生产甲醛的设备和方法技术

公开了生产甲醛的设备。所述设备包括具有第一入口、第一出口和多个管子的冷却管式反应器区(8、108、208、308、408、508)，其中所述多个管子中每一个的第一末端与第一入口流体连通和第二末端与第一出口流体连通。所述多个管子包含通过氧化脱氢生产甲醛的第一催化剂。所述设备的特征在于它还包括预反应器区(7、107、207、307、407、507)。所述预反应器区(7、107、207、307、407、507)具有入口。所述预反应器区(7、107、207、307、407、507)具有与冷却管式反应器区(8、108、208、308、408、508)的第一入口流体连通的出口。构造所述预反应器区(7、107、207、307、407、507)以在应用中包含绝热催化剂床层。所述绝热催化剂床层包含通过催化氧化脱氢生产甲醛的第二催化剂。产甲醛的第二催化剂。产甲醛的第二催化剂。

【技术实现步骤摘要】
生产甲醛的设备和方法
[0001]本申请为分案申请，其母案申请的申请号为“201680072677.3”，申请日为2016年11月10日，专利技术名称为“生产甲醛的设备和方法”。


[0002]本专利技术涉及生产甲醛的设备和方法。更特别地，本专利技术涉及应用混合氧化物催化剂如FeMo催化剂通过催化氧化脱氢生产甲醛的设备和方法。更特别但不排它地，本专利技术涉及应用混合氧化物催化剂如FeMo催化剂通过使甲醇催化氧化脱氢生产甲醛的设备和方法。

技术介绍

[0003]甲醛可以由甲醇催化氧化脱氢生产。实施这种生产的方法例如可由WO9632189或US2504402已知。所述催化剂通常包括钼和铁的氧化物。也可以应用银或铜催化剂通过甲醇混合催化氧化脱氢和催化脱氢来生产甲醛。本专利技术涉及应用混合氧化物催化剂通过催化氧化脱氢生产甲醛。在混合氧化物催化剂作用下由甲醇形成甲醛的反应是放热的。所述反应可以在等温反应器(通常为管式反应器)中实施，其中通过传热流体脱除反应热。应理解所谓的“等温”反应器通常是假等温，因为尽管提供冷却来脱除反应热，但温度仍沿反应器长度发生变化。这种反应器也可以称为“冷却”反应器。所述反应也可以在绝热反应器中实施，其中不脱除热，反应器内容物的温度在其流过反应器的过程中增加。不管应用那一类型的反应器，催化剂都会随时间老化、效果变差和需要更换。更换管式反应器中的催化剂可能需要花4
‑
5天时间，在这段时间内反应器停车和收益受到损失。
[0004]目前在混合氧化物催化剂作用下生产甲醛的大多数工业装置均以等温管式反应器为基础。等温管式反应器通常进料高达11vol％的甲醇。高于此水平，氧短缺可能会导致催化剂过早老化。管式反应器可以串联排布，与单个反应器相比这可以应用更高的甲醇进料。
[0005]在等温管式反应器下游也可以添加绝热“后反应器”。这种绝热反应器的目的是通过补偿等温管式反应器中催化剂的低效率而增加甲醇转化率。
[0006]本专利技术的优选实施方案意在克服一个或多个上述现有技术的缺点。具体地，本专利技术的优选实施方案意在提供改进的生产甲醛的设备和方法。

技术实现思路

[0007]按照本专利技术的第一方面，提供生产甲醛的设备，所述设备包括具有第一入口、第一出口和多个管子的冷却管式反应器区，所述多个管子中每一个的第一末端与第一入口流体连通和第二末端与第一出口流体连通，构造所述多个管子以在应用中包含通过催化氧化脱氢生产甲醛的第一催化剂，所述设备特征在于它还包括预反应器区，所述预反应器区具有入口和与冷却管式反应器区的第一入口流体连通的出口，构造所述预反应器区以在应用中包含含通过催化氧化脱氢生产甲醛的第二催化剂的绝热催化剂床层。
[0008]因此，本专利技术提供排布在冷却管式反应器区上游的绝热预反应器区。提供绝热预
反应器区是有利的，原因在于这可以明显更迅速地更换预反应器区中的催化剂。预反应器区中的催化剂床层优选为催化剂填料床，其可以在几小时内移除和更换。这比管式反应器管子中催化剂4
‑
5天的更换时间明显快得多。上游催化剂老化得更迅速。在现有技术的管式反应器中，在管子开始区附近催化剂的老化控制着催化剂的更换周期要求。在本专利技术中，预反应器区中的催化剂可以更频繁地改变，更换时间很短，和管式反应器区中的催化剂可以以更长的时间间隔进行更换。结果只是在更宽的时间间隔内需要长的停车时间更换管子中催化剂。预反应器区的存在也可能减少冷却管式反应器区的热载荷(即冷却管式反应器由反应产生的热需要在冷却管式反应器区的壳程移除)。因此本专利技术有利地使带有短管的冷却管式反应器区的现有装置升级以增加能力。本专利技术也可有利地允许冷却管式反应器区中更好的温度控制。在现有技术的反应器中，所需传热流体温度归因于在管子开始部分高反应速率产生的大量热量。但当预反应器区存在时，冷却管式反应器区中的初始反应速率可以降低，和可以更好地调节传热流体以适应沿管子整个长度的发热量。因为有能力更频繁地更换预反应器区中的催化剂，本专利技术还有利地增加了延长时间段(例如以年为基准)内的平均收率。在过去，催化剂装载需要的时间长度可能导致需在降低收率和停工成本之间作出平衡。在本专利技术中，冷却管式反应器区中的催化剂持续更长时间，和通过更迅速完成的更频繁改变可以保持预反应器区中的催化剂更新。因此减少了催化剂的整体老化和增加了延长时间段内的平均收率。本专利技术优选允许平均收率比现有技术系统增加高达0.5％，和在绝热预反应器区中重新装载催化剂后与不在所述点重新装载催化剂的现有技术系统相比增加高达2％。
[0009]冷却管式反应器区优选为传热流体冷却的管式反应器区。所述冷却管式反应器区优选还包括包围所述多个管子和具有至少一个第二入口和至少一个第二出口的壳体，和所述至少一个第二入口和至少一个第二出口用于在应用中使传热流体流过所述壳体。因此所述冷却管式反应器区可以为具有第一入口、第一出口和多个管子的管式反应器区，其中所述多个管子中每一个的第一末端与第一入口流体连通和第二末端与第一出口流体连通，构造所述多个管子以在应用中包含通过催化氧化脱氢生产甲醛的第一催化剂，所述冷却管式反应器区还包含包围所述管子的壳体，构造所述壳体以包含传热介质例如传热流体。可以构造所述冷却管式反应器区从而在应用中传热介质脱除管子中产生的热量。例如，所述壳体可以具有至少一个第二入口和至少一个第二出口,用于在应用中使传热流体流过壳体。优选地，所述管子包含第一催化剂。
[0010]构造所述预反应器区以在应用中包含绝热催化剂床层。所述预反应器区优选包含绝热催化剂床层。所述催化剂床层优选为含第二催化剂的填料床。所述催化剂床层优选为单个床层，即所述催化剂床层不是管式排布，而是沿流路延伸的催化剂填料床。在一些实施方案中，催化剂床层可以包含并联的少量(如2或3或4个)床层。但催化剂床层不是管式床层，和没有设施由催化剂床层内脱除热。因此据称所述催化剂床层为绝热催化剂床层。应理解相比于管式床层来说，催化剂床层的更换速度很重要。因此可以排布所述催化剂床层从而可以在不超过4小时、优选不超过3小时和更优选不超过2小时内进行更换。这可以通过单个填料床或并联的少量(如2或3或4个)床层来实现。
[0011]第二催化剂可以与第一催化剂相同或不同。第一和/或第二催化剂可以包含一种或多种催化剂的混合物或其规整排布如层状。这可能是有利的，原因在于其在反应器不同
部分提供了不同催化剂从而优化了性能。因此第一催化剂可以为单一催化剂或催化剂混合物。第二催化剂可以为单一催化剂或催化剂混合物。所述第一或第二催化剂可以与非活性组分如陶瓷环混合。所述第一和第二催化剂为通过催化氧化脱氢生产甲醛的催化剂。优选第一和/或第二催化剂为通过甲醇催化氧化脱氢生产甲醛的催化剂。优选所述催化剂为混合氧化物催化剂如FeMo催化剂。
[0012]优选预反应器区的催化剂床层的截面面积(即与主流动方向垂直的面积)与冷却管式反应器区的管子截面面积(即所有管子截面面积之和)基本相同。例如预反应器区的催化剂床层的截面面积可以为冷却管式反应器区的管子截面面积的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于生产甲醛的设备，所述设备包括具有第一入口、第一出口和多个管子的冷却管式反应器区，其中所述多个管子中每一个的第一末端与第一入口流体连通和第二末端与第一出口流体连通，构造所述多个管子以在应用中包含通过催化氧化脱氢生产甲醛的第一催化剂，所述设备的特征在于它还包括预反应器区，所述预反应器区具有入口和与冷却管式反应器区的第一入口流体连通的出口，构造所述预反应器区以在应用中包含含通过催化氧化脱氢生产甲醛的第二催化剂的绝热催化剂床层。2.权利要求1的设备，其中所述冷却管式反应器区还包括包围所述多个管子和具有至少一个第二入口和至少一个第二出口的壳体，所述至少一个第二入口和至少一个第二出口用于在应用中使传热流体流过所述壳体。3.权利要求1或2的设备，其中所述绝热催化剂床层为催化剂的填料床。4.前述权利要求任一项的设备，其中预反应器区的催化剂床层的截面面积为冷却管式反应器区的管式截面面积的50
‑
150％。5.前述权利要求任一项的设备，其中所述设备包括含预反应器区的预反应器和含冷却管式反应器区的冷却管式反应器。6.权利要求5的设备，其中所述设备包括连接至预反应器入口和出口的换热器，从而在应用中离开预反应器的气体用于加热进料至预反应器的气体。7.权利要求6的设备，其中所述设备还包括连接在换热器入口和出口之间的旁路阀，从而离开预反应器的部分或全部气体可以转向旁通过换热器。8.前述权利要求任一项的设备，其中所述设备包括连接至预反应器区出口的蒸汽发生器以产生蒸汽且冷却离开预反应器区的气体。9.从属于权利要求6或7的权利要求8的设备，其中所述蒸汽发生器连接至所述换热器的出口，从而流出预反应器的物流在应用中经过换热器流入蒸汽发生器。10.权利要求8的设备，其中所述蒸汽发生器直接连接至预反应器区的出口。11.权利要求10和从属于权利要求6或7的权利要求8的设备，其中所述蒸汽发生器的出口连接至换热器，从而流出预反应器的物流在应用中经过蒸发生器流入换热器。12.权利要求10的设备，其中蒸汽发生器的出口与冷却管式反应器直接相连。13.前述权利要求任一项的设备，其中所述设备包括连接至冷却反应器的第一入口的进一步进料入口，从而在应用中可以将甲醇在预反应器的出口与冷却管式反应器的第一入口之间加入。14.前述权利要求任一项的设备，其中所述设备配备有连接至冷却管式反应器的第一入口和第一出口的换热器，从而在应用中可以在流入和流出冷却管式反应器的物流间换热。15.从属于权利要求13的权利要求14...

【专利技术属性】
技术研发人员：J，
申请(专利权)人：庄信万丰股份有限公司，
类型：发明
国别省市：