在等温条件下进行放热反应的方法技术

在基本等温的条件下，在固定床催化反应器中，使两种或两种以上的反应物之间进行放热反应的方法，其特征在于该反应混合物包括至少一种其沸点低于所含的其它化合物的化合物，所述化合物的含量为至少在其蒸发过程中足以消耗掉所述放热反应产生的热量，且在反应混合物的沸压下以这种方式操作反应器，以提供顺流向下的液相和气相，其中所述气相基本上包括汽化的所述至少一种沸点最低的化合物。（*该技术在2008年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及在基本等温的条件下，在二种或二种以上反应物之间进行放热反应的方法。对于工业上许多应用的工艺过程来说，最重要的是这些工艺过程在基本等温的条件下进行，因为如果偏离这样的条件，会对工艺的特征(如产率和选择性)以及催化剂活性(在催化反应的情况下)产生惊人的影响。因此，当这样的工艺过程基于放热反应时，控制温升就变成了主要问题。尽管经常可用内冷却和/或外冷却的方法散失反应产生的热，由此提供基本恒定的反应温度，但这样的冷却技术并不总是恰当的，或者并不能永远使用。在这样的情况下，有时可以将工艺模式改变为可以适宜地采用冷却技术的模式，例如，用间歇操作代替连续操作，或者用带级间冷却器的一系列一般较小的反应器来代替单一反应器，也可采用分流料操作。从这个意义上讲，当必须在大规模，例如工业规模下进行操作时，由于存在放热反应，一般认为综合考虑工艺过程的经济方面和可行的控制所述放热的手段后来确定工艺模式。上述问题不一定限制规模的扩大，但在例如用另外一种催化剂代替现有过程中的催化剂(如用多相催化剂体系代替均相催化剂)(因为考虑到使用其他方法模型，如用在固定床反应器中连续操作来代替间歇反应)时，也存在上述问题。已经遇到上述问题的一个典型实例为制备烷基化芳族化合物的方法。芳族化合物的烷基化是公知的，并且在J.ofCat.5，81-98(1966)中进行了描述。芳族化合物的烷基化可在多种催化剂(如氟化氢(HF).氯化铝和二氧化硅-氧化铝)的存在下，并在各种反应条件下进行。申请人进行研究后发现，通过不同方法得到的烷基化产物的组成往往不同。例如，通过铝硅酸盐催化方法得到的烷基化物中支链烷基化物的含量比通过HF-催化方法得到的产物高。对于主要要求生物降解作用的应用来说，具有高含量支链烷基化物的烷基化物是不适宜的。造成上述烷基化物组成不同的原因在于HF-催化方法与铝硅酸盐催化方法的操作条件不同。HF-催化方法一般在30-50℃的温度范围内(在该温度下一般不会发生异构化)进行，同时通过外冷却使烷基化反应过程中产生的热散掉。另一方面，铝硅酸盐催化方法一般在固定床反应器中，在基本绝热条件和大于100℃温度下进行。在这样的条件下，放热的烷基化反应产生的热可导致反应器温度升高。根据芳族化合物/烯烃的摩尔比的不同，这种温度的升高可以是很显著的，例如温度升高30-40℃是常见的。此外，申请人的研究还表明，对于给定的铝硅酸盐催化剂体系和给定的反应物组成来说，反应温度越高，烷基化产物中的支链烷基化物的含量也越高。本专利技术的主要问题是开发出一种在固定床反应器中，在基本条件下，使二种或二种以上反应物进行等温反应的方法。EP0189683公开了一种在含有金属硅酸盐催化剂的固定床反应器中，通过使烯烃与芳族化合物反应制备烷基化芳族化合物的方法。在该方法中，用烯烃使芳族化合物烷基化，并且在同一反应器中，通过蒸馏分离生成的烷基化物和过量的芳族化合物。在该方法中，通过使在其沸压下存在的芳族化合物沸腾来消耗放热的烷基化反应所产生的热，因此不会导致反应器内温度的升高。然而，由于反应器起着蒸馏单元的作用，该方法存在一些缺点。首先，由于存在蒸汽流向上流动而液相向下流动的逆流流动，这样会引起反混，由此会导致不能接受的聚烷基化物含量的提高。其次，这种操作模式要求在反应器内催化剂的特殊排列，以提供较大的蒸馏所需的空柱。最后，为满足蒸馏过程所需的基本温度要求，在反应器内必须形成温度梯度，即在反应器底部的高温和顶部的低温。反应器顶部和底部的温差可以很大，如前所述，高温会影响烷基化产物中异构体的分布。现已发现，可通过如下方法解决上述问题在固定床反应器中，液相与气相向下顺流进行放热反应，而在上述固定床反应器之外分离存在的和在反应中生成的不同化合物。因此，本专利技术提供一种在固定床反应器中，于基本等温的条件下使二种或二种以上反应物进行放热反应的方法，其特征在于反应混合物中含有至少一种沸点比存在的其他化合物低的化合物，该化合物的量至少在其汽化过程中足够消耗上述放热反应所产生的热，而且上述反应器是在反应混合物的沸压下，在提供液相和气相向下顺流的条件下操作的，其中的气相主要含有汽化的上述至少一种具有最低沸点的化合物。在JournalofAmericanInstituteofChemicalEngineers，Vol.24，No.6，P.1087-11404，(1978年11月)中有这样的叙述可以在固定床反应器中出现的流动状态(液相和气相向下顺流，即在本专利技术方法中使用的反应器中)的性质主要取决于两相的流动速率。这种可以出现的两相流动状态的实例包括滴流，泡沫流和脉冲流。本专利技术方法的原理可以描述如下。通过重力自流过程，将如前所述的反应混合物加到上述基本垂直放置的固定床反应器中。将反应器内压力调节到相当于反应器内反应混合物的沸压值。当反应混合物与催化剂接触时，反应开始，由于反应器内的压力为上述反应混合物的沸腾压力，反应中产生的热会使反应混合物中的最低沸点组分汽化，而不会使温度升高。通过一步或几步分离从反应器底部流出物，即液相(其中含有所需的反应产物)和主要含有汽化的具有最低沸点的化合物的气相。可以通过上述分离回收上述具有最低沸点的化合物以及其他未反应的化合物，并且可以有利地作为新的进料混合物成份循环使用。本专利技术的方法不同于在常规操作的固定床反应器中进行的方法(其中液相与气相向下顺流)，其不同点在于，在本专利技术的方法中，气相或蒸汽相中含有从液相中汽化的组分。在液相中进行的多相催化方法中(如本专利技术的方法)，反应速率基本上与润湿的催化剂的量成比例，催化剂颗粒的润湿能力至少为0.8是较好的。对于平稳进行的反应来说，反应物进料混合物的温度和压力最好不要与反应器中的温度和压力相差太大。尽管反应混合物中具有最低沸点的化合物原则上可为任何适宜的化合物(如惰性化合物)，但一般优选该化合物为反应物中的一种，因为这样可以产生减少必须进行分离的流出物中化合物数量的优点。这种反应物含量至少等于生成反应产物所需的化学计算量与消耗放热反应所产生的热所需的量的和。由于上述反应的性质，反应物存在的浓度和转化程度等都影响放热反应所产生的热量，应根据每种方法的类型和/或方法的条件来分别计算消耗反应所产生的热所需的化合物的最少量。通过下述二种操作来说明本专利技术方法的多方面适用性。但是，不应认为本专利技术的范围限制于这两种操作中。可成功地应用本专利技术第一个工艺过程的是前面所述的烷基化芳族化合物的制备，其中使烯烃与芳族化合物进行反应(该芳族化合物的沸点比上述烯烃的低)，而且其中的固定床反应器含有金属硅酸盐催化剂。本专利技术的工艺过程能够使烷基化反应基本上“等温”的条件下进行成为可能。但已经观察到，在该方法中，反应器由顶部到底部的温度会有轻微的升高。不希望受任何理论的限制，可以相信，这种温度的升高与反应器内液相组成的变化有关。随着反应的进行，液相的组成逐渐从芳族化合物/烯烃化合物转变为较高沸点的烷基化合物及少量的低沸点芳族化合物(假设烯烃完全转化)。这种组成的变化在一定程度上反映在液相沸腾温度的升高上。可以通过增加反应物混合物中的过量芳族化合物在一定程度上抑制这种由于组成的变化而导致的温度升高。同时，大量过量的芳族化合物还可以提高反应的选择性，即减本文档来自技高网...

【技术保护点】
在基本等温的条件下，在固定床催化反应器中，使两种或两种以上的反应物之间进行放热反应的方法，其特征在于该反应混合物包括至少一种其沸点低于所含的其它化合物的化合物，所述化合物的含量为至少在其蒸发过程中足以消耗掉所述放热反应产生的热量，且在反应混合物的沸压下以这种方式操作反应器，以提供顺流向下的液相和气相，其中所述气相基本上包括汽化的所述至少一种沸点最低的化合物。

【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：太尼斯特劳，乔治文欧斯，安克吉茨那贝格，
申请(专利权)人：国际壳牌研究有限公司，
类型：发明
国别省市：NL[荷兰]