[發(fā)明專利]烴氧化反應(yīng)中的溫度控制

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200780022600.6
• 申請(qǐng)日: 2007-05-11
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN101472873A
• 公開(kāi)（公告）日: 2009-07-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: J·R·馮瓦茨多夫;G·科彭赫費(fèi)爾;W·坎特;T·克魯格;T·約翰
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 巴斯夫歐洲公司
• 主分類號(hào): C07C45/27
• 分類號(hào): C07C45/27;C07C45/38;B01J12/00
• 代理公司: 北京市中咨律師事務(wù)所
• 代理人: 劉金輝;黃革生

本發(fā)明涉及一種進(jìn)行烴催化氧化反應(yīng)的方法，尤其是由對(duì)應(yīng)二醇制備 鄰二氧代化合物，以及涉及一種在其出口區(qū)中包含溫度調(diào)節(jié)設(shè)備的反應(yīng)器。

對(duì)包括氣相催化氧化反應(yīng)的方法而言，例如乙二醛的制備，由EP?1?169 119已知使用管束反應(yīng)器。在這種情況下，將氣體混合物引入其中置有催 化活性多金屬氧化物固定床的反應(yīng)管中。熱交換介質(zhì)回路通過(guò)圍繞最高和 最低管板之間反應(yīng)管的空間以提供和除去反應(yīng)熱。

已知的熱交換介質(zhì)為在當(dāng)前反應(yīng)溫度范圍內(nèi)呈液態(tài)的控溫介質(zhì)；特別 使用鹽熔體。

DE?1?923?048公開(kāi)了通過(guò)在催化劑上氧化羥基化合物乙二醇來(lái)制備乙 二醛。提及的合適氧化催化劑為通過(guò)氧化銅錫合金、銅錫磷合金或銅磷合 金而得到的那些。該氧化在氣相中通過(guò)使羥基化合物(例如在蒸發(fā)器中轉(zhuǎn)化 成氣相的乙二醇)與含氧氣體(例如空氣)在氧化催化劑存在下在高溫下反應(yīng) 而進(jìn)行。在該反應(yīng)條件下對(duì)反應(yīng)參與物和產(chǎn)物呈惰性的稀釋氣體(如氮?dú)狻? 二氧化碳、水蒸氣或其它氣體)可以加入氣體混合物中。在由乙二醇制備乙 二醛的情況下，一般反應(yīng)溫度為300-450℃。

已發(fā)現(xiàn)所述方法的缺點(diǎn)是所得乙二醛的收率比較低，基于所用乙二醇 的量為65-70％。

尤其在下游管道和設(shè)備中可以是均相氣相反應(yīng)或非均相催化壁反應(yīng)的 副反應(yīng)，可以是導(dǎo)致乙二醛收率損失的原因。這些非選擇性氧化反應(yīng)更大 程度上在反應(yīng)管中含乙二醛產(chǎn)物氣流出口區(qū)中存在的高溫下進(jìn)行。

US?5,840,932公開(kāi)了一種通過(guò)在管束反應(yīng)器中催化氧化、將由產(chǎn)物流 制備的冷卻子流引入管下方區(qū)域中并將它與離開(kāi)的產(chǎn)物流混合，通過(guò)直接 冷卻出口區(qū)中的產(chǎn)物流來(lái)制備環(huán)氧乙烷的方法。該引入通過(guò)未指定細(xì)節(jié)的 噴嘴系統(tǒng)來(lái)進(jìn)行。

DE?27?37?894公開(kāi)了在反應(yīng)容器內(nèi)制備馬來(lái)酸酐中通過(guò)與冷卻旋管中 流動(dòng)的冷卻液進(jìn)行熱交換或通過(guò)與也可以是部分反應(yīng)器循環(huán)氣體、部分含 氧氣體或部分產(chǎn)物流的冷卻氣體混合以降溫來(lái)充分冷卻產(chǎn)物氣流。該冷卻 氣體可由設(shè)置在反應(yīng)容器下部區(qū)域中(即在反應(yīng)容器罩中)的呈噴灑設(shè)備形 式的氣體分配系統(tǒng)引入。此文中，反應(yīng)容器罩中這種氣體分配系統(tǒng)的高空 間要求具有不利作用，其結(jié)果可能增加反應(yīng)容器成本。已發(fā)現(xiàn)的其它問(wèn)題 是在冷氣流過(guò)的設(shè)備上可能發(fā)生冷凝和/或凝華作用。設(shè)備上相關(guān)的沉積物 可以與設(shè)備分離并夾帶進(jìn)入下游設(shè)備部件中。

使用制備乙二醛的實(shí)例，盡管單乙二醇反應(yīng)物具有高至幾乎完全的轉(zhuǎn) 化率，但是發(fā)現(xiàn)以所用單乙二醇計(jì)的乙二醛的收率是低的。具體而言，產(chǎn) 物氣流中存在的高溫引發(fā)乙二醛均相和/或非均相反應(yīng)，這能導(dǎo)致緊隨管束 反應(yīng)器下游的管道和設(shè)備中有明顯收率損失。

因此，本發(fā)明的目的是提供一種在進(jìn)行烴催化氧化反應(yīng)中，尤其在由 對(duì)應(yīng)二醇制備鄰二氧代化合物，例如由單乙二醇反應(yīng)物制備乙二醛中實(shí)現(xiàn) 提高收率的方法概念及對(duì)應(yīng)設(shè)備。

該目的由一種在置于反應(yīng)器中的催化劑上進(jìn)行烴催化氧化反應(yīng)的方法 來(lái)實(shí)現(xiàn)，例如通過(guò)對(duì)應(yīng)鄰二醇與大氣氧在置于管束反應(yīng)器反應(yīng)管中的催化 劑固定床上進(jìn)行催化氧化脫氫反應(yīng)而由該二醇制備鄰二氧代化合物來(lái)實(shí) 現(xiàn)。該方法包括直接在氧化反應(yīng)產(chǎn)物氣流離開(kāi)反應(yīng)器反應(yīng)區(qū)之后通過(guò)供入 控溫氣流將其冷卻。

直接在產(chǎn)物氣流離開(kāi)反應(yīng)區(qū)之后對(duì)它的溫度控制可在存在有在當(dāng)前條 件下為熱不穩(wěn)定且通過(guò)控溫氣流冷卻能穩(wěn)定的產(chǎn)物的任意點(diǎn)處進(jìn)行。該反 應(yīng)區(qū)包括其中置有催化劑的反應(yīng)器區(qū)，例如催化劑作為流化床或作為固定 床，尤其是置于管束反應(yīng)器的反應(yīng)管中。

本發(fā)明方法參考管束反應(yīng)器中鄰二氧代化合物的制備進(jìn)行描述。

制備鄰二氧代化合物的方法包括提供特別包含對(duì)應(yīng)鄰二醇的反應(yīng)物混 合物。在通過(guò)單乙二醇催化氧化脫氫制備乙二醛的情況下，將單乙二醇在 合適的蒸發(fā)器中轉(zhuǎn)化成氣相。將氣態(tài)單乙二醇與對(duì)在當(dāng)前反應(yīng)條件下的反 應(yīng)參與物和對(duì)產(chǎn)物呈惰性的循環(huán)氣體混合。該循環(huán)氣體基本上可以包含氮 氣以及部分氧氣、二氧化碳、一氧化碳和水。例如，該循環(huán)氣體含有0-5 體積％O₂，0-10體積％CO₂，0-5體積％CO，0-15體積％H₂O和對(duì)應(yīng)剩 余量的氮?dú)狻Ｈ欢部梢允瞧渌M成的循環(huán)氣體。鄰二醇氧化脫氫所需 氧氣可以通過(guò)將新鮮空氣加入用鄰二醇飽和的循環(huán)氣體中而提供。