[发明专利]带有纳米过滤和气体分离器的喷流回路反应器

说明书

本发明涉及用于液体与气体及任选存在的另一流体的连续均质催化反应的装置，其中所述装置包括至少一个具有外部液体环路的喷流回路反应器，所述外部液体环路由至少一个泵驱动，且其中所述装置具有至少一个膜分离单元，优选地保留均质催化剂，所述膜分离单元被配置在所述喷流回路反应器的外部液体环路中。

液体是大体上不能压缩的自由流动介质。气体是可压缩的自由流动介质。流体是液体或气体。就本发明而言，均质分布的液相和疏散地分布在其中的气相的两相混合物同样是流体。因为气体组分，这种流体在很小程度上可压缩。

就本发明而言，进料液体意指物质或物质的混合物，其在反应条件下以液体物质状态存在于设备中，且具有至少一种反应物。气体意指纯气体或气体混合物，所述气体混合物具有至少一种反应物及任选存在的一种惰性气体。具有两种反应物的气体的一个实例是由氢气和一氧化碳组成的合成气体，该合成气体例如被用于醛化反应中。

就本发明而言，喷流回路反应器是用于液体和至少一种其他流体的连续反应的装置，其中所述液体在压力之下经过喷嘴进入反应空间，沿着主流动方向流动经过该处，在位于与喷嘴相反的反应空间端部偏向，逆着主流动方向回流，并再次在主要流动方向上被加速，这样，在反应器空间内建立内部液体环路(回路)。第二流体被所述液体流夹带并沿着回路在途中反应。因此，所述液体用作驱动喷流介质。为向所述液体输入动能，为所述反应空间配备外部液体环路，在所述外部液体环路中，一些所述液体在所述反应空间外侧的环路中循环。在所述外部液体环路内，提供泵，其为液体流赋予必要的动能，用于在反应器内形成回路流。相应地，从所述外部环路向喷嘴进料。

以下文献对喷流回路反应器的技术做了良好的介绍：P.Zehner,M.Krause:“Bubble Columns”,Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry,Electronic Release,7th ed.,Chapter 4,Wiley-VCH,Weinheim[2005]。

在醛化反应(也被称为羰基合成反应)中，具有烯属双键的烃(烯类)与合成气体(氢和一氧化碳的气体混合物)反应，以形成醛和/或醇。

以下文献对醛化反应提供了基本的介绍：Falbe,Jürgen:New Syntheses with Carbon Monoxide.Springer Verlag 1980,Berlin,Heidelberg,New York und Pruett,Roy L.:Hydroformylation.Advances in Organometallic Chemistry Vol.17,pages 1-60,1979。

从以下文献可以得到烯烃的醛化反应的现状的良好综述：

B.Cornils,W.A.Herrmann,“Applied Homogeneous Catalysis with Organometallic Compounds”,Vol.1&2,VCH,Weinheim,New York,1996，和

R.Franke,D.Selent,A.“Applied Hydroformylation”,Chem.Rev.,2012,DOI:10.1021/cr3001803。

醛化反应用于生产高级乙醛。尤其是具有3至25个碳原子的高级醛例如被用作合成前体，用于生产羧酸，并作为添香剂(odourant)。工业上，它们常常通过催化氢化反应被转换成相应的醇，其用于生产增塑剂和洗涤剂。由于醛化反应产物的大规模工业生产的重要性，羰基合成反应在工业规模下进行。

在大规模工业醛化反应中，目前使用基于钴或铑的有机磷金属络合物催化剂。将催化剂均质地溶解在液体醛化反应混合物中。对于由醛化反应混合物分离出目标产物(醛)，所述均质的催化剂必须在温和的条件下与醛化反应混合物分离，因为所述络合物催化剂相对于状态的变化反应比较灵敏地，并可能丧失其活性。

传统上，通过蒸馏从醛化反应混合物分离催化剂。为了减少失活的风险及减少过程的能量消耗，近来已努力使用膜技术(纳米过滤)从醛化反应混合物分离出均质地溶解的催化剂。以下文献对膜技术做了详细的介绍：