生产丙烯腈的方法技术

本发明专利技术提供了通过丙烯的氨氧化生产丙烯腈的方法，该方法包括在流化床反应器中将含有丙烯、氨和分子氧的气体与高活性的氨氧化催化剂接触该催化剂被气体流化处于流化状态，其改进包括在下列条件下进行氨氧化反应；（ａ）将流化床反应器中的表面气体速度保持在１－１０ｍ／ｓ，在该操作条件下丙烯氨氧化反应的速度常数是２ｓ↑［－１］或更大，假设该反应是一级反应；（ｂ）在流化床反应器的上流侧保持流化固体物质的密度是１００千克／立方米或更大；和（ｃ）将提供给反应器的循环氨氧化催化剂的系统安装在流化床反应器的上流侧和下游侧之间。（*该技术在2017年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种在流化床反应器中通过丙烯的催化氨氧化生产丙烯腈的改进方法，该方法可以以高收率和低生产成本生产丙烯腈。利用丙烯的氨氧化合成丙烯腈的反应通常伴随着产生高热量。因此，通常采用使用流化床反应器的方法，该反应器有利于除去产生的热量。但是，使用该方法的常规技术往往会有下列问题由于在流化床中引起的颗粒的剧烈混合导致气体返混不可避免；由于不可避免的副反应的进行导致丙烯腈的产率降低，其中副反应是由于在流化床反应区中形成了气泡导致气体和催化剂之间的接触不充分而引起。尤其是通过使用高活性催化剂想达到高生产率时，不仅丙烯腈的产率明显降低，而且除去反应热很困难。结果反应温度不可能保持在所需范围，最后导致不能继续进行反应。此外，在高活性催化剂情况下，仅仅使用少量催化剂就足够了，这样催化剂床的体积很小。因此最佳的催化剂床的高度很低，因此催化剂床中难以保证除去反应热所需的冷却盘旋管的热转移表面积，返混的影响会变大。作为解决上述问题的方法，人们已知例如，在下列专利中提出的方法日本专利公告28491/1969，531/1973和38428/1983，和美国专利US3230246和US3783528。在这些方法中，障碍物如成形的金属制品，隔板，栅格，多孔板，水平板，管等被安装在催化剂床中以避免气泡聚集或增大，或者避免气体返混，因此改善了进料气体和催化剂之间的接触。但是，据本专利技术人目前所知，由于设置这种障碍物的结构很复杂，这些方法还没有使用；此外，它们似乎还有下列问题障碍物妨碍催化剂颗粒的混合，因此流化床失去了其有利的特征(例如，良好的温度可控制性，和均匀的催化剂床温度)；反应器中催化剂的分布随着空间和时间变化而变成不均匀，因此难以稳定和连续地进行操作。为了避免由气体的返混和形成气泡造成的接触效率的降低，日本专利公开144528/1978提出了通过使用具有约1.5-7.5米/秒的高气体速度的流化床达到高丙烯腈产率的方法。但是，即使用该方法，通过使用高活性催化剂似乎也不能满意地达到经济的高生产率。该方法中的一个特殊问题是，由于柱中的表观气体速度高，需要一个相当长的反应器以达到预定的反应速率。建造以工业规模使用的该反应器需要增加成本，而这是一个很大的经济负担。为了避免该问题，人们可以尝试将反应器做成盘绕形。但是，在该情况下，产生了如下的另一问题气体和催化剂在盘绕形管中循环运动，因此它们由于离心力相互分离，因此它们之间的接触效率降低。该问题在工业使用的大规模装置中是致命的缺陷。本专利技术的目的是解决现有技术中的上述问题和提供经济上有利的，该方法可以在使用流化床反应器的丙烯的气相催化氨氧化中最好地使用高活性催化剂，并且可以得到丙烯腈的高收率和高生产率。本专利技术人已经发现在氨氧化方法中明显地增加了通入的进料气体和催化剂之间的接触效果，因此当在具体的操作条件下进行氨氧化时可以达到上述目的。因此，本专利技术提供了通过丙烯的氨氧化，该方法包括在流化床反应器中将含有丙烯、氨和分子氧的气体与高活性的氨氧化催化剂接触(该催化剂是可以达到2s-1或更高的丙烯氨氧化反应速度常数的催化剂，假设该氨氧化反应是一级反应)，并且该催化剂被气体流化处于流化状态，其改进包括在下列条件下进行氨氧化反应(a)将流化床反应器中的表观气体速度保持在1-10m/s，在该操作条件下丙烯氨氧化反应的速度常数是2s-1或更大，假设该反应是一级反应；(b)在流化床反应器的上流侧保持流化固体物质的密度是100千克/立方米或更大；和(c)将提供给反应器的循环氨氧化催化剂的系统安装在流化床反应器的上流侧和下游侧之间，循环催化剂加入到反应器的位置应使得在加入位置之上区域存在的氨氧化催化剂与加入位置以下区域存在的氨氧化催化剂的重量比是2∶1至99∶1。根据本专利技术，可以从含有丙烯、氨和分子氧的气体通过使用高活性的氨氧化催化剂以高收率和高生产能力得到丙烯腈。而且，建造用于上述方法的反应器的成本低，因此可以经济地生产丙烯腈。在附图中，附图说明图1是能够进行本专利技术方法的装置的示意图；图2是能够进行本专利技术方法的另一装置的示意图；和图3还是能够进行本专利技术方法的另一装置的示意图。下面通过参考附图详细地说明本专利技术的优选实施方案。向装有含有高活性氨氧化催化剂的流化固体物质的流化床反应器1中，通过原料气进料管3(附图1-3)通入含有丙烯和氨的原料气或者含有丙烯、氨和分子氧的原料气体。除了上述的三个组分，原料气体中还可以含有其他目的组分或其他其中不可避免存在的组分。因此可以通入空气作为分子氧。在这种情况下，空气组分而不是氧，尤其是分子氮，在原料气体中共存。而且，这也是气体流加入原料气体中的通常方式。在示于图2的实施方案中，分子氧通过含氧分子气体通入管4通入流化床反应器1中。将流化床反应器1中的表观气体速度保持在1-10m/s，优选1-9m/s，更优选1-7m/s，在该条件下，当假设丙烯的氨氧化反应是一级反应时，反应的速度常数是2s-1或更大，优选3s-1或更大。本专利技术中当表观气体速度是在1-10m/s时，鼓泡基本上消失，气体返混程度小得可以忽略。因此气体和催化剂之间的接触非常好。反应的速度常数根据使用的催化剂活性、反应温度、通入反应器的气体组成、反应器中的表观气体速度、反应器结构等变化。在给定的反应条件下反应的速度常数可以通过丙烯在反应器的入口和出口处的浓度和接触时间测定。根据本专利技术的特征之一，在流化床反应器1的上流侧的区域保持流化固体物质(含氧高活性氨氧化催化剂2，和当需要时可以使用的其他固体)的密度是100千克/立方米或更大；优选150千克/立方米或更大，更优选200千克/立方米或更大。当该密度小于100千克/立方米时，在流化床反应器的上流侧的反应不能完全进行，以致需要增加反应器高度。因此这种低密度是不利的。在该类常规方法中，其中丙烯腈在具有高气体速度的流化状态下生产，反应器中流化固体物质的密度低。因此，即使使用高活性催化剂时所需要的接触时间往往也很长。为了达到所需的接触时间，不可避免地要求反应器相当长或者反应器尺寸相当大。这样导致增加了建造成本，因此经济上是不利的。为了解决该问题，在本专利技术中加速反应进程，同时在流化床反应器1的上流侧保持流化固体物质的密度是100千克/立方米或更大。流化床反应器通常是直立的。因此流化床反应器的上流侧指反应器的下部。而且，反应器中保持高密度区的位置通常低于反应器高度的1/2(反应器的高度指反应器上流侧的最低处的进气口位置至反应器下游侧的最高处的排气口位置之间的距离)。可以通过适当地选择反应器中的表观气体速度，装入反应器中的催化剂的数量，催化剂的粒径，催化剂颗粒密度，循环的催化剂被送回反应器中的位置，和含有丙烯、氨和分子氧的气体被通入反应器中的位置，将流化固体物质的密度调节至预定值。应该注意的是，流化固体物质的密度可以通过测定沿流化床反应器高度的两个不同点测量得到的压力之间的差值，然后除以这两点之间的距离得到。伴随着气流，流化固体物质被输送至反应器1的上部分，并且通过安装在反应器1顶部附近或者在反应器1外侧的催化剂分离器5从气流中分离。通常使用旋风分离器作为催化剂分离器5。如果需要，可以使用多管旋风分离器(在附图种没有显示)。将已经分离了高活性氨氧化催化剂(和其他流本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种通过丙烯的氨氧化生产丙烯腈的方法，该方法包括在流化床反应器中将含有丙烯、氨和分子氧的气体与高活性的氨氧化催化剂接触（该催化剂是可以达到２ｓ↑［－１］或更高的丙烯氨氧化反应速度常数的催化剂，假设该氨氧化反应是一级反应），该催化剂被气体流化处于流化状态，其改进包括在下列条件下进行氨氧化反应： （ａ）将流化床反应器中的表观气体速度保持在１－１０ｍ／ｓ，在该操作条件下丙烯氨氧化反应的速度常数是２ｓ↑［－１］或更大，假设该反应是一级反应； （ｂ）在流化床反应器的上流侧保持流化固体物质的密度是１００千克／立方米或更大；和 （ｃ）将提供给反应器的循环氨氧化催化剂的系统安装在流化床反应器的上流侧和下游侧之间，循环催化剂加入到反应器的位置应使得在加入位置之上区域存在的氨氧化催化剂与加入位置以下区域存在的氨氧化催化剂的重量比是２∶１至９９∶１。

【技术特征摘要】
JP 1996-11-6 294122/961.一种通过丙烯的氨氧化生产丙烯腈的方法，该方法包括在流化床反应器中将含有丙烯、氨和分子氧的气体与高活性的氨氧化催化剂接触(该催化剂是可以达到2s-1或更高的丙烯氨氧化反应速度常数的催化剂，假设该氨氧化反应是一级反应)，该催化剂被气体流化处于流化状态，其改进包括在下列条件下进行氨氧化反应(a)将流化床反应器中的表观气体速度保持在1-10m/s，在该操作条件下丙烯氨氧化反应的速度常数是2s-1或更大，假设该反应是一级反应；(b)在流化床反应器的上流侧保持流化固体物质的密度是100千克/立方米或更大；和(c)将提供给反应器的循环氨氧化催化剂的系统安装在流化床反应器的上流侧和下游侧之间，循环催化剂加入到反应器的位置应使得在加入位置之上区域存在的氨氧化催化剂与加入位置以下区域存在的氨氧化催化剂的重量比是2∶1至99∶1。2.根据权利要求1的方法，其中循...

【专利技术属性】
技术研发人员：中村敏雄，荒井八郎，稻叶秀之，山本弘，
申请(专利权)人：三夌丽阳株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]