[发明专利]氧化反应的装置及方法

说明书

本发明一般地涉及把含分子氧的气体加入反应器的装置，该反应器装有多相气相反应的固体催化剂，本发明还涉及把含分子氧的气体加入反应器的方法，该反应器装有多相气相反应的固体催化剂。

人们已经知道涉及含分子氧气体与多相气相反应的固体催化剂方法中的反应器及其使用。

人们也已经知道了涉及含分子氧的气体与多相气相反应的固体催化剂方法中的流化床反应器及其使用。

例如，EP-A-0685449公开了一种在流化床反应器中生产乙酸乙烯酯的方法，该方法包括将乙烯和乙酸通过一个或多个入口加入流化床反应器，把含氧的气体通过至少一个另外入口加入流化床反应器，含氧的气体、乙烯和乙酸在流化床反应器中汇合，同时与流化床催化剂材料接触，使乙烯、乙酸与氧反应，生成乙酸乙烯酯，再从流化床反应器回收乙酸乙烯酯。根据EP-A-0685449，氧可为纯氧或与如氮或二氧化碳之类惰性气体的混合物形式加入。由于氧和烃都在反应器中时才会混合，有催化剂时，它们相遇就立即发生反应，导致氧分压下降。因此，除了乙烯和乙酸反应剂之外，通过至少一个其他入口将含氧的气体加入到反应器的优点是，允许安全地使用明显高含量的氧气，而不用高投料量可燃性气体混合物。

EP-A-0546677还公开了一种在流化床反应区中把乙烷氧化成乙酸的方法。在EP-A-0546677描述的实施例中，乙烷与含有水、CO、CO₂、O₂、乙烯和乙烷的循环物流合并，合并的物流加入流化床反应器中。含有分子氧的气流和蒸汽分开地加入到流化床反应器中。热的氧化产物从反应器顶部排出。

本申请优先权日后公开的WO 01/03823涉及用于把氧注入流化床反应器中的喷雾器，该流化床反应器包括导入氧原料的导管、与把氧原料从导管送到喷雾器之外的导管相连的喷嘴，喷嘴包括喷孔和护罩，以及包住导管的绝缘材料(如陶瓷绝缘材料)，还有基本整个护罩长度的覆盖物。该装置可用于通过丙烷氨氧化作用生产丙烯腈。

使用涉及含分子氧的气体的多相气相反应流化床反应器，能使用高浓度氧的含分子氧的气体。这样高浓度的氧会出现安全隐患，例如如果供应管破裂，特别是反应器内的供应管破裂时，尤其危险。

把含分子氧的气体安全加入装有多相气相反应催化剂的反应器中所需要的装置并不局限于流化床反应器，这样的含分子氧的气体还可以加入到固定床反应器中。因此需要把含氧的气体安全加入装有多相气相反应的固体催化剂的反应器的装置。

根据本发明，提供了一种装有多相气相反应固体催化剂的反应器，往该反应器伸入至少一个含分子氧气体入口管，在该反应器中，所述入口管具有在所述反应器中用惰性流体包围大部分所述管的部件。

根据本发明，它还提供了一种把含分子氧的气体加入反应器的方法，该反应器装有多相气相反应的固体催化剂，在该方法中，所述含分子氧的气体通过至少一个伸到所述反应器中的入口管，加入到所述反应器中，所述入口管具有用惰性流体包围大部分所述管的部件。

在本发明的优选实施方案中，入口管还有阻止火焰、反应剂、产物、催化剂或其组合从反应器进入入口管的部件。

本发明为需要使用至少一个含分子氧气体的入口管提供一种解决办法，该入口管具有在所述反应器中用惰性流体包围大部分所述管的部件，还可有阻止火焰、反应剂、产物、催化剂或其组合从反应器进入入口管的部件。

惰性表示惰性流体对反应器中与含分子氧的气体和/或其他反应剂反应有充分的抗性。典型地，反应器中至少85％入口管被用惰性流体包围导管的部件包围。

在反应器中包围至少一个入口管大部分的惰性流体可以包括惰性气体，例如选自氮、二氧化碳、氦、氩、氖、氪及其混合物的气体。在提供的惰性流体中还可以有少量的不会出现任何危险的氧。

用于以惰性流体包围在反应器中的大部分入口管的部件，可以包括围绕反应器中一个或多个含分子氧气体入口管大部分的外部管，并备有惰性流体源。外部管还具有为入口管提供结构支撑的优点，因此它比其他方式的小，所以它的含分子氧气体投料量较少。这提高了安全性。另一个优点是外部管还为含分子氧气体的入口管提供隔热作用，从而减少了反应器中反应剂在入口管上凝结的可能性。外部管可与入口管同心，也可以是任何适当的形状，以围绕一个或多个入口管的大部分。优选地，入口管延伸到反应器中，只有其很小的长度超过用隋性流体围绕入口管的部件，例如仅足以达到适当的焊接。

可提供允许入口管不均匀膨胀的部件，以及用惰性流体包围管的部件。这样的不均匀膨胀部件可包括入口管中的弯管和/或盘管。