使用微通道工艺技术将乙烯转化成环氧乙烷的方法技术

本发明专利技术涉及一种用于将乙烯转化成环氧乙烷的方法，该方法包括：使包括乙烯和氧或氧源的反应物在微通道反应器中流动与催化剂接触以生成包括环氧乙烷的产物，反应物在微通道反应器中经历放热反应；热量从微通道反应器被传递到热交换器。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种。
技术介绍
典型地制备环氧乙烷是在银催化剂存在下进行乙烯与氧的选择性氧化。该反应是放热反应(在1.5兆帕(MPa)下，ΔH250℃＝-106.7千焦/摩尔(kJ/mol))。在该方法中，两种反应在催化剂表面上同时发生。除形成环氧乙烷外，还发生完全燃烧生成CO2和H2O。该反应是剧烈的放热反应(在1.5MPa下，ΔH250℃＝-1323kJ/mol)。因此，随着环氧乙烷选择性的降低，产热迅速增加，这样很难控制反应温度。相反，较高的温度导致选择性的进一步降低。本专利技术提供一种解决这些问题的方法。
技术实现思路
本专利技术涉及一种。该方法可被认为是部分氧化方法。在一实施方案中，本专利技术涉及一种方法，该方法包括使包括乙烯和氧或氧源的反应物在微通道反应器中流动与催化剂接触以使反应物转化为包括环氧乙烷的产物，反应物在微通道反应器中经过放热反应；将热量从微通道反应器传递到热交换器。在一实施方案中，本专利技术方法进一步包括对产物淬火。在一实施方案中，微通道反应器包括至少一个装有催化剂的工艺微通道，与该工艺微通道毗邻的第二反应物流通道，沿工艺微通道轴向长度的至少一部分分布的多个孔，该方法进一步包括，使包括乙烯或氧或氧源的第二反应物流从第二反应物流通道通过这些孔流入所述工艺微通道。附图说明在附图中，同样的部件和特性具有同样的标记。图1为可用于本专利技术方法的微通道的示意图。图2为可用于实施本专利技术方法的微通反应器的示意图。图3为可用于图2所示微通道反应器的一层工艺微通道和一层热交换微通道的示意图。图4为可用于图2所示微通道反应器的微通道反应器芯的工艺微通道和毗邻的热交换区的示意图，该热交换区包括相对于工艺微通道轴向长度成直角纵向延伸的多个热交换通道，通过热交换通道的热交换流体的流动与通过工艺微通道的反应物组合物和产物的流动呈错流。图5为可用于图2所示微通道反应器的微通道反应器芯的工艺微通道和毗邻的热交换通道的示意图，通过热交换通道的热交换流体的流动与通过工艺微通道的反应物组合物和产物的流动呈逆流。图6为可用于图2所示微通道反应器的微通道反应器芯的工艺微通道和毗邻的热交换区的示意图，该热交换区包括相对于工艺微通道轴向长度成直角纵向延伸的多个热交换通道，该热交换区以与工艺微通道相同的方向纵向延伸并且位于工艺微通道出口或其附近，该热交换区的长度小于工艺微通道的长度。图7为可用于图2所示微通道反应器的微通道反应器芯的工艺微通道及毗邻的第一和第二热交换区的示意图，每个热交换区包括相对于工艺微通道轴向长度成直角纵向延伸的多个热交换通道，该热交换区以与工艺微通道相同的方向纵向延伸并且位于工艺微通道出口或其附近，第一热交换区的长度小于工艺微通道的长度，第二热交换区的长度小于第一热交换区的长度。图8为可用于图2所示微通道反应器的重复单元的示意图，所述重复单元包括工艺微通道，有孔部分，第二反应物流通道和热交换通道。图9为可用于图2所示微通道反应器的重复单元的替换实施方案的示意图，所述实施方案包括工艺工艺微通道，有孔部分、第二反应物流通道，和热交换通道。图10为可用于图2所示微通道反应器的重复单元的另一替换实施方案的示意图，所述实施方案包括工艺工艺微通道、有孔部分、第二反应物流通道、和热交换通道。图11为可用于实施本专利技术方法的微通道反应器的替换实施方案的示意图。图12为可用于图2或图11说明的微通道反应器的微通道反应器芯的工艺微通道，有孔部分，第二反应物流通道和热交换通道的示意图。图13为可用于实施本专利技术方法的微通道反应器的微通道反应器芯的示意图。图14为可用于图2或图11所示微通道反应器的微通道反应器芯的装配的示意图。图15为可用于本专利技术方法的工艺微通道的示意图，该工艺微通道包括具有旁流(flow-by)构造的催化剂。图16为可用于本专利技术方法的工艺微通道的示意图，该工艺微通道包括具有流过(flow-through)构造的催化剂。图17为可用于本专利技术方法的工艺微通道的示意图，该工艺微通道包括翅片装置，该翅片装置包括多个翅片及经翅片承载的催化剂。图18说明图17所示的工艺微通道和翅片装置的替换实施方案。图19说明图17所示的工艺微通道和翅片装置的另一替换实施方案。具体实施例方式术语“微通道”是指具有达到约10毫米(mm)高度或宽度的内部尺寸的通道，在一实施方案中达到约5mm，在一实施方案中达到约2mm，在一实施方案中达到约1mm。通过该微通道的流体的流动可沿垂直于该微通道的高度和宽度的微通道轴向长度继续流动。图1说明了在本专利技术方法中可以作为工艺微通道和/或热交换微通道使用的微通道的例子。图1所说明的微通道10具有高度(h)，宽度(w)和轴向长度(l)。流体沿微通道轴向长度以箭头12和14所示的方向流过微通道10。微通道的高度(h)或宽度(w)可在约0.05mm至约10mm的范围内，在一实施方案中在约0.05mm至约5mm，在一实施方案中在约0.05mm至约2mm，在一实施方案中在约0.05mm至约1.5mm，在一实施方案中在约0.05mm至约1mm，在一实施方案中在约0.05mm至约0.75mm，在一实施方案中在约0.05mm至约0.5mm。高度或宽度的其它尺寸可以是任何尺寸，例如，达到约3米(m)，在一实施方案中在约0.01m至约3m，在一实施方案中在约0.1m至约3m。微通道的轴向长度(l)可以是任何尺寸，例如，达到约10m，在一实施方案中在约0.2m至约10m，在一实施方案中在约0.2m至约6m，在一实施方案中从0.2m至约3m。虽然图1所说明的微通道10具有矩形的横截面，但是应当理解为该微通道可以是具有任何形状的横截面，例如，正方形、圆形、半圆形、梯形等。该微通道的横截面的形状和/或尺寸可在长度范围内变化。例如，高度或宽度可在微通道长度范围内从较大尺寸而逐渐变小到较小尺寸，或反之亦然。当涉及一个通道的位置相对于另一个通道的位置时术语“毗邻”的意思是指直接相邻就是一个壁分隔两个通道。该壁可在厚度上有变化。但是，“毗邻”的通道不被介入通道所分隔，所述介入通道将干扰通道之间的传热递。在一实施方案中，一个通道可仅在另一个通道的部分尺寸上与该另一个通道毗邻。例如，工艺微通道可长于一个或多个毗邻的热交换通道且在所述热交换通道之外延伸。术语“流体”是指气体、液体、气体和液体的混合物、或包括分散的固体、液滴和/或气泡的气体或液体。术语“接触时间”是指在0℃温度和一个大气压下微通道反应器内反应区的体积除以反应组合物体积的进料流速。术语“停留时间”或“平均停留时间”是指在使用的温度和压力下被流过的流体所占有的空间的内部容积(例如，微通道反应器内的反应区)除以流体流过该空间的平均体积流速。术语“反应区”是指工艺微通道内的空间，在其中反应物接触催化剂。术语“热交换器”是指吸热或放热并且可用于冷却或加热另一物质或设备的物体或设备。热交换器的形式可以是热交换通道的形式，在所述热交换通道里面具有热交换流体，该热交换通道接收从另一物质或设备传递来的热量或将热量传递到另一物质或设备。另一物质或设备可以是，例如，毗邻于或充分接近热交换通道，将热量传递到热交换通道或接收从热交换通道传递来的热量的通道。热交换流体可被容纳于热交换通道中，和/或其可流过热交换通道。热本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于将乙烯转化成环氧乙烷的方法，该方法包括：　　　　使包括乙烯和氧或氧源的反应物在微通道反应器中流动与催化剂接触以生成包括环氧乙烷的产物，反应物在微通道反应器中经历放热反应；以及　　　　热量从微通道反应器被传递到热交换器。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：特里马扎内茨，安娜利通科维奇，韦恩W西蒙斯，弗朗西斯P戴利，理查德Q朗，劳拉J席尔瓦，
申请(专利权)人：万罗赛斯公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]