用于烯烃氧化的圈管反应器制造技术

如丙烯之类的烃进行氧化的圈管反应器，该反应器至少有一个浸入传热介质（４２）中的反应管（１８）。传热介质（４２）最好是加水（５１）之类的加压液体（５１）。由对液体（５１）所加压力的变化使液体（５１）在氧化反应所需的温度沸腾。（*该技术在2012年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于烯烃直接氧化的反应器，特别是将丙烯直接氧化成氧化丙烯的等温圈管反应器。烯化氧(邻位环氧烷烃)，特别是氧化丙烯是广泛使用的化学原料。烯化氧与许多单体聚合生成的聚合物可用于涂料组合物和如聚氨酯泡沫之类的模塑制件的制造。它们也可与醇反应生成单烷基酯，在许多工业加工中用作溶剂。并可用作涡轮发动机合成润滑油的组分。在先有技术中有许多生产氧化丙烯的已知方法。其一称做氯醇法，是将氯与水进行反应生成次氯酸，次氯酸再与丙烯反应形成丙氯醇。丙氯醇再经脱卤化作用，便生成氧化丙烯。U.S.Nos 4，785，123和4，943，643(Pennington，转让与一共同受让人)公开了将气体鼓泡通过熔融的硝酸盐催化剂进行烯烃的气相氧化的方法。所用的盐是含有20-80(wt)%硝酸钠的钾盐和钠盐混合物。除催化剂外，熔融盐用作任何助催化剂的等温介质，并吸收放热的氧化反应产生的大量热。非催化的氧化反应也已有公开。U.S.No.5，117，011(Pennington等)公开了丙烯在等温和非催化条件下的氧化，其丙烯分压为约80至约300Psia，反应温度为约200至约350℃。丙烯的氧化放出大量的热，在气相氧化时，必须连续将热量从反应容器中除去以保持恒定的反应温度，如不能恰当地除去热量，反应温度会迅速上升，由于结焦或燃烧导致不希望有的副产物形成，热量的产生会足以引起超压，损坏反应器。从一气相反应除去热量是特别困难的，因为从气相将热量转移至固体(反应器壁)的效率极低。U.S.No.2，530，509(Cook)公开了将丙烯与氧在活塞式流动反应器中进行反应的方法，相对于反应气体所占的体积反应器的表面积很大。反应管中可用如陶瓷之类的固体填充以增加表面积。U.S.No.3，132，156(Lemon等)公开了一种进行丙烯氧化的反应容器，反应气体用机械搅拌或定向气流使之在反应容器中循环流动以达到基本上等温的条件。反应气体在反应器中的循环流动将会达到等温条件。但是从反应容器中转移出去的热是有限的，所以当达到均匀时通常有温度的升高。再者，反应器是由在化学上能耐反应气体的材料如不锈钢制造的，一般说来抗化学腐蚀的材料的特点是热容量很小。圈管反应器比批量反应器或连续搅拌的罐式反应器能达到更好的热转移，如Geddes在题为“圈管反应法(The Loop Reactor Process)”的文章中所公开的。当圈管反应器已经广泛用于将液体烯烃转变成固态颗粒(如Alleman在U.S.No.3，324，093中所公开)和在催化剂存在下乙烯的二聚合(如Carter在U.S.No.4，242，531中所公开)时，圈管反应器还没有用于烯烃(如丙烯)的气相直接氧化。因此，本专利技术的第一个目的是提供气相圈管反应器;本专利技术的第二个目的是提供使用气相圈管反应器直接氧化丙烯的方法。反应器的一个特征是，气体的氧化是在浸没于能保持等温反应的传热介质中的至少一个反应管中发生。对传热介质的压力进行调节即可控制反应的温度。本专利技术的反应器的一个优点是，其传热系数在约73.78×103焦尔数量级(70BTU/小时·平方英尺·°F)，这足够除去反应产生的1285.88×103焦尔(1220BTU/小时)的热。本专利技术的第二个优点是反应温度可以用调节气体速度和氧浓度来进一步进行控制。本专利技术还有一个优点是只有部分出口气从圈管中放出，其余的气体与新鲜进料气体合并进行循环。本专利技术提供了用于烃的气相氧化的反应器。所用的烃选自烯烃、烷烃以及它们的混合物和衍生物，反应器至少有一个反应管，反应管有第一和第二对映开口末端。反应器还有一等温调节每一反应管的温度的装置，有将含烃和氧的混合物输送至各反应管的一个开口端的入口，有接近各反应管相应开口端将部分混合物放出的出口，有将其余的气体混合物通过入口输送至各反应管的第一开口端的再循环装置。上述各目的、特征和优点以及其他，将下面的说明和附图得到更清楚的了解。附图说明图1是本专利技术气相圈管反应器的示意图。图2是在热传递介质中的一束反应管横截面图。图1示意说明用于烯烃氧化的圈管反应器10。所需要的气体混合物从入口12引入圈管反应器10，反应器适于用作广义定义为烯烃、烷烃和其衍生物的气体烃的氧化，它们一般含3-22个碳原子。当烃为直链分子时，其分子最好不多于5个碳原子，当使用环状化合物时，每分子最好不多于12个碳原子。反应物的实例包括丙烷、丙烯、异丁烷、丁烷、环己烷和它们的混合物。基于商品供应情况，优选的反应物是丙烯或丙烯和丙烷的混合物。氧的提供可以是纯氧或氧与其他气体的混合物。这种混合物是空气，其优选性是因为它是现成的。在商业社会中将优选纯氧以将痕量构份的污染减至最小。在丙烯氧化中，除了烃和氧外，最好有稀释剂的存在。当以高分压和高浓度提供丙烯时，热裂解可能使碳链断裂，稀释剂降低了丙烯的浓度以消除或将热裂解减至最小。适合的稀释剂有惰性气体如氮和氩或氧化反应的副产气体如乙醛、甲烷和二氧化碳的混合物。有高热容量和高热传导性的稀释剂是优选的，以帮助热的流通。最优选的稀释剂是作为氧化反应副产物的二氧化碳。在反应器中，进料气体最好包括约30至约85(Vol)%的丙烯、约1至约20(Vol)%的氧，其余是CO2或其他稀释剂。如以空气为氧源，在测定进料流的比率时要考虑空气中的氧/氮比。进一步优选，丙烯浓度为约40至约75(Vol)%，氧为约2至约17(Vol)%，其余之CO2。最优选的氧浓度为约5至约15(Vol)%。氧引发放热反应，因此最好以丙烯和二氧化碳混合物加入反应器。例如以50/50摩尔比的丙烯和二氧化碳混合物加入圈管反应器。只要反应器满装并且气体的压力和速度适合，所需量的氧即已加入进料中。进料气体流经入口12，于流管14进入U型管16。图1中的箭头系列即指反应器10中气体流的方向。反应气体从U型管16流入至少一个反应管18，各反应管18均有第一开口端20接受反应气体和第二相应的开口端22输送反应后的气体回到U型管16。反应管18是由对反应气体和有良好传热特性的反应产物在化学上是惰性的材料做成的。一种优选的材料是不锈钢，如304不锈钢。反应管可以是任何直径的，但最好是尽量减小直径以尽量增大相对于反应气体体积的管内壁表面积。管的厚度应足以避免加压破裂。反应器的压力范围为2758×103Pa(400Psig)，管的厚度应足以提供在该压力下的破裂安全限度。对于不锈钢来说，其壁厚超过约2.54mm(0.100英寸)，最好是约2.80mm(0.110英寸)至约3.81mm(0.150英寸)。不锈钢反应管的外径最好约12.7mm(0.5英寸)至约25.4mm(1英寸)。反应管的个数只由传热介质的热传导和反应器的大小来决定。在要求至少有一个管的同时，为了得到高流率和高产率也可以多至数千个管。反应管18可以按任何排列方式排列，如图2的横截面所示。各反应管通常形成两组毗连的管束第一管束24用以输送入口气体;第二管束26用以输送出口气体。管间的空隙28用以促进传热介质的流动。现在再参看图1，反应后的气体离开反应管18，于第二开口端22流入U型管16。U型管16的几何设计是适合于气体的很好混合以防止氧的局部聚集，氧的局部聚集可在反应器内形成热点，导致不希望的副产物本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种烃类气相氧化反应器，该烃类选自烯烃、烷烃和它们的衍生物，其特征在于：至少有一个具有第一开口端（２０）和相对的第二开口端（２２）的反应管（１８）；等温调节每一所说反应管（１８）内的温度的装置（４２）；输送含所说的烃和氧的混合物至各反应管（１８）的所说第一开口端（２０）的入口；排放部分所说混合物的出口（３２）；通过所说的第一开口端（２０）将混合物的其余部分循环至反应管（１８）的装置（３６）。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：MC富林顿，
申请(专利权)人：奥林公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]