至少一种有机化合物的连续多相催化气相部分氧化的安全操作制造技术

在氧化反应器内，通过一种将进料气体混合物的爆炸图作为切断机制的根据存储于计算机中的方法，对连续操作的至少一种有机化合物的多相催化气相部分氧化进行安全操作。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种在氧化反应器中连续操作的对至少一种有机化合物进行多相催化气相部分氧化的安全操作方法，所述反应器的进料气体混合物除了所要部分氧化的至少一种有机化合物和作为氧化剂的分子氧之外，还包括在多相催化气相部分氧化的条件下基本为惰性的至少一种稀释气；在该方法中使用切断机制，以避免向氧化反应器送入其组成为爆炸性组成的进料气体混合物。此处，有机化合物与分子氧的完全氧化指使有机化合物在分子氧的活性作用下转化，从而使有机化合物中所包含的所有的碳转化为碳的氧化物，并将有机化合物中所包含的所有氢转化为氢的氧化物。此处将在分子氧的活性作用下不同于此的有机化合物的所有化合概括为有机化合物的部分氧化。特别地，此处的部分氧化指在分子氧的活性作用下有机化合物的那些反应，其中所要部分氧化的有机化合物在反应结束之后比进行部分氧化之前至少多包含一个化学键合的氧原子。在多相催化气相部分氧化的条件下基本为惰性的稀释气指那些在多相催化气相部分氧化的条件下其组份(每种单独考虑)保持不变的程度为多于95mol％，优选多于99mol％的稀释气。包含分子氧和部分可氧化的气态有机化合物的气态混合物是可能为爆炸性气体混合物。回答气体混合物是否为爆炸性的问题的决定性因素在于由局部火源(如灼热的铂丝)所引起的燃烧(点燃、爆炸)是否在特定的起始条件(压力、温度)下，在所存在的气体混合物中扩散(参见DIN51649)。如果所述燃烧发生扩散，此处将混合物定义为是爆炸性的。如果不发生扩散，在本文中将混合物归类为是非爆炸性的。通常在5升密封不锈钢高压容器内进行为了这一目的所需要的研究。初始排空的高压容器内的气体混合物通常通过分压法产生。在通过磁力搅拌器混合约10分钟之后，尝试在特定的压力和特定的温度下采用熔融铂丝在所有情况下将所存在的气体混合物点燃。从而通过作为时间的函数的容器中内部压力升高(例如使用压电式压力传感器测量)和通过容器内温度的升高检测所触发的反应面的任何自动扩散(爆炸)(参见例如EP-A731080和DE-A 19622331)。此处，将其与空气的混合物在任意的混合比下不能从火源进行燃烧反应扩散的气体定义为不可燃气体。不可燃气体的典型例子为CO2、H2O、N2和所有稀有气体。此处，将其与空气的混合物在特定的混合比下能够从火源进行燃烧反应扩散的气体定义为可燃气体。可燃气体的例子为氢、乙烷、丙烷、丁烷和乙醚。尽管不可燃气体为原则上适用于有机化合物的多相催化气相部分氧化的惰性稀释气，在可燃气体的情况下，这必须由特定的多相催化气相部分氧化领域的技术人员通过许多初步试验进行确定。通常已知许多重要的化学品可通过各种有机化合物与分子氧在气相中的部分和多相催化氧化生产。例子是丙烯反应产生丙烯醛和/或丙烯酸(参见例如DE-A 2351151)、叔丁醇、异丁烯、异丁烷、异丁醛或叔丁醇的甲基醚反应产生异丁烯醛和/或甲基丙烯酸(参见例如DE-A 2526238、EP-A 92097、EP-A 58927、DE-A 4132263、DE-A 4132684和DE-A4022212)、丙烯醛反应产生丙烯酸、甲基丙烯醛反应产生甲基丙烯酸(参见例如DE-A 2526238)、邻二甲苯或萘反应产生邻苯二甲酸酐(参见例如EP-A 522871)和丁二烯反应产生马来酸酐(参见例如DE-A 2106796和DE-A 1624921)、正丁烷反应产生马来酸酐(参见例如GB-A 1464198和GB-A 1291354)、茚满反应产生例如蒽醌(参见例如DE-A 2025430)、乙烯反应产生环氧乙烷或丙烯反应产生环氧丙烷(参见例如DE-B 1254137、DE-A 2159346、EP-A 372972、WO 89/0710、DE-A 4311608和Beyer，Lehrbuch der organischen Chemie，第17版(1973)，Hirzel Verlag Stuttgart，第261页)、丙烯和/或丙烯醛反应产生丙烯腈(参见例如DE-A 2351151)、异丁烯和/或甲基丙烯醛反应产生甲基丙烯腈(即在本文中术语部分氧化还包括部分氨氧化，即在氨的存在下的部分氧化)、烃的氧化脱氢(参见例如DE-A 2351151)、丙烷反应产生丙烯腈或产生丙烯醛和/或丙烯酸(参见例如DE-A 10131297、EP-A 1090684、EP-A 608838、DE-A 10046672、EP-A529853、WO 01/96270和DE-A 10028582)等。所使用的催化剂通常为固体。所用的催化剂特别经常为氧化物物质或贵金属(例如Ag)。除氧以外，催化活性的氧化物物质可包含仅一种其它元素或多于一种其它元素(多元素氧化物物质)。特别经常使用的催化活性的氧化物物质是那些包括多于一种金属元素、特别是过渡金属元素的物质。在这种情况下，使用术语多金属氧化物物质。通常多元素氧化物物质不是元素成分的氧化物的简单物理混合，而是这些元素的复杂多组分化合物的多相混合物。通常，在高温(一般为几百摄氏度，通常为100-600℃)下进行多相催化气相部分氧化，特别是上述的氧化。由于大多数多相催化气相部分氧化剧烈放热，为了涉及除热的原因，经常使它们在流化床或固定床反应器中有利进行，所述反应器包括多重催化剂管、流经围绕所述反应器中的催化剂管的空间的热交换介质。多相催化气相部分氧化的操作压力(绝对压力)可低于或高于1atm。一般为1-10atm，通常为1-3atm。所需要的反应在反应气体混合物在其流经的催化剂床中的停留时间期间进行。由于多数有机化合物和分子氧的多相催化气相部分氧化的通常显著的放热特性，反应物通常采用在气相催化部分氧化条件下基本为惰性且其所具有的热容使之能够吸收反应释放出的热的气体进行稀释。一种最经常使用的惰性稀释气为分子氮。当将空气作为氧源用于多相催化气相部分氧化时，分子氮是自动使用的。经常使用的另一种惰性稀释气为蒸汽，原因是其一般的可获得性。此外，氮和蒸汽有利地形成不可燃惰性稀释气。经常还伴随使用循环气作为惰性稀释气(参见例如EP-A 1180508)。循环气定义为，当将所需要的产物从产物气体混合物中或多或少选择性分离(例如通过在适当的溶剂中的吸收)时，至少一种有机化合物的一阶段或多阶段多相催化气相部分氧化之后剩余的残余气体(在有机化合物的多阶段多相催化气相部分氧化中，相对于一阶段多相催化气相部分氧化，多阶段多相催化气相部分氧化不是在一个反应器内，而是在至少两个串连的反应器内进行，一般氧化剂在连续的反应器之间加入；特别是当以连续的步骤进行部分氧化时，使用多阶段反应；在这种情况下，经常有利地以最佳方式使催化剂和其它反应条件适用于各个反应步骤，并在独立的反应阶段，在独立的反应器内进行反应步骤；但是，当为了涉及除热的或其它的原因(参见例如DE-A 19902562)使反应分布到多个串连连接的反应器时，也可采用多阶段反应；经常在两阶段中进行的多相催化气相部分氧化的例子是丙烯部分氧化生成丙烯酸；在第一个反应阶段中使丙烯氧化生成丙烯醛，在第二个阶段中将丙烯醛氧化生成丙烯酸；采用相应的方法，甲基丙烯酸的制备也经常在两阶段中进行，通常由异丁烯开始；但是，当使用适合的催化剂装填时，上述两种部分氧本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于在氧化反应器内连续操作的对至少一种有机化合物进行多相催化气相部分氧化的安全操作方法，所述反应器的进料气体混合物除了所述待部分氧化的至少一种有机化合物和作为氧化剂的分子氧之外，还包括在多相催化气相部分氧化的条件下基本为惰性的至少一种稀释气；在该方法中使用切断机制以避免向氧化反应器送入其组成为爆炸性组成的进料气体混合物；其中切断机制设计如下：ａ）将爆炸图存储于计算机中，该图作为进料气体混合物的特征并且在其中将爆炸性和非爆炸性组成之间的区别作为进料气体混合物的组成的 函数；ｂ）通过确定为产生进料气体混合物而送入反应器的气流的用量和，如果需要的话，其组成，建立数据记录，并将其输入计算机；ｃ）计算机由在ｂ）下获得的数据记录计算爆炸图中进料气体混合物的实际操作点；ｄ）如果操作点到最近的 爆炸极限的距离在预定的最小值以下，自动停止向反应器的气流进料。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：U哈蒙，J默施克，U劳，KJ米勒恩格尔，P施莱默，V施利普哈克，
申请(专利权)人：巴斯福股份公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]