使用多相催化剂固定床由烃经部分氧化生产气态环氧乙烷的方法和反应器，包括：-将气态乙烯、氧气、载气、和催化剂促进剂引入具有催化剂床的反应器，该催化剂床具有一定的长度使得在反应器出口和入口之间的所述催化剂床长度上的流出面积和流入面积的绝对比值差在催化剂床的任何地方小于或等于约1.3M；所述催化剂具有高于约80％的选择性；-通过所述壳内部至少一个冷却剂换热器循环热交换流体；所述换热器具有冷却剂流动横截面积与冷却表面积的比值小于1；-使所述气态乙烯、氧气、载气、和催化剂促进剂流过所述催化剂和所述反应器中的出口区；所述区设置成从催化剂床流到换热器的平均保留时间少于或等于4秒，以骤冷所述反应并产生气态环氧乙烷产物。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
当前，乙烯部分氧化生产环氧乙烷(EO)的反应器通常使用单个传统固定床管壳式换热器(FB)，其中催化反应在管中发生。由于重量和尺寸因素，这类反应器的制造已经达到工程和运输极限。传统设计中通常有8000-14000根管，管内部直径(Dt)可达2"并排布在直径(Ds)为6-9米(M)的壳直径中且管板(tube sheet)厚度接近I. O英尺到2. O英尺。考虑到不断改进的催化剂配方在这样的反应器的寿命内提高了 80%到95%的平均选择性，理论上可以使用具有更大Dt和Ds的反应器以提供更加经济、有利的工艺。需要对EO催化剂的效率超过80%的反应器结构作为可选平台，其具有较低的重量并提供较低的通过反应器的压降，因此由于与使用传统的FB反应器相比的较低的运行和资本成本，可以提供较高的资本投资回报。概述 在一个实施方式中，本公开涉及使用封闭在反应器壳内的固定床中的高效多相催化剂从烃的部分氧化生产烯化氧的反应器。所述反应器可以包括具有一定长度的壳和限定催化剂床形状的体积，所述催化剂床形状具有一定长度使得在出口和入口之间的催化剂床长度上的流出面积和流入面积的绝对比值差(ratio difference)在反应器床的任何地方小于或等于约I. 3M。催化剂床限定了选择性大于约80%的处理侧(process side),并且催化剂床具有小于壳长度的长度和限定其体积小于壳体积的宽度。所述反应器还包括固定床出口区，其配置成使气态产物从催化剂床流过换热器的平均保留时间少于或等于约4秒，以骤冷涉及烯化氧产物的不希望的副反应。所述反应器还包括至少一个在反应器内部的带有外表面和内表面的流体冷却剂封闭腔(enclosure)换热器。这种冷却剂封闭腔的外表面与催化剂床相接触。所述冷却剂封闭腔有用于热交换流体流经的入口和出口。所述冷却剂封闭腔还限定了冷却剂流动横截面积与冷却表面积之比远小于I的冷却表面积并且冷却剂侧的压力可以高于处理侧的压力。在另一个实施方式中，本公开涉及至少一种使用封闭在反应器壳内的固定床中的高效环氧乙烷催化剂由乙烯部分氧化生产环氧乙烷的方法。在一个实施方式中，所述方法可能包括将足量的气态乙烯、氧气、载气(ballast gas)，包括但不限于甲烷，惰性气体如N2, He、Ar和任意其它惰性气体，以及至少一种催化剂促进剂，例如，但不限于氧化氮、氯乙烯、氯乙烷、和其它，引入到反应器的入口中并且使乙烯、氧气、载气和促进剂流过环氧乙烷(EO)催化剂床，所述催化剂床提供对EO高于约80 %的选择性。所述反应器可以包括具有一定长度的壳和限定催化剂床形状的体积，所述催化剂床形状具有一定长度使得在出口和入口之间的催化剂床长度上的流出面积和流入面积的绝对比值差在反应器床的任何地方小于或者等于约I. 3M。本方法还包括使热交换流体在包含在反应器催化剂床内的冷却剂封闭腔中循环。冷却剂封闭腔限定了冷却剂侧，且所述冷却剂侧的压力可以大于处理侧。所述冷却剂封闭腔具有与催化剂床相接触的外表面和用于热交换流体通过其循环的入口和出口。通常，所述冷却剂封闭腔限定了冷却剂流动横截面积与冷却表面积之比远远小于I的冷却表面积。所述反应器还包括固定床出口区，其配置成使气态产物从催化剂床的出口流过换热器的平均保留时间少于或等于4秒，以骤冷涉及环氧乙烷产物的不希望的副反应。附图简要说明图I是根据至少一个实施方式的反应器示意图；图IA是图I中热交换流体封闭腔的横截面视图；图2A是对GHSV为56311/hr的低选择性催化剂的横向流的催化剂-在-壳侧反应器设计(XCSA)的评估；图2B是对GHSV为75251/hr的低选择性催化剂的横向流的催化剂-在-壳侧反应器设计(XCSA)的评估；图2C是热交换面积和催化剂体积之比φ随XCSA反应器设计的反应器床长度的变化图，所述XCSA反应器设计具有多种冷却剂管直径和多种冷却剂温度，对低选择性催化剂 产生不同工作速率；图2D是热交换面积和催化剂体积之比φ随低选择性催化剂在不同GHSV值时XCSA反应器设计的反应器床长度的变化图；图2Ε是热交换面积和催化剂体积之比φ随XCSA反应器设计的反应器床长度的变化图，所述XCSA反应器设计具有多种冷却剂管直径和多种冷却剂温度，其对低选择性催化剂产生不同工作速率；图2F是热交换面积和催化剂体积的比值随XCSA反应器设计的反应器床长度的变化图，所述XCSA反应器设计具有多种冷却剂管直径和多种冷却剂温度，其对低选择性催化剂产生不同工作速率的；图2G是热交换面积和催化剂体积的比值随XCSA反应器设计的反应器床长度的变化图，所述XCSA反应器设计具有多种冷却剂管直径和多种冷却剂温度，其对低选择性催化剂产生不同工作速率；图2Η是与STR情形相比，对于低选择性催化剂的具有多种热交换面积对催化剂体积(或管ID)比值的可行的具有冷却剂管的XCSA设计的NPV节省随反应器床长度的变化图；图3Α是具有横向流的催化剂-在-壳侧反应器设计(XCSA)对高选择性催化剂在GHSV 为 66521/hr 的评估；图3B是具有横向流的催化剂-在-壳侧反应器设计(XCSA)对高选择性催化剂在GHSV 为 85001/hr 的评估；图3C是热交换面积和高选择性催化剂的催化剂体积之比φ随具有多种管直径的XCSA反应器设计的反应器床长度的变化图；图3D是热交换面积和高选择性催化剂的催化剂体积之比φ随具有不同的GHSV值的XCSA反应器设计的反应器床长度的变化图；图3Ε是热交换面积和催化剂体积之比值随XCSA反应器设计的反应器床长度的变化图，所述XCSA反应器设计对高选择性催化剂在不同冷却剂温度下产生不同工作速率；图3F是热交换面积和催化剂体积之比值随XCSA反应器设计的反应器床长度的变化图，所述XCSA反应器设计对高选择性催化剂在不同冷却剂温度下产生不同工作速率；图3G是对于高选择性催化剂和具有多种热交换面积对催化剂体积(或管的ID)比值，具有冷却剂管OD为O. 75"的可行的XCSA设计的NPV节省随床长度的变化图，与之相对照的是STR情形；图4是径向流反应器和锥形催化剂床反应器设计的示意图。图5A是与STR情形相比，对于低选择性催化剂的具有平行于冷却剂载体(CSA)流动的催化剂-在-壳侧径向流动设计的评估；图5B是与STR情形相比，对于低选择性催化剂的具有平行于冷却剂载体(CSA)流动的催化剂-在-壳侧径向流动设计的评估；图6A是与STR情形相比，对于高选择性催化剂的具有平行于冷却剂载体(CSA)流动的催化剂-在-壳侧径向流动设计的评估；图6B是与STR情形相比，对于高选择性催化剂的具有平行于冷却剂载体(CSA)流动的催化剂-在-壳侧径向流动设计的评估； 图7显示了 XCSA反应器设计和传统反应器设计对低选择性催化剂在不同的催化剂床孔隙率和密度范围内的性能比较；图8显示了 XCSA反应器设计和传统反应器设计对高选择性催化剂在不同的催化剂床孔隙率和密度范围内的性能比较；详细说明现在转到附图，其中相同的数字代表相同的结构，图I是具有壳封闭腔12的反应器10的示意图，所述壳罩12具有限定内部空间14的长度和宽度。所述壳是具有内表面16和外表面18，被隔离层20隔开的壁。虽然所述壳被示意性展示，但所属领域的技术人员本文档来自技高网...
【技术保护点】
【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：M·M·蒂尔托维德乔乔，C·察特，S·森，P·D·帕蒂尔，
申请(专利权)人：陶氏技术投资有限责任公司，
类型：
国别省市：
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