催化气相氧化方法技术

在催化气相氧化反应中，采用通过连接到反应器壳体的环形导管连接的循环装置的介质，把载热体循环到反应器壳体的管壳式反应器进行催化气相氧化的方法，其特征在于，使从反应器壳体中分离出的一部分载热体进行热交换，将热交换后的载热体导入循环装置入口侧处的载热体循环入口的附近或者导入反应器的出口侧处的环形导管处。将热交换后的载热体的流量设定为所述反应器壳体内载热体流量的２－４０体积％，将载热体在入口和出口处的温度差为１５－１５０℃。根据本发明专利技术，可以在反应管中均匀地降低过热点的温度，提高目标产品的产率，完成丙烯或异丁烯的催化气相氧化反应。（*该技术在2020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，该方法适合于用循环装置将载热体引入反应器用于催化气相氧化，其特征在于，载热体冷却并循环至反应器的加入，在设置有反应器载热体循环系统的入口附近或者围绕反应器的环形管道的出口端实现，被循环的载热体的数量是规定的数量。使用管壳式反应器的催化气相氧化反应是常用于有效地除去反应中产生的热量的手段。在本申请中，使用的管壳式反应器是在反应器的壳体上设置许多反应管。预先装填催化剂的反应管被供入用于反应的原料气，促使产生催化气相氧化反应，同时，促使反应器壳体中能吸收反应热量的载热体循环并吸收反应产生的热量。然而，使用上述方法建造的管壳式反应器的催化气相氧化反应，在管的原料入口端易于形成过热点，结果使装填在管中的催化剂被损坏，目标产物的选择性会由于随后过度放热反应而降低。例如，在通过催化气相氧化反应由丙烯制丙烯醛的例子中，从提高目标产物的产率的观点来看，如何有效地除去反应热量本身变成一个问题。例如，US 3871445公开了一种设置用于热交换介质循环的装置的管壳式反应设备，该设备的特征在于在反应器的壳体上设置一个挡板，此外在一中间部分设置至少一环形导管，其目的在于至少导入或导出部分热交换介质。由于挡板的设置，热交换介质的横向流率被保持在一固定值，热量的转移同样被固定在挡板之间的空间。这种设备使用热交换介质，使热交换介质在反应器的内外循环。从反应器排出的热交换介质通过设置在循环装置上的冷却装置冷却后加入反应器。US4657741公开的管壳式反应设备有一与其相连接的用于循环载热体的装置，其还有许多循环装置和它相连接。如说明书所述，其目的在于降低相关设备的建造费用和占地空间，同时能实现以高产率制备均匀而高质量的反应产物，预期通过使用一组泵保证载热体完全均匀地流入和流出，并通过缩短最大进料距离使产量的需求显著减少。此外，专利公报US5821390公开了丙烯催化气相氧化成丙烯醛的方法，同时通过使用管壳型反应器保持特定的选择性和转化率，该方法通过并流引导载热体，同时在反应器内设置一个挡板，达到调整载热体的流率，其结果是反应器中载热体温度增加2-10℃。根据该专利公开的方法，在管壳型反应器中，在升高的温度下，使用具有催化活性的复合金属氧化物，对丙烯进行催化气相氧化制得丙烯醛，同时降低过热点的温度。当加入反应器壳体侧的用于除去反应热的载热体没有充分地除去反应热时，温度在催化剂层过度地上升，增加了副反应，降低了产率，加快催化剂的损坏和导致失控反应的可能性不可否认。在这种情况下，减小反应管的直径和增加其传热面积作为有效除去反应热的方式会导致反应管数量的增加，从而提高了反应器的费用。通过在反应产生的热量和冷却消耗的热量之间的平衡来计算热量平衡。即使在US3871445公开的设备，根据它的使用条件，也应该允许更有效地除去热量。US4657741公开的专利技术试图提供一组循环泵，保证载热体均匀循环。仅通过循环泵施加的压力，就不容易得到内在均匀的混合物。因而，不容易实现以极好的热交换比例除去热量，除非用泵将载热体加入反应器之前，被循环的载热体有均匀的温度分布。从US5821390记载的实施例清楚地看出，在产生的热量固定的情况下，不论载热体是以逆流还是以并流导入反应器的壳体内，将载热体的温度上升限制在1℃所需要的泵的功率是完全相同的。在反应管中产生的过热点的温度可能会导致象催化剂老化这样的情况发生。特别地，在所有反应管中达到最高温度的部分倾向于决定热量除去的速率。结果是反应管中的热量如何被均匀地除去以及降低过热点的最大值作为一个问题出现。然而，现有技术中没有一项技术能够实现彻底地移走热量。由于要被除去的热量取决于与之相联系的产生的热量，那么开发最有效地除去反应热量的方法，同时不破坏固定设备在固定的反应条件下所得产物的产率的期望已经获得广泛认同。由于研究在管壳型反应器中循环载热体的有关方法，本专利技术人发现，当从反应器壳体中提取出的载热体循环到循环装置的特定地方时，已经进行热交换的载热体和从反应器壳体排出的载热体被特别有效地混合。结果完成了本专利技术，也就是实现了上述的目的，如下所述。在借助于管壳型反应器进行的催化气相氧化反应中，所述的反应器适于通过与环形导管相连接的循环装置的介质将载热体循环到反应器壳体，所述的环形导管又与反应器壳体相连接，本专利技术涉及催化气相氧化的方法，其特征在于从反应器壳体中抽出的部分载热体进行热交换，将热交换后的载热体加入在循环装置入口侧处的循环载热体入口的附近，或者加入到反应器出口侧处的环形导管，将热交换后的载热体流率设定为反应器壳体内载热体流率的2-40体积％，将热交换后的载热体和导入反应器壳体的载热体的温度差设定在15-150℃的范围。因为本专利技术能使在反应器内循环的载热体10a(附图说明图1所示)和已经冷却的载热体10b(图1所示)容易地混合，所以本专利技术能降低过热点温度，因此通过把已经冷却并准备循环至管壳型反应器的载热体送至循环装置的载热体循环系统的入口处面对的位置，或送至从管壳式反应器处提取载热体经过的环形导管，因而能使具有均匀热分布的载热体导入反应器壳体。下面通过对优选实施方案的描述，本专利技术上述目的以及其它目的、特征和优点将更清楚。图1是一个剖面图，粗略地说明用于本专利技术气相催化氧化反应的反应器。图2是一个侧视图，说明在环形导管上设置的孔。图3是一个剖面图，粗略地说明用于本专利技术气相催化氧化反应的另外一个实施方案的反应器。图4是一个部分剖面图，说明上管板和排气导管的排列。图5是一个剖面图，粗略地说明用于本专利技术气相催化氧化反应的又一个实施方案的反应器。图6是一个注释图，描述了实施例6所使用的反应器环形管道入口处温度分布测量的一个实例。在借助于管壳型反应器进行的催化气相氧化反应中，所述的反应器适于通过与环形导管相连接的循环装置的介质将载热体循环到反应器壳体，所述的环形导管又与反应器壳体相连接，本专利技术涉及气相催化氧化反应方法，其特征在于把从反应器壳体提取出的部分载热体进行热交换，并将热交换产生的载热体导入在循环装置入口侧处的载热体循环入口处的附近或反应器出口侧处的环形导管。已存在的方法包括，从反应器壳体中提取出部分载热体，冷却该载热体，然后将冷却的载热体送回反应器壳体。本专利技术的方法特征在于，将冷却的载热体导入在循环装置入口侧处的载热体循环系统入口的附近或反应器出口侧处的环形导管。因而可以确定由于冷却后的载热体和从反应器壳体中提取出的载热体能完全均匀地混合并导入反应器壳体，那么过热点温度的降低能很均匀地获得。现在，参照图1如下描述本专利技术气相催化氧化方法优选实施方案的实施方式。首先，在管壳型反应器的壳体1中，载热体10经设置在反应器壳体1外部四周上的环形导管11a导入，在反应器壳体1内循环，并经环形导管11b从反应器壳体1排出。在本专利技术中，在载热体10中，经环形导管形成的载热体出口12从反应器排出，经图中未示出的热交换器冷却，最后循环至反应器壳体的载热体用符号10b表示；通过环形导管后循环至循环装置而没有被外部的热交换器冷却的载热体用符号10a表示。在有关的图形中，载热体的流动用10、10a和10b表示。本专利技术的特征在于，经循环装置30的载热体循环入口31的附近把载热体10b导入反应器壳体1中。这里所用的术本文档来自技高网...

【技术保护点】
在催化气相氧化反应中，采用通过连接到反应器壳体的环形导管连接的循环装置的介质，把载热体循环到所述反应器壳体的管壳式反应器进行的催化气相氧化方法，其特征在于，使从所述反应器壳体中抽出的一部分所述载热体进行热交换，将所述的热交换后的载热体导入所述的循环装置入口侧处的载热体循环入口的附近或者导入所述反应器的出口侧处的环形导管处，将所述的热交换后的载热体的流量设定为所述反应器壳体内所述载热体流量的２－４０体积％，将所述的热交换后的载热体和所述的导入反应器壳体内的载热体的温度差为１５－１５０℃。

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：西村武，森正胜，北浦正次，百百治，中村大介，
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]