[發明專利]催化氣相氧化方法

無效

• 申請號: 00131724.5
• 申請日: 2000-08-31
• 公開（公告）號: CN1096878C
• 公開（公告）日: 2002-12-25
• 發明（設計）人: 西村武;森正勝;北浦正次;百百治;中村大介
• 申請（專利權）人: 株式會社日本觸媒
• 主分類號: B01J8/06
• 分類號: B01J8/06
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司
• 代理人: 吳大建,楊麗琴

本發明涉及一種催化氣相氧化方法，該方法適合于用循環裝置將載熱體引入反應器用于催化氣相氧化，其特征在于，載熱體冷卻并循環至反應器的加入，在設置有反應器載熱體循環系統的入口附近或者圍繞反應器的環形管道的出口端實現，被循環的載熱體的數量是規定的數量。

使用管殼式反應器的催化氣相氧化反應是常用于有效地除去反應中產生的熱量的手段。在本申請中，使用的管殼式反應器是在反應器的殼體上設置許多反應管。預先裝填催化劑的反應管被供入用于反應的原料氣，促使產生催化氣相氧化反應，同時，促使反應器殼體中能吸收反應熱量的載熱體循環并吸收反應產生的熱量。

然而，使用上述方法建造的管殼式反應器的催化氣相氧化反應，在管的原料入口端易于形成過熱點，結果使裝填在管中的催化劑被損壞，目標產物的選擇性會由于隨后過度放熱反應而降低。例如，在通過催化氣相氧化反應由丙烯制丙烯醛的例子中，從提高目標產物的產率的觀點來看，如何有效地除去反應熱量本身變成一個問題。

例如，US?3871445公開了一種設置用于熱交換介質循環的裝置的管殼式反應設備，該設備的特征在于在反應器的殼體上設置一個擋板，此外在一中間部分設置至少一環形導管，其目的在于至少導入或導出部分熱交換介質。由于擋板的設置，熱交換介質的橫向流率被保持在一固定值，熱量的轉移同樣被固定在擋板之間的空間。這種設備使用熱交換介質，使熱交換介質在反應器的內外循環。從反應器排出的熱交換介質通過設置在循環裝置上的冷卻裝置冷卻后加入反應器。

US4657741公開的管殼式反應設備有一與其相連接的用于循環載熱體的裝置，其還有許多循環裝置和它相連接。如說明書所述，其目的在于降低相關設備的建造費用和占地空間，同時能實現以高產率制備均勻而高質量的反應產物，預期通過使用一組泵保證載熱體完全均勻地流入和流出，并通過縮短最大進料距離使產量的需求顯著減少。

此外，專利公報US5821390公開了丙烯催化氣相氧化成丙烯醛的方法，同時通過使用管殼型反應器保持特定的選擇性和轉化率，該方法通過并流引導載熱體，同時在反應器內設置一個擋板，達到調整載熱體的流率，其結果是反應器中載熱體溫度增加2-10℃。根據該專利公開的方法，在管殼型反應器中，在升高的溫度下，使用具有催化活性的復合金屬氧化物，對丙烯進行催化氣相氧化制得丙烯醛，同時降低過熱點的溫度。

當加入反應器殼體側的用于除去反應熱的載熱體沒有充分地除去反應熱時，溫度在催化劑層過度地上升，增加了副反應，降低了產率，加快催化劑的損壞和導致失控反應的可能性不可否認。在這種情況下，減小反應管的直徑和增加其傳熱面積作為有效除去反應熱的方式會導致反應管數量的增加，從而提高了反應器的費用。

通過在反應產生的熱量和冷卻消耗的熱量之間的平衡來計算熱量平衡。即使在US3871445公開的設備，根據它的使用條件，也應該允許更有效地除去熱量。

US4657741公開的發明試圖提供一組循環泵，保證載熱體均勻循環。僅通過循環泵施加的壓力，就不容易得到內在均勻的混合物。因而，不容易實現以極好的熱交換比例除去熱量，除非用泵將載熱體加入反應器之前，被循環的載熱體有均勻的溫度分布。

從US5821390記載的實施例清楚地看出，在產生的熱量固定的情況下，不論載熱體是以逆流還是以并流導入反應器的殼體內，將載熱體的溫度上升限制在1℃所需要的泵的功率是完全相同的。

在反應管中產生的過熱點的溫度可能會導致象催化劑老化這樣的情況發生。特別地，在所有反應管中達到最高溫度的部分傾向于決定熱量除去的速率。結果是反應管中的熱量如何被均勻地除去以及降低過熱點的最大值作為一個問題出現。然而，現有技術中沒有一項技術能夠實現徹底地移走熱量。

由于要被除去的熱量取決于與之相聯系的產生的熱量，那么開發最有效地除去反應熱量的方法，同時不破壞固定設備在固定的反應條件下所得產物的產率的期望已經獲得廣泛認同。

由于研究在管殼型反應器中循環載熱體的有關方法，本發明人發現，當從反應器殼體中提取出的載熱體循環到循環裝置的特定地方時，已經進行熱交換的載熱體和從反應器殼體排出的載熱體被特別有效地混合。結果完成了本發明，也就是實現了上述的目的，如下所述。