的反應混合物在預定的反應溫度(最好在約350°-380°F範圍內)和預定壓力(最好在約320-370psia範圍)的條件下，於預定停留時間內形成反應物和反應產物的混合物，並都反應器200中。這些反應產物包括氣相和含產品的液相。
氣相中包括氣化的反應物和溶劑以及不冷凝的氣體，由反應器200上升並經管道216輸送到水蒸汽發生表面冷凝器219，冷凝器219不僅能從該氣相流中回收潛熱和顯熱而產生有用的生產用水蒸汽，還可把在此處部分冷凝的反應氣相分離成液體和氣體。特別是由於以上與圖1所示的實施方法相聯繫所討論的理由，將從表面冷凝器219分離出的氣體經管道220送入水冷凝器222，再由冷凝器222經管道224進入氣液分離器226。同樣如上所述，廢氣經裝有閥門的管線228被送到230處。
在表面冷凝器219和分離器226中形成的冷凝液經合併並由回流線244，返回線245和浸液管246返回到反應器200。
經排放管232由反應區除去一部分含產物的液相，以便消除該液相中的熱量，並將該部分液相送入分離區234。
圖2中所描繪的分離區234包括氣-液分離器236和水蒸汽發生冷凝器238，而最好還包括一閃蒸罐278，有效地將汽-液分離器236與水蒸汽發生冷凝器238聯繫在一起。分離區234最好再包括一個氣-液分離器280和一個表面冷凝器282，有效地把水蒸汽發生冷凝器238和一個閃蒸罐278聯繫在一起。
在分離區234，含產物的液相於氣-液分離器236內分離成含產品的液體流和氣體流。該氣體流中除不冷凝氣體外還含有一定量蒸發的反應物和溶劑。故使該氣體流由氣體返回線242進入管道216，在此處該氣體與由反應區出來的上述氣相會合在一起，而後如上所述進行冷凝和分離。
由分離器236出來的含產物液體流經裝有閥門的管道284進入閃蒸罐278，該罐最好在約325-370°F溫度範圍和約75-125psia壓力範圍操作。
按照本發明的原理，在生產中液相的冷卻通過閃蒸一部分反應混合物液體使溫度低於反應溫度。在此將閃蒸罐278出來的閃蒸氣體通入水蒸汽發生交換器238，在此處該氣體冷凝並產生有用的生產用水蒸汽，有用的能量也得到回收。
進一步按照本發明的原理，使在分離器280和冷凝器282產生的大部分冷凝液由回返到閃蒸罐278內。根據需要可把少部分冷凝液由裝有閥門的排放線288從分離區234排出。裝有閥門的排空線290可用於從分離區234排放不冷凝的氣體。
在生產中，傳送泵252用於傳送來自閃蒸罐278的一部分含產物的液體流。根據需要，上述液流由泵252經產品傳送線254傳送到產品收集處256去結晶或者對含產物液體流進行其他處理。剩餘的來自閃蒸罐278的含產物液體流經泵252由回返線258返回反應器200。
在生產中，圖2中所描繪的工藝系統各組成部分，可使大部分不冷凝物通過分離器226和236的作用從反應器流出物中分離出來。由於這種分離恰好於在閃蒸罐278內閃蒸之前，利用水蒸汽發生冷凝器238可完成有效量的水蒸汽發生過程。
此處所闡明和描述的是一種新的製備芳香二元羧酸、同時還可回收有用的熱量的方法。參照一些最佳實例闡明並描述了本發明方法;但本發明並不僅限於此。參考以上的描述，對所闡明的各實施例進行替代、變換和改進，這對本技術領域的技術人員是不難做到的。因此，這些替代、交換和改進被認為是本發明的組成部分，屬於本發明的思想範圍和權利要求範圍。
權利要求
1、一種連續生產多元羧酸的方法，包括
在反應區將多甲基取代苯、氧化催化劑、含水溶劑和含氧的氣體混合在一起，形成反應混合物；
使反應混合物在反應區內在預定的溫度和壓力條件下停留預定時間，形成反應物和反應產物的混合物，包括氣相和含產物的液相；
採用從反應區取出一部分含產物的液相，以便從含產物的液相除去熱量，並將上述從反應區取去的液相部分通入分離區；
在分離區產生含產物的液體流和氣體流；
冷卻含產物的液體流，並使冷卻了的含產物的液體流返回反應區。
2、按照權利要求1的方法，其中多甲基取代苯是對二甲苯，含水溶劑是乙酸水溶液。
3、按照權利要求1的方法，其中氣體流直接回到反應區並在此與氣相混合，並且至少氣相中的一部分冷凝成冷凝液流。
4、按照權利要求3的方法，其中多甲基取代苯是對二甲苯、含水溶劑是乙酸水溶液。
5、按照權利要求1的方法，其中氣流與從反應區分出的一部分氣相混合，形成混合氣流，其中至少一部分混合氣流冷凝成冷凝液流。
6、按照權利要求5的方法，其中多甲基取代苯是對二甲苯，含水溶劑是乙酸水溶液。
7、按照權利要求1的方法，其中在分離區產生的含產物流經閃蒸，產生第二氣流和冷卻的含產物流。
8、按照權利要求7的方法，其中多甲基取代苯是對二甲苯，含水溶劑是乙酸水溶液。
9、按照權利要求7的方法，其中
至少第二氣流的一部分冷凝成冷凝液流;
至少一部分冷凝液流與冷卻了的含產物液流混合形成混合流;
使混合流返回反應區。
10、按照權利要求9的方法，其中多甲基取代苯是對二甲苯，含水溶劑是乙酸水溶液。
全文摘要
本發明公開一種可以處理多種含油廢水，特別是廢乳化液的裝置和方法。裝置中有一在上部裝有排油管的油液分離罐。分離罐上部的橫截面積小於下部的橫截面積。採用減小液體面積的方法使浮在液面的油層變厚，便於排出。在分離罐下部設液體注入管，用注入液體的方法將原罐中液體和液面的油層頂至排油管或液體排放管排出。本發明可處理多種含油廢水。具有設備簡單，除油效果好，耗能低，維護費用極低的優點。
文檔編號C07C51/265GK1038446SQ8910360
公開日1990年1月3日 申請日期1989年5月27日 優先權日1988年5月27日
發明者馬志文, 王茹蘭 申請人:航空航天工業部蘭州飛控儀器總廠