反应设备、反应设备控制系统及催化气相氧化反应方法技术方案

本发明专利技术的目的是提供一种多管反应设备和用于该设备的控制系统，该多管反应设备能够控制加热介质的温度变化、快速调节温度波动，由此适当地进行反应，特别地该设备和系统适用于催化气相氧化反应，例如在制备（甲基）丙烯酸等中应用。本发明专利技术是一种反应设备和用于控制该设备的方法，该反应设备包括：在壳体中具有多个反应管的多管反应器，在壳体中循环的加热介质；和在反应器外部的加热介质冷却设备，该反应设备包括：用于首次冷却采出到壳体外的加热介质的工艺；用于二次冷却首次冷却了的加热介质的工艺；和用于使二次冷却的加热介质和没有二次冷却的首次冷却的加热介质在壳体中循环的管线。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及多管反应设备及其控制系统，该多管反应设备能够控制加热介质的温度变化，快速调节温度波动，并且由此适当进行反应，特别地多管反应设备及其控制系统，该多管反应设备能够防止例如在催化气相氧化方法中，在从丙烷、丙烯或异丁烯制备(甲基)丙烯酸等中反应失控或催化剂较早劣化，以便长期高产率地稳定制备上述产品，该多管反应设备适用于催化气相氧化反应。
技术介绍
在催化气相氧化法制备化合物的情况中，例如在由丙烷、丙烯或异丁烯制备(甲基)丙烯酸等的情况中，通常使用多管反应设备(例如，参见JP-A-2004-26799)。常规多管反应器具有如下结构，其中多个填充有催化剂的反应管和多个折流板(baffle plate)布置在反应器壳体的内部，该折流板具有用于将导入反应器壳体内的加热介质散布到整个壳体内的开口。在控制多管反应器的操作时中，检测流入多管反应器内的加热介质的温度，以基于检测结果通常控制在壳体内加热介质的温度均一。作为用于控制加热介质温度均一的方法，通常采用的是一种方法，其中部分加热介质被采出到反应器的外部，冷却以使加热介质的温度在预定的测量点，例如加热介质循环泵的出口将是恒定的，然后返回反应器。此时，当冷却负荷设定为恒定时，需要控制加热介质的外部循环流动，而相反当外部循环流动设定为恒定时，应该控制加热介质的冷却负荷。然而，问题是易于发生反应失控，这是因为冷却不及时，并且当循环量低和改变外部循环量的情况下反应温度升高时，热点易于使催化剂劣化，因为催化气相氧化反应如上所述通常是放热量极大的反应。此外，当改变冷却负荷的情况下，通过下面的许多步骤进行控制。即，在热交换器中的冷却水量依照温度控制器的指示变化，这种变化传递到加热介质，加热介质再传递到加热介质循环泵，然后改变测量点的温度。由此，容易发生控制的时间延迟，因此容易发生超过设定温度的过调(overshoot)，过调中实际温度变化了。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供多管反应设备及其控制系统，该多管反应设备能够解决上述常规问题、控制加热介质的温度变化、快速调节温度波动并且适当进行反应，并且提供多管反应设备及其控制系统，在由丙烷、丙烯或异丁烯制备(甲基)丙烯酸等的情况下该多管反应设备适用于催化气相氧化反应。为了完成上述目的，本专利技术提供下面的反应设备、反应设备控制系统和催化气相氧化反应方法。(1)一种反应设备，包括多管反应器，其包括壳体和多个配备在壳体中的反应管，该反应管填充有催化剂，并且其中加热介质在壳体中循环；和用于加热介质的冷却设备，冷却设备配备在反应器的外部，该反应设备的特征在于用于首次冷却采出到壳体外的至少部分加热介质的工艺；用于二次冷却部分首次冷却了的加热介质的工艺；和用于使二次冷却的加热介质和没有二次冷却的、余下部分的、首次冷却了的加热介质在壳体中循环的管线。(2)一种在上面(1)中的反应设备中的反应设备控制系统，该反应设备控制系统的特征在于基于在选自壳体侧上的加热介质温度和催化剂温度中的至少一点上的温度，通过调节二次冷却了的加热介质的流动和没有二次冷却的、余下部分的首次冷却了的加热介质的流动，来调节循环在壳体中的加热介质的温度。(3)根据上面(2)的反应设备控制系统，其特征在于在用于将至少部分首次冷却了的加热介质供应到二次冷却工艺的管线中配备流动控制阀，和在首次冷却了的加热介质(其是并接的(bypassed)而不供应到二次冷却工艺)的管线中配备流动控制阀，在调节壳体中的循环的加热介质的温度中，上述两种控制阀以相反的方向操作。(4)一种催化气相氧化反应方法，其特征在于使用根据上面(1)的反应设备并且通过根据上面(2)和(3)的反应设备控制系统，在该反应设备中进行催化气相氧化反应。(5)一种用于控制反应设备的系统，包括多管反应器，该反应器包括壳体和多个配备在壳体中的反应管，该反应管填充有催化剂，并且其中加热介质在壳体中循环；和用于加热介质的至少一种冷却设备，该冷却设备配备在反应器的外部，该用于控制反应设备的系统的特征在于在用于将至少部分已经采出到壳体外部的加热介质供应到用于加热介质的冷却设备的管线中配备流动控制阀，和在加热介质(其是并接的而不供应到用于加热介质的冷却设备)的管线中配备流动控制阀，使用该两种控制阀用于调节壳体中的循环的加热介质的温度。根据本专利技术的反应设备的本质是其特征在于将采出到壳体外部的加热介质一次冷却到参考温度，在于部分冷却到参考温度的加热介质进一步冷却(通过降低流动，以便易于控制温度)，并在于冷却到参考温度的加热介质与在良好温度控制些进一步冷却了的加热介质混合。使用该反应设备使得能够高精度的控制加热介质温度。在例如从丙烷、丙烯和异丁烯制备(甲基)丙烯酸的情况下，所需温度控制的必要精度一般为0.2～1℃。在一步中用这种精度非常难以控制整体上循环的加热介质的温度。然而，根据本专利技术的设备能够用这种精度控制。附图说明图1显示本专利技术反应设备和用于控制加热介质温度的系统的实例。图2是在本专利技术中优选进行的加热介质流动控制的概念图。图3A和3B是通常进行的分割控制(split control)的概念图。图4显示实施例1中的操作数据。图5显示实施例2中的操作数据。图6显示实施例3中的操作数据。图7显示实施例4中的操作数据。附图中的标记和记号1表示壳体2表示循环泵3和4表示热交换器5表示温度控制器(TC)6表示A阀7表示B阀L1表示管道 L2表示排出管L3表示排出管L4表示用于循环流动的通路(path)L5表示用于循环流动的通路L6表示加热介质供应管L7表示管道具体实施方式将参考图1～3更详细说明本专利技术。然而，本专利技术的方式不限于附图所示。图1显示了根据本专利技术的反应设备的实例。在图1中，1表示多管反应器的壳体。在壳体中，多个填充有催化剂的反应管(图中省略了)通过下管板和上管板(图中省略了)固定以便在内部配备。在壳体的上端和下端配备有用于作为反应中的原料的气体的入口和出口通路(图中省略了)。在反应管中原料气体以向上或向下流动方向循环。原料气体的流动方向没有具体限制，但是优选向上流动。壳体1还配备有用于导入加热介质的管道L7。通过循环泵2增加了压力的加热介质通过管道L7导入壳体1。导入壳体1中的加热介质在其流动方向通过在壳体1内部安装的折流板改变下升高，同时加热介质与反应管的外表面接触以吸收反应热，然后通过配备在壳体1中的管道L1，加热介质返回循环泵2。吸收了反应热的部分加热介质从排出管L2采出，并通过热交换器3冷却(首次冷却)，该排出管配备在循环泵的上部。此后，以相应于A阀6和B阀7的操作，根据需要的任选比例，其分为用于循环的流动通路L4和L5，这将在下面描述，然后划分为用于循环的流动通路L5的加热介质通过热交换器4进一步冷却。如上所述形成两种温度不同的加热介质流(在高温下流动的加热介质，其仅仅经历了首次冷却，和在低温下的加热介质流，其经历了首次和二次冷却)并混合，以通过加热介质供应管L6再次吸入循环泵2中，以便导入壳体1中。两种温度不同的加热介质流动的流动通过A阀6(低温加热介质流动控制阀)和B阀7(高温加热介质流动控制阀)，其按照温度控制器(TC)5的指示操作。在控制中，优选调整A阀6和B阀7以便以相反的方向操作。也就是说，在温度控制器(TC本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种反应设备，包括：多管反应器，该多管反应器包括壳体和多个配备在壳体中并填充有催化剂的反应管，其中加热介质循环于壳体中；及配备于反应器外部的用于加热介质的冷却设备，该反应设备的特征在于包括：首次冷却至少部分采出到壳体外的加热介质的工艺；二次冷却部分首次冷却的加热介质的工艺；及使二次冷却的加热介质与未经二次冷却的首次冷却的加热介质的余下部分在壳体中循环的管线。

【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：金丸高志，矢田修平，神野公克，
申请(专利权)人：三菱化学株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]