具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

在本申请的描述中，需要说明的是，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。除非另有规定或说明，术语“连接”、“固定”等均应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接，或电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

在具体实施例中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，例如通过不同的具体技术特征的组合可以形成不同的实施例和技术方案。为了避免不必要的重复，本发明中各个具体技术特征的各种可能的组合方式不再另行说明。

在本发明中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下、顶、底”通常是针对附图所示的方向而言的，或者是针对部件本身在竖直、垂直或重力方向上而言的；同样地，为便于理解和描述，“内、外”的定义与通常的内、外定义一致，如“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内、外，但上述方位词并不用于限制本发明。此外，在上下文中，还需要理解的是，当提到一个元件连接在另一个元件“上”或者“下”时，其不仅能够直接连接在另一个元件“上”或者“下”，也可以通过中间元件间接连接在另一个元件“上”或者“下”。

在苯乙酸的制备工艺中，羰基合成法又名氯苄羰基化法，该方法在催化剂作用及较低压力和温度下，添加适当的有机溶剂使氯苄进行羰基化，而后将苯乙酸钠酸化成苯乙酸粗品，经后处理制得苯乙酸产品。氯苄羰基化已经形成铑、钯、铁、钴系列催化剂。铁系催化剂中，以铁-锰合金及钴盐为成分的催化剂，用甲醇作溶剂，在常温常压下可制得苯乙酸，收率可达95％，国内相关技术中显示收率为85％-90％，该法使用超细铁-锰合金粉末，催化剂分离及回收技术不是很完善。

一般地，羰基合成生产苯乙酸是以氯化苄和一氧化碳为主要原料，在催化剂如羰基钴作用下，合成苯乙酸。其生产原理如下：

(1)羰基合成反应

C₆H₅CH₂Cl+2NaOH+CO→C₆H₅CH₂COONa+NaCl+H₂O

(2)酸化反应

C₆H₅CH₂COONa+HCl→C₆H₅CH₂COOH+NaCl

与苯乙腈水解工艺相比，采用羰基合成工艺制备苯乙酸具有以下特点：(1)工艺流程大幅减化；(2)原料、中间物料和产品均不含剧毒物质，生产操作在环境得到改善；(3)污染物大量减少，乙腈水解工艺无法处理的废盐，羰基合成工艺可得到回收利用，减少了对环境的影响；(4)产品不含游离氰根，下游用途更加广泛。

鉴于此，本申请实施例提供一种苯乙酸制备系统，能实现催化剂的重复利用，保证产品质量，降低生产成本。具体技术方案的描述参见下文。

请参照附图1至图3所示，在本申请的一些实施例中，提供了一种苯乙酸制备系统，其包括：间歇反应釜2、气液分离器3、水油分离器4、结晶釜8、催化剂溶剂回收再利用装置和后处理装置；

其中，间歇反应釜2具有混合液入口、新鲜气体入口、回收气体入口和反应物出口；混合液与一氧化碳气体在催化剂的作用下进行羰基化合成反应，可以得到反应物如苯乙酸钠和氯化钠。

气液分离器3的入口与间歇反应釜2的反应物出口连通，气液分离器3的气相出口与间歇反应釜2的回收气体入口连通；在间歇反应釜2反应后得到的反应物进入气液分离器3中进行气液分离，分离的气体为未反应的一氧化碳或过量的一氧化碳气体，分离的一氧化碳气体可以再返回至间歇反应釜中进行回用。

水油分离器4的入口与气液分离器3的液相出口连通；经过气液分离器3分离得到的液相在水油分离器4中进行水相和油相的分离，其中水相中含有苯乙酸钠和水，油相中含有溶剂如甲苯、未反应的反应物如氯化苄、副产物苯甲醇和催化剂)。

结晶釜8的水相入口与水油分离器4的水相出口401连通，结晶釜8还具有酸液入口；经水油分离器4分离得到的水相进入结晶釜2中，并向结晶釜8中输入酸液如盐酸，使得苯乙酸钠与盐酸在结晶釜中进行酸化反应，得到苯乙酸粗品，同时副产氯化钠。

后处理装置，结晶釜8的出口与后处理装置的入口连通，后处理装置具有苯乙酸产品出口；经结晶釜8得到的苯乙酸进行后处理，如后续的提纯处理包括离心、洗涤、干燥等，可获得苯乙酸产品。

催化剂溶剂回收再利用装置，催化剂溶剂回收再利用装置包括静置罐5、回收罐6和溶剂回收塔7，静置罐5的入口与水油分离器4的油相出口402连通，静置罐5的第一出口501与回收罐6的第一入口连通，静置罐5的第二出口502与溶剂回收塔7的入口连通，溶剂回收塔7的出口与回收罐6的第二入口连通，回收罐6的出口与间歇反应釜2的混合液入口连通。经水油分离器4分离得到的油相进入静置罐5进行静置自然分层，可抽取静置罐5油相上层体积约10％转入溶剂回收塔7，其余部分转至回收罐6，利用溶剂回收塔7进行溶剂的回收再利用，利用回收罐6回收催化剂和部分溶剂，并返回至间歇反应釜2中进行循环再利用。

由此，通过以上设置不仅实现了催化剂的循环再利用，节省了成本，减少了资源的浪费，也提高了生产效率，还可保证产品质量。

采用本发明的苯乙酸制备系统，可以实现催化剂的连续重复利用，解决了传统羰基化法工艺中反应后催化剂需“分离-单独再生合成-下一批反应”、导致催化剂损耗大、生产规模局限、生产成本高等问题。该苯乙酸生产系统具有生产规模大、产品质量高、绿色环保无污染等特点。此外，本申请工艺路线较简单，提高了生产效率，在不需要停车的情况下实现催化剂的循环利用，设备稳定性好，有利于降低成本，实现苯乙酸产品的高效率生产。

可以理解，本申请提供的苯乙酸制备系统适用于催化剂能够重复使用的苯乙酸制备工艺，其能够实现催化剂的循环再利用，相关技术中能够应用于苯乙酸的生产中的相关催化剂可在本制备系统中使用。

在一些实施例中，催化剂包括钯系催化剂；溶剂包括甲苯。

根据本申请实施例，在合成苯乙酸的过程中可采用钯系催化剂，由此能实现催化剂的循环再利用，降低生产成本，且有利于环保。此外，相关技术中能够应用于苯乙酸的生产中、能够能够进行循环再利用的相关催化剂可在本生产系统中使用。当催化剂采用钯系催化剂时，溶剂采用甲苯，该催化剂能和甲苯混合，催化剂与甲苯之间具有一定的结合力，且容易回收催化剂。

在一些实施例中，间歇反应釜2采用磁力反应釜或鼓泡搅拌釜。这样，结构简单，方便控制，混合更充分和均匀，能够保证充分的反应。

在一些实施例中，间歇反应釜2内设有搅拌轴，所述搅拌轴上设有自吸式搅拌器和推进式搅拌器，所述推进式搅拌器和所述自吸式搅拌器分别设于所述搅拌轴的底端和中部。这样，可以实现气液两相的分散、促进反应的进行。利用机械搅拌可使气体进入液流以实现质量传递和化学反应，常用的搅拌器可以采用涡轮搅拌器。

采用间歇反应釜如磁力反应釜或鼓泡搅拌釜进行反应，容易操作，且投资成本相对较低，小批量也可以生产。

在一些实施例中，苯乙酸制备系统还包括预混器，所述预混器具有反应物入口、催化剂入口、溶剂入口，所述预混器还具有混合液出口，所述预混器的混合液出口与所述间歇反应釜的混合液入口连通。

具体的，预混器1的出口与间歇反应釜2的入口相连，间歇反应釜2的出口与气液分离器3的入口相连，气液分离器3的气相出口与间歇反应釜2相连，气液分离器3的液相出口与水油分离器4相连，水油分离器4具有油相出口401和水相出口402；

其中，油相出口401与静置罐5的入口相连，静置罐5具有第一出口501和第二出口502，第一出口501与回收罐6的第一入口相连，回收罐6的出口与预混器1相连，第二出口502与溶剂回收塔7相连；

水相出口402与结晶釜8相连，结晶釜8与离心机9相连，离心机9与流化床干燥装置10相连，流化床干燥装置10具有苯乙酸出口101。

该苯乙酸制备系统设有预混器1、间歇反应釜2、气液分离器3、水油分离器4、静置罐5、回收罐6、溶剂回收塔7、结晶釜8、离心机9和流化床干燥装置10；其中，预混器1的出口可以与间歇反应釜2的入口相连，使得从预混器1出来的物料进入间歇反应釜2内，进行反应如羰基化合成反应；间歇反应釜2的出口与气液分离器3的入口相连，在气液分离器3内进行气液分离；气液分离器3的气相出口与间歇反应釜2相连，从气液分离器3的气相出口排出的未反应完的气体，可在返回至间歇反应釜2中；从气液分离器3的液相出口排出的液相进入至水油分离器4中，在水油分离器4中进行水油分离，可得到水相和油相。水油分离器4的油相出口401与静置罐5的入口相连，使得油相在静置罐5内进行静置，该油相的主要成分包括催化剂和溶剂，静置后可使得油相自然分层；从静置罐5的第一出口501排出的催化剂进入回收罐6中，该回收罐6可用于存储回收的催化剂，或者也可以对催化剂进行进一步处理；回收罐6的出口与预混器1的入口相连，从而使得回收的催化剂进入至预混器1中再次进行反应，实现了催化剂的循环再利用；从静置罐5的第二出口502排出的溶剂进入溶剂回收塔7，从而可以对溶剂回收利用。

水油分离器4的水相出口402与结晶釜8的入口相连，从水油分离器4分出的水相进入结晶釜8中可进行酸化反应，而后使苯乙酸结晶；从结晶釜8出来的苯乙酸粗品进入至离心机9中进行洗涤、沉淀，而后再进入至干燥装置10进行干燥，即可得到苯乙酸产品。

在一些实施例中，预混器1还具有回收物入口，预混器1的回收物入口与回收罐的出口连通。该预混器1具有多个入口，多个入口可分别用于向预混器1内输入卤化卞、催化剂、碱液、溶剂以及经回收罐回收的催化剂；反应釜与一氧化碳输送管道相连。在一些实施例中，卤化卞可以为氯化卞，当然还可以为其他类型的卤化卞。因此，该预混器通过多个入口可分别向预混器内输入催化剂、卤化卞如氯化苄、碱液如氢氧化钠溶液或氢氧化钾溶液、溶剂如甲苯，以及经回收罐回收的催化剂或其他物料。间歇反应釜2可通过一氧化碳输送管道向反应釜内输入一氧化碳，以进行羰基化反应。

在一些实施例中，水油分离器4为萃取器。这样，方便水油分离，可提高生产效率，且结构简单。

在一些实施例中，气液分离器3的气相出口还与废气集中处理装置(未图示)相连。

根据本申请实施例，物料经气液分离器分离未反应的CO，分离出的CO气相与反应釜调压排气一起通过管道返回羰基化反应釜回用，少量调压余气含CO、甲苯等，可以去厂区有机废气集中处理装置。

根据本申请实施例，废气集中处理装置可用于处理整个系统各个装置或工序中产生的废气，进行废气的集中处理。

在一些实施例中，结晶釜8与盐酸输送管道相连。通过盐酸输送管道向结晶釜8内输入盐酸，进行酸化反应，以得到苯乙酸。

在一些实施例中，后处理装置包括离心机9和流化床干燥装置10，结晶釜8的出口与离心机9的入口连通，离心机9的第一出口与流化床干燥装置10的入口连通，流化床干燥装置10的干燥废气出口与除尘器11相连，除尘器11的除尘尾气出口与废气集中处理装置相连。该除尘器11如可采用旋风除尘器和布袋除尘器的组合方式。采用流化床干燥器对苯乙酸进行干燥，而后进行包装即可得到苯乙酸产品。

进一步，为了提高经济效益，可进行副产品的提取。在一些实施例中，离心机9还与过滤装置12相连，过滤装置12的浓缩液出口与结晶釜8相连，过滤装置12的清液出口与中和装置13相连，中和装置13与MVR装置14相连，MVR装置14与离心过滤装置15相连，离心过滤装置15具有氯化钠出口。由此，经离心洗涤后可得到副产品氯化钠。

在一些实施例中，离心过滤装置15的离心母液出口与MVR装置14相连；

MVR装置14的冷凝水出口与蒸发冷凝罐相连，蒸发冷凝罐的冷凝水经树脂吸附纯化后作为生产过程中的洗涤回用水、蒸汽发生器用水、循环水系统补充水使用。

在一些实施例中，溶剂回收塔7包括依次相连的甲苯塔701、第一间歇塔702和第二间歇塔703；经甲苯塔701冷凝后得到的溶剂送入回收罐6，经第一间歇塔702冷凝后得到的物料入回收罐5，经第二间歇塔703冷凝后得到副产品。

参考图2和图3所示，示例性的，在一些具体的实施方式中，该苯乙酸制备系统的工艺流程可以如下所示：

(1)羰基合成工序

反应原理：C₆H₅CH₂Cl+2NaOH+CO→C₆H₅CH₂COONa+NaCl+H₂O。

原料准备：

氯化苄：来自储罐。

甲苯：可来自溶剂回收罐，还可来自本工序返回循环使用的溶剂(还包含少量或微量氯化苄、苯乙酸钠、氢氧化钠、氯化钠、水、催化剂)，还可来自甲苯储罐的补充甲苯精馏回收的甲苯。

氢氧化钠：来自配碱槽：(1)50％氢氧化钠储罐的氢氧化钠；(2)MVR工序循环利用的蒸发冷凝水；(3)MVR蒸发冷凝水纯化再生浓水；(4)MVR工序蒸发母液；(5)其他系统回收水，配制成8％-15％氢氧化钠溶液。

催化剂：定期补充，在羰基合成反应物料中含量保持100ppm左右。

上述液体原料均计量加入预混器。

CO：来自CO制备工序。

合成苯乙酸钠：将来自于预混器的液体原料，预热至60-80℃，用1.6-2.2Mpa泵加入合成间歇反应釜，压力1.6-2.2Mpa的CO通入合成间歇反应釜，在间歇反应釜内实现气液充分混合，反应生成苯乙酸钠、氯化钠和水，反应为吸热反应。

为了保证反应的平稳定和深化，CO是按设定流量持续通入，液体物料用泵循环，再次入塔前加热至正常反应温度。反应合格后经气液分离，液体进入下一工序-油水分离工序，尾气和不凝气(约2％)排出处理(CO循环利用，其余达标排放)。

该工序控制反应温度为65-80℃，反应压力为1.6-2.2Mpa，反应时间约80-90min。反应过程为吸热反应，物料停留时间长，反应温和可控。

(2)油水分离工序

分离原理：来自合成工序的反应物，包含(1)甲苯(2)未反应完的微量氯化苄(3)副反应生成的少量苯甲醇(4)催化剂(5)反应生成的苯乙酸钠(6)反应生成的氯化钠(7)未反应完的微量氢氧化钠(8)水，经过约10分钟的静置形成有机层(简称“油相”)、界面层和无机层(简称“水相”)，由于有机物(1)(2)(3)不溶于水且比重较轻成为“油相”，(5)(6)(7)溶于水中且比重较大成为“水相”，(4)则处于油相与水相分界的界面层。

分离过程：由于油水分相和比重差，利用分离设备将油相和水相进行物理分离，让油相和界面层分在一起，返回溶剂回收罐循环利用；水相进入酸化结晶工序。值得注意的是：(1)水相中尽量不带油相和界面层，油相中可带有少量水量，可通过多级分离实现；(2)当苯甲醇含量达到一定比例时，应对油相甲苯进行精馏，精馏出的甲苯返回溶剂回收罐，苯甲醇可作为产品收集。

(3)酸化结晶工序

反应原理：来自油水分离工序的水相物料，含有合成反应生成的苯乙酸钠和氯化钠，本工序可加入过量的盐酸，使苯乙酸钠酸化生成苯乙酸，苯乙酸在PH值小于2时不溶于水，利于结晶分离。

C₆H₅CH₂COONa+HCl→C₆H₅CH₂COOH+NaCl。

酸化结晶过程：来自油水分离工序的水相物料，与来自盐酸储罐的31％盐酸，按配比进入带动力的混合设备，然后进入结晶釜，保持盐酸略为过量，苯乙酸在结晶器中析出结晶，并向设备底部移动。

(4)产品洗涤离心工序、低温真空干燥工序

洗涤离心工序：将酸化结晶塔底部结晶的料液，输送至带洗涤的离心机，离心至水分3％左右，输送至低温真空干燥工序。离心机滤液为盐水，送盐水中和工序。洗涤水用MVR蒸发冷凝水经纯化后的纯水。

低温真空干燥工序：来自洗涤离心工序的苯乙酸，输送至低温真空干燥成套设备，在低温(苯乙酸熔点为76.5℃)和真空条件下，将苯乙酸干燥至水份0.5％以内。干燥设备应封闭，干燥气体和粉尘经除尘处理和烧碱溶液吸收后达标排放。

经干燥合格的物料连续进入苯乙酸自动包装工序，可得到苯乙酸成品。

(5)盐水中和工序

将来自苯乙酸离心机的滤液用自动过滤装置过滤，浓液部分返回酸化结晶釜。清液与氢氧化钠溶液进行酸碱中和，中和后PH值8-10，进入盐水储罐。

(6)MVR工序

将盐水储罐送至MVR成套设备进行蒸发浓缩，结晶盐进入离心包装工序，蒸发冷凝水进入蒸发冷凝水罐存储。

(7)副产盐洗涤离心工序、自动包装工序

洗涤离心工序：将MVR浓缩结晶料液，输送至带洗涤的离心机，离心至水分3％左右，达到工业盐质量要求，进入副产盐包装工序。离心机滤液返回MVR工序。洗涤水用MVR蒸发冷凝水经纯化处理的纯水。

副产盐包装工序：副产盐用包装成套设备称重、包装，堆码至副产盐仓库。

(8)蒸发冷凝水净化工序

MVR蒸发冷凝水含有约1000ppm甲苯，采用专用树脂吸附，使甲苯含量降至1ppm以下，可用于产品洗涤、副产盐洗涤、蒸汽用水等。专用树脂饱和后用蒸汽再生，再生水富含甲苯，作化碱用水循环使用。

此外，来自油水分离工序的油相中主要含有溶剂和催化剂，可抽取静置罐油相上部约10％(不含下部的催化剂层组分)去甲苯塔，其余去溶剂回收罐回用，由此实现催化剂的简单回收回用。甲苯塔在120℃、常压下蒸馏出甲苯，冷凝后送入溶剂回收罐暂存、回用，产生的不凝气含CO、甲苯等，去厂区有机废气集中处理装置。甲苯塔的塔底液送第一间歇塔，在145℃、-0.098MPa下精馏出氯化苄，冷凝后送入溶剂回收罐暂存、回用。第二间歇塔继续在150℃、-0.098MPa下精馏出苯甲醇，冷凝后得副产品，可暂存于罐区苯甲醇罐。间歇塔的冷凝不凝气含氯化苄、苯甲醇等，收集后可送厂区有机废气集中处理装置。

由以上可知，该苯乙酸制备系统，在催化剂的作用下，在较低温度和一定压力下，由氯化苄、CO、氢氧化钠反应生成苯乙酸钠、氯化钠和水，反应均为微吸热反应。氯化钠得到循环利用，环境污染大大减少。产品质量无游离氰根。

并且，本申请提供的苯乙酸制备系统，工艺过程进一步优化，苯乙酸和副产盐的质量得到了保证；克服了传统工艺的催化剂不能直接循环利用的缺点，大大简化了流程的复杂程度，为打造绿色环保工艺奠定了基础。

以上仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。