以固体颗粒装填的反应器和采用该反应器的气相催化氧化制造技术

一种包括至少一个具有测量装置的反应管道的管壳式反应器，基本上相同的固体颗粒被装填在具有或不具有测量装置的反应管道中，每个反应管道中装填固体颗粒层的长度和通过上述反应管道输送气体时的压降都分别基本上相同。通过测量催化剂颗粒层的温度，该温度可作为代表温度进行掌控。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及以固体颗粒装填的壳管式热交换器类型的反应器，以及以该反应器制造(甲基)丙烯酸和/或(甲基)丙烯醛的方法。对以催化剂颗粒装填的管壳式反应器的条件、规定产物的选择性和转化率的任何评价都显著受到沿着反应管道的温度的影响。沿着轴线的温度线图以温度计测定。在温度计本身固定在规定点的情况下，把温度计插入反应管道中，而另一方面在沿着轴线移动温度计时测定温度线图的情况下，温度计保护管一般先插入反应管道中，然后将温度计插入保护管中。但是，温度计会造成缺点，即温度计占据反应管道中的一定体积，因此沿着轴线的压力线图一般受到影响，并因此使放有温度计的反应管道的压降特性发生改变。此时，重要的是在一个或多个有代表性的反应管道处测量温度。有温度计的反应管道中的反应过程要求与没有温度计的反应管道的反应过程一致。为了解决这种问题并且满足其需要，JP-A-10-309457描述了一种管壳式反应器，其包括装填以固体颗粒的至少两个相同的反应管道并且至少一个反应管道具有温度计，其中在整个反应管道中，单位每个反应管道中固体颗粒重量与自由截面积之比以及通过从侧面引入与自由截面成比的惰性气体所测定的压降都分别是一致的。根据前述反应器，当反应管道按照使固体颗粒重量与自由截面积之比以及在向已装填层中输送气体时的压降分别一致的方式装填时，温度可以精确测定，即使是在插有温度计的反应管道中。但是，需要几种不同粒度的固体颗粒，以便以比已装填的固体颗粒更小的颗粒装填反应管道，用于控制压降。虽然在操作中压降在固体颗粒层处的顺序改变对于获得固体颗粒的条件而言是非常有价值的，但是在将压力测定装置设置到反应管道中的情况下温度计也有同样的问题。从前述问题的角度来看，我们已经对在至少一个反应管道中配备有测定装置的管壳式反应器和采用前述管壳式反应器制造(甲基)丙烯酸和/或(甲基)丙烯醛的方法进行了深入研究。结果发现，通过为具有或不具有测定装置的反应管道制备基本上相同的固体颗粒、按照使每个反应管道中固体颗粒的装填长度一致的方式改变具有或不具有测定装置的反应管道的装填时间、并且控制每个反应管道中在输送气体时固体颗粒层的压降是基本上一致的，就可在至少一个反应管道中(作为整个反应管道的代表)进行温度或压力测定。本专利技术据此实现。本专利技术涉及在至少一个反应管道中配备有测定装置的管壳式反应器，其中在具有或不具有测定装置的反应管道中装填基本上相同的固体颗粒，每个反应管道中固体颗粒层的长度以及输送气体时固体颗粒层的压降分别是基本上一致的。再者，本专利技术涉及采用前述管壳式反应器制造(甲基)丙烯酸和/或(甲基)丙烯醛的方法。根据本专利技术的反应器，它可以精确地测量固体颗粒层的温度和压降。根据本专利技术的反应器，它不需要控制压降用的更小固体颗粒，从而缩短了装填时间。根据本专利技术的方法，目标产物可以得到高的转化率和选择性。本专利技术的前述和其他目的、特点和优点通过如下优选实施方案的描述会更为清楚。附图说明引入并构成说明书一部分的附图说明了本专利技术的几个方面，并且与说明书一起共同用于解释本专利技术的原理。在附图中图1是本专利技术管壳式反应器的部分截面简图，其具有穿过反应器顶端插入的分别配备以可移动或固定式温度计的反应管道；图2是本专利技术管壳式反应器的部分截面简图，其具有穿过反应器底部插入的分别配备以可移动和固定式温度计的反应管道；图3是为温度计配备防摆动装置的简图；图3A是前视图，图3D是侧视图，其中采用线丝作为防摆动装置；图3B是前视图，图3E是侧视图，其中采用了比反应管道或保护管的内径稍小的板材料；并且图3C是前视图，图3F是侧视图，其中采用了比反应管道或保护管的内径稍小的十字板材料；和图4是为压力保护管配备防摆动装置的简图；图4是前视图，其中采用线丝作为防摆动装置，并且保护管的末端具有狭长切口形状，而图4B是前视图，其中采用线丝作为防摆动装置，并且保护管的末端具有V形槽。本专利技术的管壳式反应器的特征在于在至少一个反应管道中提供温度计，在具有或不具有温度计的反应管道中装填基本上相同的固体颗粒，每个反应管道中固体颗粒层的长度以及输送气体如空气时固体颗粒层的压降分别是基本上一致的。具有温度计的反应管道中的反应过程与不具有温度计的反应管道中的反应过程相等，从而可以作为配备有温度计的一个或多个代表性反应管道来测定催化剂颗粒层的温度。在该方法中，不混合更小的颗粒，因此可以缩短装填时间。而且，所有反应管道在反应管道内径方面均可相等。适宜的管壳式反应器可以包括常规反应器，因为固体颗粒如催化剂或惰性或钝性颗粒可以装填到反应管道中，但是比如包括单级和串列式反应器。在该反应器中，原料气体流经每个装填以固体颗粒的反应管道，另一方面，加热介质(壳侧流体)流过反应管道的间隙以从反应管道中带走或向反应管道中输送热量。在本专利技术的管壳式反应器中，壳可以被管板分成多个，比如两个室。在每个室中，加热介质可以独立循环。在顶部和底部室中，在一个中进行第一个反应，然后在另一个中进行第二个反应。在此情况下，在反应管道中装填相应于第一个反应的第一催化剂颗粒和相应于第二个反应的第二催化剂颗粒。本专利技术的反应器的优势在于，每个室可以循环不同种类、温度和流率的加热介质，并且因此每个室可以控制不同种类的反应。反应管道在管壳式反应器中的安装方式没有限制，但是根据反应管道的数目、排列、长度和直径、反应介质(称为“管侧流体”)与加热介质(称为“壳侧流体”) 之间入口或出口面积的设计、拟循环的加热介质的体积以及加热介质的流动方向(比如相对反应介质的流动方向平行或逆向流动)进行适当确定。具有温度计的反应管道(以下称为“测量用反应管道”)的内径可以与不具有温度计的反应管道(以下称为“非测量用反应管道”)的内径相同或不同。从可以采用包括反应管道的常规反应器的角度来看，优选相同，因为它防止测量用反应管道内径变大、防止反应器变大并防止成本增加。按照工业规模，反应管道的数目一般为3,000-30,000条，其内径一般为15-50mm，而其长度一般为2,000-10,000mm。测量用反应管道是至少其中之一，但是基于反应器中的总数目，其比例优选0.05-2％，最优选0.1-1％。测量用反应管道优选均匀排列在壳中，以便精确地掌握整个反应管道的温度线图。向测量用和非测量用反应管道中装填基本上相同的固体颗粒。这是因为通过改变固体颗粒向测量用或非测量用反应管道中的装填速度或装填时间将输送气体时固体颗粒层的长度和压降分别设置成基本相同。使用基本上相同的固体颗粒是非常有利的，因为省略了制造各种类型和种类的固体颗粒以控制压降并均匀混合这些颗粒所用的时间和设备。对于固体颗粒所用的术语“基本上相同”，在本专利技术中表示属于相同质量标准的固体颗粒。作为质量标准，可以举出比如外观、组成、粒度、真比重、视比重和落下(falling)后强度。在混合大量固体颗粒的情况下，基于重量的设定点，各自处于±20％的范围内。在本专利技术中，向测量用和非测量用反应管道中装填基本上相同的固体颗粒比如可以如以下所述，将反应管道沿轴线方向分为三个区段，A、B和C，然后每个区段装填三种类型的基本上相同的固体颗粒A、B和C。如果不调节压降，可采用超过两种类型、粒度或形状的固体颗粒。适宜的固体颗粒一般包括由催化剂物质构成的催化剂颗本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种管壳式反应器，其包含至少一个具有测量装置的反应管道，基本上相同的固体颗粒被装填在具有或不具有测量装置的反应管道中，每个反应管道中装填固体颗粒层的长度和通过该反应管道输送气体时的压降均分别基本上相同。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：松本行弘，西村武，中原整，笠谷直人，
申请(专利权)人：株式会社日本触媒，
类型：发明
国别省市：JP[日本]