[發明專利]一種兩段式可切換列管反應器及利用其進行醛氣相加氫制備醇的方法

有效

• 申請號: 201210547738.0
• 申請日: 2012-12-12
• 公開（公告）號: CN103055766A
• 公開（公告）日: 2013-04-24
• 發明（設計）人: 孫文龍;查志偉;白江;曹善健;華衛琦
• 申請（專利權）人: 煙臺萬華聚氨酯股份有限公司;寧波萬華聚氨酯有限公司
• 主分類號: B01J8/06
• 分類號: B01J8/06;B01J8/02;C07C29/141;C07C31/12
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技術領域

本發明涉及一種兩段式可切換列管反應器及利用其進行醛氣相加氫制備醇的方法。

背景技術

C2～C8醛氣相加氫制備C2～C8醇時，采用固定床氣相加氫反應器，相較于液相加氫反應器具有運行能耗低，催化劑使用壽命長等特點。

EP0008767公開了使用列管式反應器，采用還原后的CuO/ZnO進行C2～C8醛氣相加氫制備醇的工藝。當使用丙醛做原料時，可得到含有99.81wt％丙醇的產物。

DE4244273公開了在管式反應器中使用還原后的CuO-ZnO-Al₂O₃-Na₂O作為催化劑，催化正丁醛加氫，可得到含正丁醇99.8wt％的產物，產物中還含有低于0.05wt％的正丁醛未轉化。

上述兩篇專利介紹的均是使用一段式管式反應器工藝。但是并沒有涉及對催化劑進行切換使用。

CN101570469公開了氣態甲基丙烯醛使用含有3～8段Ni/Al₂O₃催化劑床層的固定床反應器制備異丁醇的方法。甲基丙烯醛的轉化率為100％，異丁醇的選擇性為96％。但是固定床中多段催化劑床層并沒有進行切換使用。

以往的醛氣相加氫反應器采用一段式單程列管反應器，氣態醛和氫氣自下而上通過催化劑床層，下層催化劑最先與原料中的雜質接觸，導致催化劑中毒失活，最初，反應主要集中在催化劑的下層，催化劑下層溫度相對于催化劑床層其它位置溫度高，更易導致下層催化劑因磨損、積碳、晶格增長等導致活性下降，而催化劑的上層因接觸的醛較少，只起到部分的催化作用，隨著反應時間的延長，反應逐漸向催化劑上層轉移。

理想狀況下，下層催化劑活性下降，上層催化劑可繼續發揮作用，直到催化劑整體活性及選擇性下降，導致醛轉化率和醇選擇性降低，不能滿足生產需要。但由于以下幾方面原因，實際的運行壽命大大低于預期。

(1)、單根列管較長，裝填時催化劑易粉碎，且松緊程度較難控制，造成實際運行時列管壓差不均勻，發生氣相原料的偏流，催化劑使用壽命會大幅下降。

(2)、單根列管較長，床層的總壓降增加，用于循環氫氣的壓縮機功率增加，容易造成催化劑破碎。

(3)、在催化劑使用初期，反應主要集中在下層催化劑，高溫產生的催化劑晶間增長、溫差及液體浸泡導致下層催化劑破碎粘結，長時間運行可造成列管壓差增大，上層催化劑無法參與反應，催化劑實際使用效率下降。

所以，實際運行時，上述一段式單程列管反應器普遍在反應主要集中在中層催化劑時，就因為醛轉化率或醇選擇性降低而不得不進行更換。運行壽命因處理醛的能力均受到影響，實際運行壽命明顯下降，運行期間副產物上升，能耗增加。

一段式單程列管反應器催化劑卸出時，上層催化劑因為很少參與反應，催化劑結構完整，仍具有較高的活性和選擇性。曾有對卸除催化劑進行篩選，而后補加新催化劑再裝回反應器進行還原的，但卸出過程中，催化劑損耗高，操作繁瑣，且效果不理想。

醛氣相加氫反應的反應熱是通過將換熱管浸泡在殼程冷凝液內，從而產生低壓蒸汽移除反應熱，如果將催化劑床層分成兩層以上，上層的催化劑參與反應少，反應放熱少，上層就無法維持相應的溫度，反應物料發生冷凝會導致催化劑損壞，維持該溫度就需要向殼程通入蒸汽，帶來消耗增加。

綜上，現有一段式單程列管反應器催化劑運行壽命較短，當催化劑催化效果變差，醛轉化率下降，醇選擇性下降，副產物增多時，必須將裝置停止運行，對催化劑進行篩選或者直接更換催化劑，操作繁瑣，增加成本，不利于長期連續工業化生產。

發明內容

本發明的目的在于提供一種兩段式可切換列管反應器，將該反應器應用于醛氣相加氫制備醇的工藝中，可在不額外增加運行成本的基礎上，實現催化劑使用壽命的延長，節省更換催化劑的繁瑣操作，實現長期連續工業化生產。

本發明采用如下技術方案：

本發明提供的一種兩段式可切換列管反應器，包括I段反應器、II段反應器、用于切換兩段反應器原料進料先后順序的反應物料系統閥門和管線、用于控制兩段反應器反應溫度的控溫系統閥門和管線。

本發明所述的反應物料系統閥門及管線連接的方式為：