[發明專利]制備環氧乙烷的反應器系統和方法

無效

• 申請號: 200680009358.4
• 申請日: 2006-03-20
• 公開（公告）號: CN101146604A
• 公開（公告）日: 2008-03-19
• 發明（設計）人: A·N·R·鮑斯;L·A·丘特;J·M·柯貝
• 申請（專利權）人: 國際殼牌研究有限公司
• 主分類號: B01J8/06
• 分類號: B01J8/06;B01J19/30;C07D301/10
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所
• 代理人: 龍傳紅

技術領域

本發明涉及反應器系統。本發明也涉及所述反應器系統在制備環氧乙烷及可由環氧乙烷衍生的化學品中的用途。

背景技術

環氧乙烷是用作制備化學品如乙二醇、乙二醇醚、乙醇胺和洗滌劑的原料的重要工業化學品。制備環氧乙烷的一種方法是通過乙烯的環氧化，即得到環氧乙烷的乙烯與氧的催化部分氧化?？梢允谷绱酥苽涞沫h氧乙烷與水、醇或胺反應以產生乙二醇、乙二醇醚或乙醇胺。

在乙烯環氧化中，使包含乙烯和氧的進料物流通過包含在反應區中的催化劑床層，所述反應區保持在一定反應條件下。相對大的反應熱使在合理操作速率下的絕熱操作變得不可能。盡管一些產生的熱量可作為顯熱離開反應區，但大多數熱量需要通過使用冷卻劑而脫除。由于環氧化及燃燒成二氧化碳和水的相對速率非常依賴于溫度，需要仔細控制催化劑的溫度。這種溫度依賴性以及相對大的反應熱可容易地導致失控反應。

商業乙烯環氧化反應器的形式通常為管殼式換熱器，其中使多個基本平行的細長的相對小直徑管子由催化劑顆粒填充以形成填料床，且其中殼內包含冷卻劑。不考慮使用的環氧化催化劑的類型，在商業操作中內管徑通常為20-40mm和每個反應器的管子數目可為數千的范圍例如至多12,000個。參考US專利4,921,681，該文獻在此引入作為參考。

采用在小直徑管中存在的催化劑床層，實際上消除了經過催化劑床層的軸向溫度梯度和熱點。采用此方式，仔細控制催化劑溫度和基本避免導致失控反應的條件。

大的管子數目和管子的小直徑造成幾個困難。商業反應器在它們的制造中較為昂貴。同樣，由催化劑顆粒填充管子是耗時的和應當在許多管子之間分布催化劑載荷以使得所有管子在流動條件下提供相同阻力。

如果可以在較小管子數目之間分布催化劑載荷而不危害反應器中催化劑床層的熱量和溫度控制，則是相當大的優點。

發明內容

本發明提供一種用于乙烯環氧化的反應器系統，所述反應器系統包含至少一個內管徑大于40mm的細長管，其中包含的是催化劑顆粒的催化劑床層，所述催化劑顆粒包含在載體上沉積的銀和促進劑組分，所述促進劑組分包含選自錸、鎢、鉬和鉻的元素。更優選地，內管徑是至少45mm。

本發明也提供一種用于乙烯環氧化的方法，所述方法包括在本發明的所述反應器系統中包含的所述催化劑床層存在下使乙烯與氧反應。

此外，本發明提供一種制備乙二醇、乙二醇醚或乙醇胺的方法，所述方法包括由本發明的乙烯環氧化方法獲得環氧乙烷和使所述環氧乙烷轉化成乙二醇、乙二醇醚或乙醇胺。

附圖說明

圖1給出了本發明的包含催化劑床層的細長管。

圖2給出了可用于本發明和具有中空圓柱體幾何構型的催化劑顆粒。

圖3是包含本發明某些新穎方面的環氧乙烷制備方法的示意圖。

具體實施方式

根據本發明提供反應器系統，所述反應器系統包含內管徑大于40mm、優選為至少45mm和典型地至多80mm的細長管，所述細長管的內管徑大于典型地具有20-40mm內管徑的通常應用的細長管。例如使內管徑從39mm增加到例如55mm將會使得當在應用相同床層深度情況下在管子之間分布相同的催化劑載荷時，管子的數目大約減半。使用更大的內管徑也允許在催化劑床層中使用更大的催化劑顆粒，這可降低通過催化劑床層的壓降。

包含數量低于150g/kg催化劑的銀和另外包含選自錸、鎢、鉬和鉻的促進劑組分的環氧化催化劑已經在工業上使用許多年。本發明的重要方面只是在工業化使用這么多年之后認識到這些催化劑可用于內管徑大于常規使用的反應器管而不危害催化劑床層的溫度和熱量控制。特別有利的是使用這種含有數量為至少150g/kg催化劑的銀的環氧化催化劑。