[發明專利]堰式驟冷器和并入所述堰式驟冷器的工藝

有效

• 申請號: 201380050826.2
• 申請日: 2013-09-29
• 公開（公告）號: CN104718020A
• 公開（公告）日: 2015-06-17
• 發明（設計）人: M·M·特爾陶維德喬喬;H·白;T·U·盧比;V·E·麥克默里
• 申請（專利權）人: 陶氏環球技術有限公司
• 主分類號: B01J19/00
• 分類號: B01J19/00;B01J4/00;C07C17/00;F28C3/06;B01J10/00
• 代理公司: 北京泛華偉業知識產權代理有限公司 11280
• 代理人: 徐舒

技術領域

本發明涉及一種高效并且有效的堰式驟冷器，以及包含反應器和所述堰式驟冷器的設備。還提供并入所述堰式驟冷器的工藝。

背景技術

氫氟碳化合物(hydrofluorocarbon；HFC)產品廣泛用于許多應用中，包括冷藏、空氣調節、發泡體膨脹，并且用作氣溶膠產品(包括醫學氣溶膠裝置)的推進劑。盡管已經證明HFC比其所替換的氯氟碳化合物和氫氯氟碳化合物產品更具有氣候友好性，但現在已經發現其展現可觀的全球暖化潛能(global?warming?potential；GWP)。

尋找目前氟碳化合物產品的更可接受替代方案導致出現氫氟烯烴(hydrofluoroolefin；HFO)產品。相對于其前身，預期HFO對大氣施加較小影響，其表現形式為與HFC相比，對臭氧層的有害影響較小或無有害影響以及其GWP低得多。有利地，HFO還展現低可燃性和低毒性。

隨著HFO的環境、并且因此經濟重要性已經出現，也同樣出現了對在其生產中所利用的前驅體的需求。許多所需HFO化合物(例如2，3，3，3-四氟丙-1-烯或1，3，3，3-四氟丙-1-烯)可以典型地利用氯碳化合物或氯氟碳化合物的原料，并且確切地說，氯化丙烯來產生。

不幸的是，許多氯化丙烯可能具有有限的商業可獲得性，和/或可能僅在潛在地過分高成本的情況下可獲得，這至少部分地歸因于在其制造中典型地利用的常規工藝導致產生大量廢棄物和/或副產物的傾向。舉例來說，用于產生氯化丙烯的許多常規工藝僅需要限制性試劑的部分轉化，以使得所述限制性試劑的過度轉化導致產生大量副產物。在試圖通過用水或其它含水溶劑使反應驟冷以將轉化率限制為所需水準中可能產生過量廢棄物，因為在氯化過程中使用同一工藝可能導致產生價值比無水HCl低的大量含水HCl。用非水性溶劑使此類反應驟冷也可能是次優的，因為未經轉化的限制性試劑的任何量的反向混合或滯留時間增加不管在何種溶劑中均可能導致非所需轉化率水準和反應選擇性降低。

所產生的任何此類廢棄物和/或副產物不僅必須從最終產物中分離并棄置，并且也可能在進行此操作之前導致系統結垢。這些結果兩者均可能引入實質性費用，進一步限制其中不減少或消除此類廢棄物和/或副產物產生的工藝的商業潛能。此外，這些問題在工藝規模放大中加劇，以使得大規模工藝可能快速變得成本過高。

已經提出利用非水性溶劑的驟冷機制，但已經提出所述驟冷機制與不適用于生產氯化丙烯的許多工藝中的驟冷設計結合使用。也就是說，常規堰式或噴淋驟冷設計可以典型地導致一定量的反向混合發生，所述反向混合在使用這些驟冷設計的情形內是可接受的，但在高轉化率可能導致形成不可接受量的副產物的工藝中是不可接受的。另外，為了提供所需的冷卻量，能夠利用有機冷卻流體的常規驟冷機制典型地被設計成用于容納極高流動速率的工藝和/或驟冷流體。

因此，將需要提供產生適用于HFO合成的氯碳化合物前驅體的改良工藝。更確切地說，在不使轉化率非所需增加或反應選擇性降低的情況下使所產生廢棄物和/或副產物的量減少或以具有成本效益的方式管理所產生任何副產物和/或廢產物的改良方法將提供明顯的商業優勢。

發明內容

本文提供提供此類優勢的堰式驟冷器。更具體地說，堰式驟冷器利用非水性工藝流體作為驟冷流，以使得如在使用水或含水溶劑作為驟冷液體的情況下可見的含水酸性廢產物產生可以減少或消除。此外，堰式驟冷器并入有至少一或多種可以增強其操作的設計特征，例如通過提供減少的反應流出物反向混合、將堰式驟冷器內的堵塞減到最少或排除、降低與驟冷設備相關聯的任何泵的負載等。因此，可以實質上維持所需轉化率，可以將副產物形成減到最少和/或可以減少或消除結垢。除通過相較于較昂貴驟冷形式(例如噴淋驟冷)而利用堰式驟冷器來提供成本節約以外，通過將與廢棄物和/或副產物的分離和棄置相關聯的成本和/或從系統中清除阻塞物的工藝停工時間減到最少或完全避免來進一步提供節約。在一些實施例中，可以產生無水氯化氫，而非含水氯化氫。無水HCl可以改作他用，或甚至以比含水氯化氫可獲得的價格高的價格出售。