[实用新型]一种改良型合成乙醛酸的氧化反应及尾气吸收的装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种改良型合成乙醛酸的氧化反应及尾气吸收的装置，属于化工设备技术领域。

背景技术

乙醛酸是一种重要的精细化工原料和中间体，广泛应用于香料、医药、农药、造纸、涂料、油漆、皮革和食品添加剂等轻工产品的合成领域。目前，工业上较常用的化学合成方法主要有乙二醛硝酸氧化法、草酸电解还原法、马来酸（酐）臭氧氧化法三种。其中，乙二醛硝酸氧化法以其较低的成本和较成熟的技术，成为国内外生产厂家普遍采用的乙醛酸合成方法。

乙二醛硝酸氧化法是在盐酸等助剂的催化作用下，用硝酸作氧化剂选择性氧化乙二醛，生成主产物乙醛酸，并副产草酸。反应原理如下：

主反应方程式为：

3CHO-CHO + 2HNO₃  → 3CHO-COOH + 2NO↑ + H₂O      ①

同时不可避免地因乙醛酸被进一步氧化而发生副反应，生成一定量的副产物草酸。副反应方程式为：

3CHO-COOH + 2HNO₃  → 3HOOC-COOH + 2NO↑ + H₂O   ②

目前主流的合成方法还引入空气（含约21%的O₂）参与反应，借助空气中的O₂将NO氧化为NO₂，NO₂进一步被水吸收反应，生成硝酸或亚硝酸而成为可回收利用的氧化剂，同时解决环境污染问题。这一转化过程主要发生如下反应：

2NO + O₂ ＝2NO₂            ③

3NO₂ + H₂O ＝ 2HNO₃ + NO   ④

4NO₂ + O₂ + 2H₂O ＝ 4HNO₃   ⑤

经文献检索和对同行业主要生产厂家调研，我们发现，现有的和目前已实现工业化的氧化反应设备和尾气吸收装置主要有以下共同特点：

（1）氧化设备均为搪玻璃氧化釜，结构过于简单，不能满足氧化反应的需要，不能很好地适应工艺条件优化等要求。

（2）尾气吸收设备大多采用填料塔水吸收，少数厂家伴有碱液吸收装置，以回收套用氧化剂硝酸并减排，但由于装置水平参差不齐，部分厂家并未实现达标排放的目标。

（3）氧化设备和吸收设备的共同特点在于，设备过于简单化、单一化，未根据工艺自身的特性和氧化反应以及尾气回收治理的原理进行合理设计开发，普遍采用通用设备而非专用设备。

上述现有装置主要存在以下缺陷：

A、虽然引入了空气参与反应，但这主要是针对尾气吸收过程中将NO氧化为NO₂降低水吸收难度而引入的，空气的引入并没有给氧化反应本身造成多大有利影响，没有从源头上充分利用从釜中逸出的氧化剂来实现节能减排，因而尾气产生量较大，给环保造成了很大的压力。

B、大多采用在吸收塔末端连接引风机的设备流程，使反应釜和吸收塔整个系统在负压下运行，这会造成氧化釜中酸性气体的快速大量流失，且负压也不利于气体的水吸收，使解吸加剧，使硝酸的回收率严重下降，回收硝酸的浓度也较稀，致使吸收液总量加大，套用后多余部分不得不处理和排放，不利于节能减排。

C、通常采用的氧化反应温度为50-80℃，被负压抽出的气体温度高达40-60℃，未采取降温措施直接进入吸收系统，同时吸收过程中反应放热，使得吸收温度偏高，吸收处理效果不佳，不利于提高原料回收率和减排，且系统运行不够稳定，超标排放的现象时有发生。

基于以上原因，急需研发新的尾气治理方法或优化氧化工艺条件及其配套设备。

发明内容

为了解决上述缺陷与不足，本实用新型提供一种改良型合成乙醛酸的氧化反应及尾气吸收的装置，不仅能够提高氧化反应效果和原料回收率，使产品收率显著提高，硝酸单耗明显下降，并实现了废气达标排放。所述技术方案如下：