烃氧化反应中的温度控制制造技术

本发明专利技术涉及一种在置于反应器中的催化剂上进行烃催化氧化反应的方法。本发明专利技术方法特征在于直接在催化氧化反应产物气流离开反应器反应区之后通过供入控温气流而将其冷却，其中该控温气流借助至少一种供入设备供入反应器下底和产物气流出口之间的区域中。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】烃氧化反应中的温度控制本专利技术涉及一种进行烃催化氧化反应的方法，尤其是由对应二醇制备 邻二氧代化合物，以及涉及一种在其出口区中包含温度调节设备的反应器。对包括气相催化氧化反应的方法而言，例如乙二醛的制备，由EP1169 119已知使用管束反应器。在这种情况下，将气体混合物引入其中置有催 化活性多金属氧化物固定床的反应管中。热交换介质回路通过围绕最高和 最低管板之间反应管的空间以提供和除去反应热。已知的热交换介质为在当前反应温度范围内呈液态的控温介质；特别 使用盐熔体。DE 1 923 048公开了通过在催化剂上氧化羟基化合物乙二醇来制备乙 二醛。提及的合适氧化催化剂为通过氧化铜锡合金、铜锡磷合金或铜磷合 金而得到的那些。该氧化在气相中通过使羟基化合物(例如在蒸发器中转化 成气相的乙二醇)与含氧气体(例如空气)在氧化催化剂存在下在高温下反应 而进行。在该反应条件下对反应参与物和产物呈惰性的稀释气体(如氮气、 二氧化碳、水蒸气或其它气体)可以加入气体混合物中。在由乙二醇制备乙二醛的情况下， 一般反应温度为300-450x:。已发现所述方法的缺点是所得乙二醛的收率比较低，基于所用乙二醇 的量为65-70%。尤其在下游管道和设备中可以是均相气相反应或非均相催化壁反应的副反应，可以是导致乙二醛收率损失的原因。这些非选择性氧化反应更大程度上在反应管中含乙二醛产物气流出口区中存在的高温下进行。US 5，840，932公开了一种通过在管束反应器中催化氧化、将由产物流 制备的冷却子流引入管下方区域中并将它与离开的产物流混合，通过直接冷却出口区中的产物流来制备环氧乙烷的方法。该引入通过未指定细节的喷嘴系统来进行。DE 27 37 894公开了在反应容器内制备马来酸酐中通过与冷却旋管中流动的冷却液进行热交换或通过与也可以是部分反应器循环气体、部分含 氧气体或部分产物流的冷却气体混合以降温来充分冷却产物气流。该冷却 气体可由设置在反应容器下部区域中(即在反应容器罩中)的呈喷洒设备形 式的气体分配系统引入。此文中，反应容器罩中这种气体分配系统的高空 间要求具有不利作用，其结果可能增加反应容器成本。已发现的其它问题 是在冷气流过的设备上可能发生冷凝和/或凝华作用。设备上相关的沉积物 可以与设备分离并夹带进入下游设备部件中。使用制备乙二醛的实例，尽管单乙二醇反应物具有高至几乎完全的转 化率，但是发现以所用单乙二醇计的乙二醛的收率是低的。具体而言，产 物气流中存在的高温引发乙二醛均相和/或非均相反应，这能导致紧随管束 反应器下游的管道和设备中有明显收率损失。因此，本专利技术的目的是提供一种在进行烃催化氧化反应中，尤其在由 对应二醇制备邻二氧代化合物，例如由单乙二醇反应物制备乙二醛中实现 提高收率的方法概念及对应设备，该目的由一种在置于反应器中的催化剂上进行烃催化氧化反应的方法 来实现，例如通过对应邻二醇与大气氧在置于管束反应器反应管中的催化 剂固定床上进行催化氧化脱氢反应而由该二醇制备邻二氧代化合物来实 现。该方法包括直接在氧化反应产物气流离开反应器反应区之后通过供入 控温气流将其冷却。直接在产物气流离开反应区之后对它的温度控制可在存在有在当前条 件下为热不稳定且通过控温气流冷却能稳定的产物的任意点处进行。该反 应区包括其中置有催化剂的反应器区，例如催化剂作为流化床或作为固定 床，尤其是置于管束反应器的反应管中。本专利技术方法参考管束反应器中邻二氧代化合物的制备进行描述。制备邻二氧代化合物的方法包括提供特别包含对应邻二醇的反应物混 合物。在通过单乙二醇催化氧化脱氢制备乙二醛的情况下，将单乙二醇在 合适的蒸发器中转化成气相。将气态单乙二醇与对在当前反应条件下的反 应参与物和对产物呈惰性的循环气体混合。该循环气体基本上可以包含氮气以及部分氧气、二氧化碳、 一氧化碳和水。例如> 该循环气体含有0-5体积％02， 0-10体积％(:02, 0-5体积。/。CO， 0-15体积％1120和对应剩余量的氮气。然而，也可以是其它组成的循环气体。邻二醇氧化脱氩所需 氧气可以通过将新鲜空气加入用邻二醇饱和的循环气体中而提供。氧气与乙二醇在进入管束反应器之前的摩尔比通常小于l,5mol氧气 /mol乙二醇。将以此方法制备的反应物气流引入管束反应器的反应器罩中并通入多 根包含催化剂固定床的反应管中。优选砩掺杂的铜催化剂，但也可以使用 金、钿、铑或钯掺杂的银催化剂，含铜的银催化剂或氧化钼基催化剂。催化氧化脱氢中产生的反应热通过围绕反应管的热交换介质(优选以 盐回路形式)和由蒸汽发生器和蒸汽过热器组成的系统除去。如此，除去的 反应热例如可用于产生工艺热。 一般来讲，所用管束反应器具有单区构型， 但也可以是具有多个连续排列反应区的多区构型，在每一区中可以通过独 立热交换回路建立不同温度。所用管束反应器进一步包括通常在两端终止于罩的柱形区。在该柱形 区中，多根反应管通常设置在最高和最低管板之间。柱形区的一般直径为 2.5-5m。具有这种直径的管束反应器通常具有1000-15 000根反应管，优选 2000-10 000才艮反应管。 一般来讲，反应管内径为20-70mm，优选40-60mm。 反应管的一般长度及因此反应器柱形区的长度为1.5-5m，优选2-3,5m。在乙二醛的制备中，已发现盐回路入口温度为360-390'C有利于在催 化剂上所用单乙二醇取得所需最大转化率。离开反应管的产物气流温度通 常为350-370X:。随后，离开管束反应器的产物气流可在循环气体同流换热器中冷却并在M的骤冷步骤中可以冷凝出基本上含有乙二醛以及副产 物(如甲醛、乙醇醛、甲酸和其它副产物)的可冷凝组分。然后进行其它后 处理步骤最终得到纯乙二醛。本专利技术方法i殳想在离开反应区的出口区中直接将产物气流降温。在管 束反应器的情况下，这是指反应管出口孔下方的反应器罩区，所以可以非 常显著地抑制产物不想要的副反应，该副反应是导致收率损失的另外原因。为此，本专利技术在反应器出口区中，通常在底罩中，在管束反应器情况 下尤其在最低管板和反应器出口之间区域内在紧邻反应管出口孔下方提供供入设备。本专利技术的供入设备能够供入通过与产物气流充分混合来降低温 度的控温气流。供入的控温气流可以是冷惰性气体，优选冷却循环气体的子流。供入的气流基于产物气流的体积比优选为1:20至8:10，尤其是1:10至1:5。为了以合适方式实现产物气流的充分冷却以抑制不想要的副反应，供 入的控温气流的温度通常为30-300。C，优选80-200'C,更优选80-120X:。 在产物气流的冷却中， 一体化热系统也应考虑用于循环气体预热，以使取 决于所用方法存在温度下限。使用制备乙二醛的实例，已发现30-60。C的 冷却是合适的，温度下限为大约300'C。在本专利技术方法中，将循环气体子流供入作为合适的控温气流。将产物 从催化氧化反应下游用于后处理步骤的循环气体中取出并在用反应物饱和 且与新鲜空气或反应空气混合之后在合适温度下再循环回该方法中。根据 本专利技术，将合适的子流从这种循环气体中转移并供入反应器下板和紧邻离 开反应区的出口孔下方的出口之间的区域中，在这里它与产物气流混合。根据本专利技术，控温气流可以径向或切向供入。径向意味着供入的控本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种在置于反应器中的催化剂上进行烃催化氧化反应的方法，其包括直接在氧化反应产物气流离开反应器反应区之后通过供入控温气流而将其冷却。

【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：G科彭赫费尔，JR冯瓦茨多夫，T克鲁格，T约翰，W坎特，
申请(专利权)人：巴斯夫欧洲公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]