向泡罩塔反应器内注入氧气制造技术

本发明专利技术涉及液相氧化方法，其中将第一种含氧气体注入到含有能氧化的有机液体的泡罩塔反应器容器的下部。再将第二种含氧气体在一处或多处注入到反应器内，其中在所述的注入之前，液体基本上耗尽了其中的氧气。第一和第二含氧气体中的氧气用于氧化有机液体。（*该技术在2017年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及在泡罩塔反应器内基于空气进行的氧化反应。特别是本专利技术适用于改进产品的质量和反应器的性能特性，包括产品的收率，氧气利用和生产率，在这种反应中，直接将氧气注入反应器中。泡罩塔反应器(BCRs)由于其维护简单，以廉价的装置进行气体与液体反应、特别是有机化学的液相氧化反应的混合和反应而被广泛的用于化学工业中，在大部分(不是全部)的液相氧化作用中，在液体中发生同溶解的氧气进行氧化反应，而不是同气泡氧发生氧化反应。因此，氧气的溶解率通常在工艺中是第一要素。在它的最简单的形式中，作为用于液相氧化反应的BCR包括一个液体塔，向其底部注入反应气体例如空气或富氧空气(如含有高达40V％氧气的空气)。注入气体的浮力引起气泡使流体流向上。这种向上的气泡流吸引周围的液体向上。由于气泡的浮力向上流的液体量超过通过塔的净液体流。因此在有许多或大气泡存在的区域内的液体的上流必需通过在这种气泡稀少的区域内液体的下流来抵销。在这种方式中，形成的液体循环流型对于BCR的特定几何形状是唯一的。因为BCRs没有机械搅拌，注入反应物气体的作用是用于混合液体。大部分有机化合物的液相氧化作用是由自由基链机理发生。一般，该机理过程有四个步骤开始、增长、支化和终止。自由基的终止包括自由基的结合。由于二个基团在与氧反应之前相互反应，在终止反应中产生了高分子量的副产物。正常的终止反应如下1)2)在上述的反应中，ROO*是过氧化基，R*是烃基。在充足的氧存在下，ROO*基的浓度相对较高，二个ROO*基的反应以反应1占主导。然而，如果氧不充分，在反应器内的缺氧区域，二个基的反应以反应2成为主要的，这样就形成了不希望有的高分子量的副产物。另外，形成的这些副产物，复合将增加了终止率超过了增长率，因而降低了整个的反应率。高分子量的副产物一般带有颜色，从最后的产品中去除它非常困难。这样，即使这种不需要的副产物浓度很低也会使产品贬值。因此，消除反应2的自由基路径能使产品增值，在一些情况下，可以大大提高反应的选择性。在这种形式的反应器中，富含高达40％氧气的空气可被用于提高生产率。然而使用富氧空气可形成具有不希望的高反应率的反应器区域，并且常常形成不希望的超高温。的确，这常常是将空气输入反应器的一个问题。不利的是，这种高温可促使在这些区域生成副产物例如二氧化碳，并且降低诸如所希望的产品的收率和/或反应器的生产率。用BCRs的另一个问题，由于所形成的流型，气体在液体中的分布不是均匀的。而在有机化学的基于空气进行的氧化作用中，贫氧空气泡占有反应器的大部分。在这些泡和供给的空气和/或富集的空气泡之间的结合导致大泡羽状物的生成，上述的大泡羽状物是从其尺寸来说的，它们不能充分的传递氧气。因而，即使在废气流中出现氧，事实上，反应也是缺氧的。在实际中，由于不能进行充分的质量传递，仅仅提供大约80％的空气或富氧空气用于氧化作用。不利的是，剩余的氧收集在反应器的头部空间，并且可形成爆炸危险。在一些BCR系统中，供给空气或富氧空气反应的区域有意识的保持超过的温度，以保证在供给的气泡结合之前反应。这种操作的原因是为了促使氧化作用并且保持在废气流中的氧气浓度在爆炸极限以下。不利的是，在这种温度下操作同样可促使生成在这些区域内的例如二氧化碳这样的不希望的副产物，并且降低所希望产品的收率和/或反应器的生产率。我们应当注意术语“爆炸限”指的是氧气的浓度，在该浓度气流会产生爆炸。这种爆炸限随反应物和工艺条件的不同而不同，而对于本领域的技术人员说来是公知的。另外一些专业人员尝试通过破裂结合的气泡在反应器内以几个阶段重新分布气体进料，这样来提高氧气质量传递的表面积。重新分布的方法包括使用多孔塔盘和/或填料。这些选择的每一种都有一些缺点。例如，除了增加反应器的复杂性外，它们还增加了金属表面积，在大多数自由基反应中，由于不希望在金属表面促使自由基的重新结合，所以这是不希望的。同样，在反应器中附件的存在基本改变了循环模式并且实际上降低了反应器的生产率。因而，在本领域中需要提供一种简单的、比较充分的方法用于防止在BCRs中生成副产物。本专利技术的目的在于提供一种用于在泡罩塔反应器中进行液相氧化的方法，以降低生成副产物。本专利技术的另一个目的在于提供一种用于在泡罩塔反应器中进行液相氧化的方法，以降低生成副产物，同时保持或提高反应器的生产率。上述的和其它目的对于本领域的专业人员在阅读过这些公开的内容后是显而易见的，通过本专利技术的方法可以实现上述的目的，其一个方面是一种液相氧化方法，所述的方法包括a)提供一含有有机液体能进行氧化作用的反应器容器；b)注入第一种含氧气体进入所述容器的底部，使所述的第一种含氧气泡流向上通过所述容器，引起所述有机液体上流；和c)在所述的其中溶解的氧气不足的有机液体内的至少一处注入第二种含氧气体。本专利技术的另一个方面是用于进行液相氧化作用的设备，其中设备包括a)一含有有机液体能够进行氧化的反应器容器；b)一与反应器容器内部连接的第一注射器，用于注入第一含氧气体进入反应容器的通过所述反应容器的通道；和c)设置至少一个附加的注射器，在所述的溶解氧不足的有机液体内的至少一处加入第二种含氧气体进入所述反应器容器。在本文中使用的术语“底部”意指反应器容器的下部。从如下的参考的实施例和附图的描述中，本领域的专业人员可以清楚的了解本专利技术的其它目的，特征和优点。附图说明图1是通过模拟试验获得的从空气和氧气泡进入液体的氧气的质量传递(或溶解)率的比较图示。图2是本专利技术的一个实施例的断面主视图。图2a是本专利技术的一个实施例的断面俯视图。图3是本专利技术的一个实施例的断面主视图。图3a是本专利技术的一个实施例的断面俯视图。图4是本专利技术的一个实施例的断面主视图。图4a是本专利技术的一个实施例的断面俯视图。我们的模拟试验显示从氧气泡进入液体的氧气的质量传递比从空气泡或富氧空气泡进入液体的质量传递快一些，从图1中示出了我们模型预测的从气泡进入有机液体的氧气质量传递。在这个模型中，由纯氧气泡，富氧(氧气含量25％体积)空气泡或由空气(氧气含量21％体积)将同样的总氧气量加入到液体中，将从氧气泡的氧气质量传递率与从空气泡或富含达25％氧的空气泡的质量传递率进行比较，由于惰性氮的存在，在空气泡和富空气泡中的氧气浓度由于氧气被传递的气泡外部而降低了。相反，在氧气泡中的氧气浓度则保持恒定，则氧气传递率的任何减少仅仅是由于气泡减少引起的原有面积的降低。这个模型假定氧气，空气，富氧空气泡所有的在开始时是一样大小的，气泡没有结合，没有溶剂蒸发成为气泡。在实际中，溶剂蒸发给予质量传递的影响是显著的。另外，由于高浓度的氮气存在，空气和富氧空气泡会很大程度结合，它们持续从注入点直到它们逃逸的通过液体的上表面，并且这些气泡由于它们上升通过液体、净压力下降还会体积膨胀。例如通过适宜的的注射器设计，通常，注入氧气泡的大小可为1毫米。这种应用是显著的，在这些泡中的氧气溶解得那么快以至于它们几乎没有结合。相反，空气泡结合并且可生长达到5cm或更大。我们的模拟显示，用空气或富氧空气泡与纯氧比较，氧气质量传递率的范围小于全二个数量级。对于那些反应可通过氧气的质量传递率来限制，提高质量传递率同这些小氧气泡有关，而提高质量传递率可使化学反应率较高。本专利技术本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种液相氧化方法，所述方法包括：ａ）提供一含有机液体能进行氧化作用的反应器容器；ｂ）注入第一种含氧气体进入所述容器的底部，使所述的第一种含氧气泡流向上通过所述容器，引起所述有机液体上流；和ｃ）在至少一溶解氧气不足处注入第二种含氧 气体进入所述反应器。

【技术特征摘要】
US 1996-12-12 7666031.一种液相氧化方法，所述方法包括a)提供一含有机液体能进行氧化作用的反应器容器；b)注入第一种含氧气体进入所述容器的底部，使所述的第一种含氧气泡流向上通过所述容器，引起所述有机液体上流；和c)在至少一溶解氧气不足处注入第二种含氧气体进入所述反应器。2.按照权利要求1的方法，其特征在于所述的第一种含氧气体是空气。3.按照权利要求1的方法，其特征在于所述的第二种含氧气体是含有至少70％体积纯度的氧气。4.按照权利要求1的方法，其特征在于与没有将所述第二种含氧气体加入到反应器内的方法比较，提高了该氧化方法的收率。5.按照权利要求1的方法，其特征在于与没有将所述第二种含氧气体加入到反应器内的方法比较，增加了在反应器中氧气的利用。6.按照权利要求1的方法，其特征在于加入的所述第二种含氧气体的有效量以能降低所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：JP金斯莱，RW戴，LM利茨，
申请(专利权)人：普莱克斯技术有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]