利用振荡挡板反应器的烯烃水合工艺制造技术

本发明专利技术公开了一种丁醇生产系统以及由水和混合丁烯生产精制混合丁醇的方法。所述系统包括内部挡板单程反应器、分离系统和外部运动驱动器。所述反应器具有挡板室。所述分离系统能够有效地独立地从粗产物中选择性分离水和混合丁烯，从而生产精制混合丁醇。所述外部运动驱动器能够有效地引起通过反应器的工艺流体的非稳态流体流动。生产精制混合丁醇的方法包括将混合丁烯、水和丁烯水合催化剂引入到反应器，运行丁醇生产系统，使得外部运动驱动器引起工艺流体的非稳态流动，以及在丁烯水合催化剂的存在下发生混合丁烯和水的反应，从而生成混合丁醇。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】利用振荡挡板反应器的烯烃水合工艺
本专利技术涉及丁醇生产的领域。更具体而言，本专利技术涉及通过丁烯水合生产丁醇的领域。
技术介绍
丁醇是传统的含氧化合物和燃料-原料膨胀剂(包括甲基叔丁基醚和乙醇)的有效替代品。丁醇不仅有助于辛烷值等级的提高，而且为燃料混合物提供所掺和的氧。混合或共混的丁醇也是相对廉价的。生产丁醇、尤其是混合丁醇的主要方法是通过丁烯水合工艺。已知的丁烯水合工艺包括液-液双相体系。丁烯和水在低的相对浓度(在水中的丁烯和在丁烯中的水这二者)的体系中是彼此不混溶的。提升操作条件不会缓解不混溶性。反应物的不混溶性是已知的低单程转化率的一个原因。另外，不混溶性还影响水合催化剂的分布。典型的水合催化剂倾向于水相或烃相—通常不是倾向于这二者。水合催化剂的这种不良分布不会促进整个双相体系的催化反应，而是主要仅在单相中。因此需要提高在丁烯水合系统和工艺中丁烯向丁醇的单程转化率。
技术实现思路
一种用于由水和混合丁烯生产精制混合丁醇的丁醇生产系统，包括内部挡板单程反应器、分离系统和外部运动驱动器。所述反应器具有内部流体管道，所述内部流体管道由内壁以及近端和远端之间的操作长度限定。所述反应器具有沿着所述内部流体管道的操作长度的至少一部分的一组内部流动挡板。该组内部流动挡板和所述内壁限定一组挡板室。所述反应器能够有效地容纳含有水、混合丁烯和混合丁醇的工艺流体，以将所述工艺流体沿着工艺流体流动通路从所述近端附近经过所述内部流体管道输送至所述远端，并从所述远端附近提供粗产物。所述分离系统流体连接至所述反应器的所述远端附近。所述分离系统能够有效地接收所述粗产物，以及独立地从所述粗产物中选择性分离水和混合丁烯，从而生产精制混合丁醇。所述外部运动驱动器连接至所述反应器的所述近端附近。所述外部运动驱动器能够有效地引起通过所述反应器的所述工艺流体的非稳态流体流动。所述丁醇生产系统的实施方案包括其中各挡板室包含非均相丁烯水合催化剂的情况。所述非均相丁烯水合催化剂能够有效地在所述反应器的运行条件下将所述工艺流体中的所述混合丁烯选择性地转化为所述混合丁醇。一种在丁烯水合催化剂的存在下利用丁醇生产系统由水和混合丁烯的组合生产精制混合丁醇的方法，包括以下步骤：将混合丁烯、水和丁烯水合催化剂引入到所述丁醇生产系统的内部挡板单程反应器，从而形成工艺流体。所述方法包括以下步骤：运行所述丁醇生产系统，使得所述工艺流体从所述反应器的近端流至远端。所述方法包括以下步骤：运行所述丁醇生产系统，使得外部运动驱动器引起所述工艺流体的非稳态流动。所述方法包括以下步骤：运行所述丁醇生产系统，使得在所述丁烯水合催化剂的存在下发生混合丁烯和水的反应，从而生成混合丁醇。所述丁烯水合催化剂能够有效地在所述反应器的运行条件下将所述工艺流体中的混合丁烯选择性地转化为混合丁醇。所述方法包括以下步骤：运行所述丁醇生产系统，使得分离系统独立地从粗产物中选择性分离水和混合丁烯，从而形成精制混合丁醇。另一种在丁烯水合催化剂的存在下利用丁醇生产系统由水和混合丁烯的组合生产精制混合丁醇的方法，包括以下步骤：将混合丁烯和水引入到所述丁醇生产系统的内部挡板单程反应器，从而形成工艺流体。所述方法包括以下步骤：运行所述丁醇生产系统，使得所述工艺流体从所述反应器的近端流至远端。所述方法包括以下步骤：运行所述丁醇生产系统，使得外部运动驱动器引起所述工艺流体的非稳态流动。所述方法包括以下步骤：运行所述丁醇生产系统，使得在所述丁烯水合催化剂的存在下发生混合丁烯和水的反应，从而形成混合丁醇。非均相丁烯水合催化剂位于各挡板室中，并且在所述内部挡板单程反应器的运行条件下，能够有效地将所述工艺流体中的所述混合丁烯选择性地转化为所述混合丁醇。所述方法包括以下步骤：运行所述丁醇生产系统，使得分离系统独立地从粗产物中选择性分离水和混合丁烯，从而形成精制混合丁醇。所述方法的实施方案包括将均相丁烯水合催化剂引入到所述内部挡板单程反应器。丁醇生产系统包括内部挡板单程反应器，以解决不混溶反应物间的不良混合以及丁烯水合催化剂在工艺流体中不充分分布的问题。反应器具有其中发生混合和反应的挡板室。通过使用外部运动驱动器直接作用于工艺流体来引起经过反应器的工艺流体的非稳态，增强了不混溶组分的混合，并且将水合催化剂分布于整个工艺流体中。引入到工艺流体的运动可以是振荡运动、周期性运动、同步运动或不同步运动。引起通过内部挡板单程反应器的工艺流体的整体运动中的变化能够有效地导致形成非常少的(～5μm)气体、液体或超临界液体中流体的双相混合物。反应物混合丁烯在占主要的水相中的良好分布增加了烃在水相中的接触总表面积，并且水合催化剂的更广分布提高了丁烯的整体转化效率和产物醇的产量。附图简要说明由以下对优选实施方案的详细说明、随附的权利要求书以及附图，本专利技术的这些和其他特征、方面和优点将更易于理解，其中：图1是丁醇生产系统的实施方案的工艺流程图；图2是丁醇生产系统的另一个实施方案的工艺流程图；图3是丁醇生产系统的另一个实施方案的工艺流程图；图4是示出对于振荡挡板反应器和高压釜反应器而言，引入的水与1-丁烯的摩尔比相对于丁烯向丁醇的摩尔％转化率的图表。在附图中，相似的部件或特征、或二者可具有相同的参考标号。附图及其说明有助于更好地理解丁醇生产系统及其使用方法。附图不应以任何方式对本专利技术的范围进行限制或限定。为了便于描述，附图是简图。本领域普通技术人员理解，这种系统是具有使其能够有效地达到预期目的的辅助设备和子系统的复杂结构。优选实施方案的详细说明说明书包括：专利技术概要、附图简要说明和优选实施方案的详细说明，说明书和随附的权利要求书涉及本专利技术的特定特征(包括工艺或方法步骤)。本领域的技术人员可以理解，本专利技术包括说明书中所描述具体特征的所有可能的组合和应用。本领域的技术人员应当理解，本专利技术并不限于说明书给出的实施方案描述，或本专利技术不受说明书给出的实施方案描述的限定。除了仅限于说明书和随附权利要求的精神之外，本专利技术的主题不受限制。本领域的技术人员还应当理解，用于描述特定实施方案的术语并不限制本专利技术的范围或广度。在对说明书和随附权利要求书进行解释时，所有术语应当按照与各术语在文中一致的可能的最宽泛方式解释。用于说明书和随附权利要求书的所有技术和科学术语的含义与本专利技术所属领域的普通技术人员所通常理解的含义相同，除非另外指明。在说明书和所附权利要求书中，所使用的单数形式的“一种”、“一个”和“所述”包括复数形式的指代物，除非本文另外明确指出。动词“包括”及其变化形式应当解释为以非排他性的方式提及元件、部件或步骤。所提及的元件、部件或步骤可以与其他未明确提及的元件、部件或步骤共同存在、使用或组合。动词“连接”及其变化形式是指完成任何形式的所需接合，包括电、机械或流体接合，从而由两个或更多前述未连接的对象形成单个对象。如果第一装置连接至第二装置，则所述连接可以直接发生或通过常规连接件发生。“任选”及其变化形式是指随后描述的事件或情况可以发生或可以不发生。所述描述包括所述事件或情况发生的情形以及所述事件或情况不发生的情形。“能够有效地(Operable)”及其各种形式是指适于其合适的功能并能够用于其预期用途。“相关的(Associated)”及其各种形式是指某事本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于由水和混合丁烯生产精制混合丁醇的丁醇生产系统，所述丁醇生产系统包括：内部挡板单程反应器，该内部挡板单程反应器具有内部流体管道，所述内部流体管道由内壁以及近端和远端之间的操作长度限定，具有沿着所述内部流体管道的操作长度的至少一部分的一组内部流动挡板，其中该组内部流动挡板和内壁限定一组挡板室，并且能够有效地容纳含有水、混合丁烯和混合丁醇的工艺流体，以将所述工艺流体沿着工艺流体流动通路从所述近端经过所述内部流体管道输送至所述远端，并从所述远端提供粗产物；分离系统，该分离系统流体连接至所述内部挡板单程反应器的所述远端，并且能够有效地接收所述粗产物，以及独立地从所述粗产物中选择性分离水和混合丁烯，从而生产精制混合丁醇；以及外部运动驱动器，其连接至所述内部挡板单程反应器的所述近端，并且能够有效地引起通过所述内部挡板单程反应器的所述工艺流体的非稳态流体流动。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.09.05 US 61/697,0761.一种用于由水和混合丁烯生产精制混合丁醇的丁醇生产系统，所述丁醇生产系统包括：内部挡板单程反应器，该内部挡板单程反应器具有内部流体管道，所述内部流体管道由内壁以及近端和远端之间的操作长度限定，具有沿着所述内部流体管道的操作长度的至少一部分的一组固定内部流动挡板，其中该组固定内部流动挡板和内壁限定一组挡板室，并且能够有效地容纳含有水、混合丁烯和混合丁醇的工艺流体，以将所述工艺流体沿着工艺流体流动通路从所述近端经过所述内部流体管道输送至所述远端，并从所述远端提供粗产物；分离系统，该分离系统流体连接至所述内部挡板单程反应器的所述远端，并且能够有效地接收所述粗产物，以及独立地从所述粗产物中选择性分离水和混合丁烯，从而生产精制混合丁醇；以及外部运动驱动器，其连接至所述内部挡板单程反应器的所述近端，并且能够有效地引起通过所述内部挡板单程反应器的所述工艺流体的流体流动的振荡运动。2.权利要求1所述的丁醇生产系统，其中该组固定内部流动挡板沿着所述内部流体管道的整个操作长度设置。3.权利要求1所述的丁醇生产系统，其中所述外部运动驱动器能够有效地通过在3赫兹的频率下振荡而引起所述工艺流体的非稳态流动。4.权利要求1所述的丁醇生产系统，其中所述丁醇生产系统能够有效地将选择性分离的混合丁烯引入到所述内部挡板单程反应器。5.权利要求1所述的丁醇生产系统，其中所述丁醇生产系统能够有效地将选择性分离的水引入到所述内部挡板单程反应器。6.权利要求1所述的丁醇生产系统，其中所述分离系统能够有效独立地从所述粗产物中选择性分离丁烯水合催化剂。7.权利要求1所述的丁醇生产系统，其中所述分离系统能够有效地生产具有至少99体积％混合丁醇的纯度的所述精制混合丁醇。8.权利要求1所述的丁醇生产系统，其中各挡板室均包含非均相丁烯水合催化剂，其中在所述内部挡板单程反应器的运行条件下，所述非均相丁烯水合催化剂能够有效地将所述工艺流体中的混合丁烯选择性地转化为混合丁醇。9.权利要求8所述的丁醇生产系统，其中所述非均相丁烯水合催化剂在所述挡板室内位于限定所述挡板室的所述内壁上。10.权利要求8所述的丁醇生产系统，其中所述非均相丁烯水合催化剂位于所述挡板室内的所述固定内部流动挡板的向内朝向所述挡板室的一侧上。11.权利要求8所述的丁醇生产系统，其中所述非均相丁烯水合催化剂位于所述挡板室内，使得流经所述挡板室的下游挡板的流动窗口的所述工艺流体与所述非均相丁烯水合催化剂接触。12.一种在丁烯水合催化剂的存在下利用权利要求1所述的丁醇生产系统由水和混合丁烯的组合生产精制混合丁醇的方法，所述丁醇生产方法包括以下步骤：将混合丁烯、水和丁烯水合催化剂引入到所述丁醇生产系统的所述内部挡板单程反应器，从而形成工艺流体；运行所述丁醇生产系统，以使所述工艺流体从所述内部挡板单程反应器的近端流至远端，所述外部运动驱动器引起所述工艺流体的振荡运动，在所述丁烯水合催化剂的存在下发生混合丁烯和水的反应，从而形成混合丁醇，以及分离系统独立地从粗产物中选择性分离水和混合丁烯，从而形成精制混合丁醇；其中在所述内部挡板单程反应器的运行条件下，所述丁烯水合催化剂能够有效地将所述工艺流体中的混合丁烯选择性地转化为混合丁醇。13.权利要求12所述的方法，其中所述混合丁烯包含1...

【专利技术属性】
技术研发人员：阿比尔·阿尔加，W·徐，卡里姆丁·M·沙伊克，
申请(专利权)人：沙特阿拉伯石油公司，
类型：发明
国别省市：沙特阿拉伯;SA