本发明专利技术涉及一种芳烃氨氧化制芳腈的流化床反应装置，主要解决现有装置氨比大，空气比大，原料利用率低的问题。本发明专利技术采用两段变径流化床反应器(1)，原料C7～C8的芳烃及其衍生物分成两股，一股芳烃原料(18)和氨气(19)混合通过芳烃/氨分布器(8)进入流化床下部的密相区(4)，空气(17)从流化床底部空气分布板(9)进入，另一股芳烃原料(20)通过芳烃分布器(6)进入流化床中部的第二密相区(3)，与含钒和铬的催化剂接触生成芳腈流出物(21)，较好地解决了该技术问题。本发明专利技术有效降低氨比和空气比，达到节能、降耗、减排的目的，可用于芳烃氨氧化生产芳腈的生产中。
Fluidized bed reactor for ammoxidation of aromatics to aromatic nitriles and its reaction method
【技术实现步骤摘要】
芳烃氨氧化制芳腈的流化床反应装置及其反应方法
本专利技术涉及一种芳烃氨氧化制芳腈流化床反应装置及其反应方法。
技术介绍
芳腈是一类由腈基与芳环直接相连的物质，其与芳环相连的腈基具有较高的反应活性，能够通过发生水解、加成、聚合、加氢、卤化等反应制得多种精细化工产品，广泛用于农药、医药、染料、食品添加剂及高分子单体等领域，是一类重要的精细化学中间体。芳腈的生产主要有多种方法，但最简单有效、最经济的方法是采用相应的芳烃、氨和空气进行直接氨氧化反应得到芳腈产品。芳烃或带有取代基的芳烃在气相与氨和氧气的反应，我们称之为芳烃的气相氨氧化反应。气相氨氧化反应的反应主要包括固定床和流化床工艺。芳烃的气相氨氧化反应是强放热反应，反应过程中会产生大量的反应热，因此，采用流化床反应器是一种较好的解决方法。JP10120641公开了一种生产芳腈的流化床工艺，采用V/Mo为主要组分的多组分催化剂，氧气和原料分段进气，分段进气口分别装填不同组成的催化剂生产2，6-二氯苯甲腈及苯甲腈类产品；US6429330、JP2001348370公开了采用流化床生产间苯二甲腈及3-氰基吡啶的方法，采用流化床气相氨氧化工艺，V/Mo/Fe为主要组分的多组分催化剂，其中未反应的氨气通过吸收器再生器回收进行循环；US5747411也公开了一种采用流化床生产邻苯二甲腈的方法，采用载体浸渍负载V/Sb为主要组分的多组分催化剂，CN204429253U公开了一种氨氧化流化床双级分布装置，在第一分布板上方3.6m处设置第二分布板，可减少间苯二甲腈单独精制过程，优化生产工艺，降低生产成本。上述专利均采用流化床反应形式通过氨氧化生产芳腈，采用含V的多组分催化剂得到较高的产品收率。但是，其工艺条件和设备结构仍可进一步优化，如原料氨气和氮气的排放量偏大，削减了生产工艺的经济性。
技术实现思路
流化床反应器是芳烃氨氧化的核心设备，流化床内芳烃、氨、空气多股物料的均匀分布和快速混合，以及两段变径流化床反应器结构设计是芳烃氨氧化反应设备工程设计和放大的关键技术难题。本专利技术所要解决的技术问题之一是现有技术中装置氨比大，空气比大，原料未充分利用，废水中氨含量高，且反应过程中产生大量氮气，削减了生产工艺的经济性的问题，提供一种新的芳烃氨氧化制芳腈的流化床反应装置，该方法提出采用两段变径反应器来实现工艺条件优化，在保证降低总氨比、空气比的条件下来，使两个流化床密相区局部氨比、空气比满足工艺要求，从而获得较高的产品收率，提高了原料的利用率，达到节能、降耗、减排的目的。本专利技术所要解决的技术问题之二是提供一种与解决技术问题之一相对应的反应方法。为解决上述技术问题之一，本专利技术采用的技术方案如下：一种芳烃氨氧化制芳腈的流化床反应装置，包括两段变径流化床反应器1、芳烃分布器6、芳烃/氨分布器8、空气分布板9、空气进料管10、催化剂外循环管12与大孔筛板分布器13；两段变径流化床反应器1包括反应器稀相区2、反应器第二密相区3与反应器密相区4；两段变径流化床反应器1内由下而上分别设有空气进料管10、空气分布板9、芳烃/氨分布器8、大孔筛板分布器13与芳烃分布器6。所述两段变径流化床反应器1的反应器第二密相区3的上端与稀相区2相连通；反应器第二密相区3的下端与反应器密相区4的上端通过大孔筛板分布器13相连通；催化剂外循环管12的上端与反应区第二密相区3相连通，催化剂外循环管12的下端与反应区密相区4相连通。上述技术方案中，所述反应器第二密相区3的横截面与反应器密相区4的横截面面积之比为1.1～8倍。在流化床反应器1第二密相区3处设置内取热器5或外取热器5移走反应产生的热量，控制流化床反应器1的反应温度；在流化床反应器1密相区4设置内取热器7或外取热器7移走反应产生的热量，控制流化床反应器1密相区4的反应温度。为解决上述问题之二，本专利技术采用的技术方案如下，一种芳烃氨氧化制芳腈的流化床反应方法，采用上述任一种芳烃氨氧化制芳腈的流化床反应装置，包括如下步骤：a、一股C7～C8的芳烃及其衍生物和氨气，及空气分别通过设置在下部密相区4的芳烃/氨分布器7和空气分布板8从流化床反应器下部进入密相区4和催化剂接触生成富含芳腈的产品气，富含芳腈的产品气包含未反应的氨气和空气；b、夹带着催化剂的富含芳腈的产品气，向上通过大孔筛板13进入第二密相区3，并和从芳烃分布器6进入的另一股C7～C8的芳烃及其衍生物20混合，与催化剂接触生成芳腈产品；c、来自第二密相区3夹带催化剂的芳腈产品流出物21，通过稀相区2的旋风分离器16进行气固分离后离开流化床反应器2进入后续分离系统，回收的催化剂返回第二密相床3，第二密相区3的催化剂料位通过催化剂循环管12流入密相区3的催化剂循环量控制。上述技术方案中，所述C7～C8的芳烃及其衍生物、氨气和空气总摩尔比为1：2～8.5：10～30，第二密相区3和密相区4的反应温度350～480℃，压力0.05～0.11MPa。所述原料C7～C8的芳烃及其衍生物按照0.85～0.5：0.5～0.15的比例分两股物流分别进入流化床反应器1密相区4和第二密相区3，氨和空气一次进入流化床反应器1密相区4。上述技术方案中，所述保证流化床反应器1第二密相区3和密相区4中原料C7～C8的芳烃及其衍生物、氨气和空气摩尔比为1：2～10：10～40。所述流化床反应器1密相区4的气体表观线速为0.6～1.0m/s，第二密相区3的气体表观线速为0.2～0.8m/s。上述技术方案中，含钒和铬的催化剂选用以二氧化硅为载体和以原子比计化学式如下的组合物：V1.0CraAbBcCdOx，式中A为选自锂、钠、钾、铷或铯中的至少一种；B为选自镁、钙、钡、钨、钛、钼、锰、铁、钴、镍或锡中的至少一种；C为选自硼或磷中的至少一种；其中a为0.3～2.0；b为0.01～0.5；c为0.05～1.0；d为0～2.0；x为满足其它元素化合价所需氧原子数的总和；催化剂中载体二氧化硅的含量以重量百分比计为30～90％，平均粒径70～100μm。针对芳烃氨氧化制芳腈流化床反应器，提出了两段变径湍动流化床反应器1，由稀相区2、第二密相区3、密相区4、内取热器或外取热器5、芳烃分布器6、内取热器或外取热器7、芳烃/氨分布器8、空气分布板9、空气进料管7、旋风分离器16等构成。采用本专利技术的技术方案，通过将原料C7～C8的芳烃及其衍生物合理分成两股，分段进入两段变径湍动流化床反应器，在保证局部氨比、空气比满足工艺要求的情况下，有效降低总氨比和总空气比，提高原料的利用率，达到节能、降耗、减排的目的，取得了良好的技术效果。附图说明图1是本专利技术芳烃氨氧化生产芳腈两段变径流化床反应器(设置内取热器)示意图；在图1中，1为两段变径流化床反应器；2为反应器稀相区；3为反应器第二密相区；4为反应器密相区；5为第二密相区取热器；6为芳烃分布器；7为密相区取热器；8为芳烃/氨分布器；9为空气分布板；10为空气进料管；11为催化剂流量控制阀；12为催化剂外循本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种芳烃氨氧化制芳腈的流化床反应装置，包括两段变径流化床反应器(1)、芳烃分布器(6)、芳烃/氨分布器(8)、空气分布板(9)、空气进料管(10)、催化剂外循环管(12)与大孔筛板分布器(13)；两段变径流化床反应器(1)包括反应器稀相区(2)、反应器第二密相区(3)与反应器密相区(4)；两段变径流化床反应器(1)内由下而上分别设有空气进料管(10)、空气分布板(9)、芳烃/氨分布器(8)、大孔筛板分布器(13)与芳烃分布器(6)。/n
【技术特征摘要】
1.一种芳烃氨氧化制芳腈的流化床反应装置，包括两段变径流化床反应器(1)、芳烃分布器(6)、芳烃/氨分布器(8)、空气分布板(9)、空气进料管(10)、催化剂外循环管(12)与大孔筛板分布器(13)；两段变径流化床反应器(1)包括反应器稀相区(2)、反应器第二密相区(3)与反应器密相区(4)；两段变径流化床反应器(1)内由下而上分别设有空气进料管(10)、空气分布板(9)、芳烃/氨分布器(8)、大孔筛板分布器(13)与芳烃分布器(6)。
2.根据权利要求1所述的芳烃氨氧化制芳腈的流化床反应装置，其特征在于所述两段变径流化床反应器(1)的反应器第二密相区(3)的上端与稀相区(2)相连通；反应器第二密相区(3)的下端与反应器密相区(4)的上端通过大孔筛板分布器(13)相连通；催化剂外循环管(12)的上端与反应区第二密相区(3)相连通，催化剂外循环管(12)的下端与反应区密相区(4)相连通。
3.根据权利要求1所述的芳烃氨氧化制芳腈的流化床反应装置，其特征在于所述反应器第二密相区(3)的横截面与反应器密相区(4)的横截面面积之比为1.1～8倍。
4.根据权利要求1所述的芳烃氨氧化制芳腈的流化床反应装置，其特征在于在流化床反应器(1)第二密相区(3)处设置内取热器(5)或外取热器(5)移走反应产生的热量，控制流化床反应器(1)的反应温度；在流化床反应器(1)密相区(4)设置内取热器(7)或外取热器(7)移走反应产生的热量，控制流化床反应器(1)密相区(4)的反应温度。
5.一种芳烃氨氧化制芳腈的流化床反应方法，采用权利要求1～4中任一种芳烃氨氧化制芳腈的流化床反应装置，芳烃/氨经上述反应装置反应得到芳腈。
6.根据权利要求5所述的芳烃氨氧化制芳腈的流化床反应方法，其特征在于包括如下步骤：
(a)、一股C7～C8的芳烃及其衍生物和氨气，及空气分别通过设置在下部密相区(4)的芳烃/氨分布器(7)和空气分布板(8)从流化床反应器下部进入密相区(4)和催化剂接触生成富含芳腈的产品气，富含芳腈的产品气包含未反应的氨气和空气；
(b)、夹带着催化剂的富含芳腈的产品气，向上通过大孔筛板(13)进入...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨为民，钟思青，顾龙勤，徐俊，储博钊，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司，中国石油化工股份有限公司上海石油化工研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11
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