[發明專利]流化床反應器生產芳腈的方法

有效

• 申請號: 201110369495.1
• 申請日: 2011-11-18
• 公開（公告）號: CN102531958A
• 公開（公告）日: 2012-07-04
• 發明（設計）人: 楊為民;顧龍勤;陳亮;曾煒;劉師前
• 申請（專利權）人: 中國石油化工股份有限公司;中國石油化工股份有限公司上海石油化工研究院
• 主分類號: C07C253/28
• 分類號: C07C253/28;C07C255/50;C07C255/51;C07D213/85;B01J8/24
• 代理公司: 上海東方易知識產權事務所 31121
• 代理人: 沈原

技術領域

本發明涉及一種氨氧化流化床反應器氨氧化生產芳腈的方法。

背景技術

芳腈，是一類由腈基與芳環直接相連的物質，其與芳環相連的腈基具有較高的反應活性，能夠通過發生水解、加成、聚合、加氫、鹵化等反應制得多種精細化工產品，廣泛用于農藥、醫藥、染料、食品添加劑及高分子單體等領域，是一類重要的精細化學中間體。

芳腈的生產主要有多種方法，但最簡單有效、最經濟的方法是采用相應的芳烴、氨和空氣進行直接氨氧化反應得到芳腈產品。芳烴或帶有取代基的芳烴在氣相與氨和氧氣的反應，我們稱之為芳烴的氣相氨氧化反應。對于此反應過程，其技術的關鍵之處有兩點：催化劑和選擇的反應工藝。

氣相氨氧化反應的反應主要包括固定床和流化床工藝。芳烴的氣相氨氧化反應是強放熱反應，反應過程中會產生大量的反應熱，因此，反應溫度的控制是其中的難點，以及綜合利用產生的反應熱量是生產的降耗節能，提高產品競爭力，產生經濟效益的關鍵點。眾所周知，對于列管式固定床反應器，提高反應熱的去除效率一直是需要解決的問題，而復雜的鹽浴系統會造成控制和檢維修的諸多不便。在催化劑床層中容易發生局部過熱，從而導致反應溫度控制困難，進而易于發生深度氧化等副反應，從而導致芳腈目標產物收率的降低以及催化劑的燒結失活等，并且反應熱很難利用。為此，采用流化床反應器是一種較好的解決方法，流化床反應器能夠使氣固相良好接觸，從而實現溫度分布均勻及有效的撤熱，在強放熱反應中能很好地控制反應溫度，進而可穩定地生產芳腈。在良好的控制方案前提下，有效綜合利用反應熱，使生產裝置節能降耗，提高經濟和社會效益。由于芳烴類物質氨氧化合成芳腈產品的反應過程和適用工藝類似，因此，其反應工藝形式具有通用性。

不少專利文獻如JP昭64-31731采用Mo/P/V為主要組分生產氰基吡嗪類產品、JP01275551開發了V/Cr/B/Mo為主要組分生產苯甲腈類產品、JP7615028開發了以V/Cr/B/P為主要組分的芳烴氨氧化催化劑，但這些專利大多采用固定床工藝為反應形式。其缺陷如前所述。

JP10120641公開了一種生產芳腈的流化床工藝，采用V/Mo為主要組分的多組分催化劑，通過氧氣和原料分段進氣，分段進氣口分別裝填不同組成的催化劑進行反應的方式生產2，6-二氯苯甲腈及苯甲腈類產品；US6429330、JP2001348370公開了采用流化床生產間苯二甲腈及3-氰基吡啶的方法，采用流化床氣相氨氧化工藝，V/Mo/Fe為主要組分的多組分催化劑，其中未反應的氨氣通過吸收器再生器回收進行循環；US5747411也公開了一種采用流化床生產鄰苯二甲腈的方法，采用載體浸漬負載V/Sb為主要組分的多組分催化劑。以上技術均沒有說明反應溫度控制及其反應熱的回收利用。

上述專利均采用流化床反應形式通過氨氧化生產芳腈，采用含V的多組分催化劑得到較高的產品收率。但是，其反應工藝中仍存在著一定缺陷如反應器撤熱管采用指形管而造成撤熱效果差，溫度控制不穩定等問題。此外，對于芳腈生產中強放熱的移除熱量方法和回收利用，并未給予詳細考慮，削減了生產工藝的經濟性。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是現有技術中氨氧化反應溫度難以控制，反應熱撤除效果差的問題，提供一種新的用于氨氧化流化床生產芳腈的方法。該方法具有溫度控制穩定，反應撤熱效率高且方便，還具有反應溫度控制自如，節能降耗，有利于提高產品收率的優點。

為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案如下：以C7～C8的芳烴及其衍生物、氨氣和氧氣為原料，其原料摩爾比為1∶1～15∶2～15，在反應溫度350～450℃，反應壓力0.005～0.1Mpa，反應負荷0.03～0.08WWH^-1的條件下，原料在流化床反應器內與含釩和鉻的催化劑接觸反應生成相應的芳腈，通過在流化床反應器內設置撤熱管，并分別通入以水、水蒸汽或有機溶劑為冷卻劑撤熱控制反應溫度，其中撤熱管型式采用U形管或直管。

上述技術方案中，C7～C8的芳烴及其衍生物選自甲苯、二甲苯、鹵代甲苯和雜環類甲基化合物，其反應產物為所對應的腈類。

上述技術方案中，冷卻劑為水、水蒸汽或有機溶劑，優選為水或水蒸汽。

上述技術方案中，撤熱管可采用單組單層或多層，或多組單層或多層，優選為單層雙組或雙層雙組。

上述技術方案中，撤熱管型式可為U形管和直管，優選為U形管。