CN112717839A - 一种流化反应装置及其用于间二甲苯氨氧化的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种流化反应装置及其用于间二甲苯氨氧化的方法，所述流化反应装置的反应器主体下侧内部自下向上依次设置有第一分布器和第二分布器，且第一分布器和第二分布器之间还设置有第三分布器；所述流化反应装置用于间二甲苯氨氧化的方法中，使空气分两股进料，与间二甲苯和氨气反应，可调节分布器区域内的温度，能够抑制局部产生的大量反应热，降低热点温度，减少间二甲苯的过氧化和其他副反应，从而提高间苯二甲腈的收率。

Description

一种流化反应装置及其用于间二甲苯氨氧化的方法
技术领域
本发明涉及流化反应装置技术领域，尤其涉及一种流化反应装置及其用于间二甲苯氨氧化的方法。
背景技术
百菌清是一种广谱、低毒、高效的除草剂，主要组分为四氯苯二甲腈，其中间苯二甲腈是制备百菌清的关键中间体，常用间二甲苯通过氨氧化的方法制备。间二甲苯氨氧化通常使用金属氧化物型催化剂，通过间二甲苯，空气和氨气在350～450℃，反应而得。其中空气是氧化性介质，间二甲苯与氨气具有还原性，因此需要分别通入，在催化剂上吸附后再进行反应。由于该反应是一个强放热反应，因此常使用流化床反应器，进行取热与控温。但是间二甲苯与空气和氨气的反应剧烈，使该过程中大量的间二甲苯被转化为一氧化碳和二氧化碳，氨气转化为氮气和氮氧化物，导致目的产品间苯二甲腈的收率长期低于77％；另外，当放大反应器时，间二甲苯氨氧化过程的热效应更加难以控制，使目的产品的收率呈现下降趋势。
CN204429253U公开了一种氨氧化流化床双级分布装置，包括流化床反应器本体，所述流化床反应器本体底部设置有氨气和间二甲苯汽化料进口、空气进口，所述氨气和间二甲苯汽化料进口以及空气进口上方设置有第一分布板，所述第一分布板上方3.6±0.5m处设置有第二分布板，但氨气和间二甲苯与空气集中接触，导致反应器本体内温度分布不均，易出现反应热点。
CN101954264B公开了一种合成间苯二甲腈的新型流化床反应器，反应器壳体内的下部设置空气进料口，空气进料口上方设置下分布器，下分布器上方设置有上分布器，上下分布器之间的距离800～1500mm；在上分布器上方设置冷却水管，在冷却水管部位的反应器壳体上设有催化剂进料口；在冷却水管上方设有与出料口相通的旋风分离器，但氨气和间二甲苯与空气集中接触，导致反应器本体内温度分布不均，易出现反应热点。
CN106431982B公开了一种防止间苯二甲腈结块的方法及装置，氨气和间二甲苯汽化后经汽化器进入流化床进行氨氧化反应，生成物经油冷器进入薄壁收料器进行冷却收料，间歇用水将产品冲入洗涤釜洗涤、离心、干燥，在产品干燥后通过绞龙输送机进入料仓，破碎后再经过采用单螺杆加料机加入造粒机，制成橄榄状颗粒，然后经振动筛装置筛分，间苯二甲腈干粉板块被破碎造粒，筛分后成为成品颗粒；间苯二甲腈颗粒通过振动筛出料包装，但未涉及降低间二甲苯氨氧化反应的剧烈程度，避免出现反应热点。
因此，有必要开发一种用于间二甲苯氨氧化方的反应装置，降低副产物的形成，抑制反应热点，具有广泛的应用前景。
发明内容
鉴于现有技术中存在的问题，本发明提供一种流化反应装置，所述流化反应装置的反应器主体下侧内部自下向上依次设置有第一分布器和第二分布器，且第一分布器和第二分布器之间还设置有第三分布器；用于间二甲苯氨氧化的方法中，使空气分两股进料，与间二甲苯和氨气反应，可调节分布器区域内的温度，能够抑制局部产生的大量反应热，降低热点温度，减少间二甲苯的过氧化和其他副反应，从而提高间苯二甲腈的收率。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
第一方面，本发明提供一种流化反应装置，所述流化反应装置包括反应器主体；所述反应器主体下侧内部自下向上依次设置有用于第一气体分布的第一分布器和第二分布器；在所述反应器主体内，第一分布器和第二分布器之间还设置有用于第二气体分布的第三分布器。
本发明中的流化反应装置，包括反应器主体，在反应器主体下侧内部自下而上设置有有用于第一气体分布的第一分布器和第二分布器，其中第一分布器与第二分布器用于分布同一种气体；在第一分布器和第二分布器之间还设置有用于第二气体分布的第三分布器；第一分布器分布的第一气体与第三分布器分布的第二气体接触，发生化学反应，另外，第二分布器开始分布第一气体，使得部分第三分布器分布的第二气体与第二分布器分布第一气体接触，发生化学反应，从而扩散发生反应的反应物气体，使得第二分布器上部的第一气体与第二气体反应，避免反应集中在第一分布器和第二分布器之间的情况，使得反应器主体内的整体平均温度更均匀，避免了反应热点的出现，减少副反应的发生。
优选地，所述第一分布器的直径低于反应器主体的直径。
本发明中第一分布器的直径可采用本领域技术人员所熟知的低于反应器主体的直径的大小，对此不做特殊限定。
优选地，所述第二分布器的直径低于反应器主体的直径。
本发明中第二分布器的直径可采用本领域技术人员所熟知的低于反应器主体的直径的大小，对此不做特殊限定。
优选地，所述第三分布器的直径低于反应器主体的直径。
本发明中第三分布器的直径可采用本领域技术人员所熟知的低于反应器主体的直径的大小，对此不做特殊限定。
优选地，所述流化反应装置还包括与第一分布器相连的第一进口。
优选地，所述第一进口设置于反应器主体的底部。
优选地，所述流化反应装置还包括与第二分布器相连的第二进口。
优选地，所述第二进口设置于反应器主体的下部一侧。
优选地，所述流化反应装置还包括与第三分布器相连的第三进口。
优选地，所述第三进口和第二分布器之间还设置有换热装置。
本发明中设置换热装置，可将在反应器主体内发生的放热反应产生的多余热量移走，从而保证反应器主体内的温度保持在最佳反应效果范围内。
本发明中第三进口和第二分布器之间还设置有换热装置，第三分布器设置于第一分布器和第二分布器之间，则第二气体从第三进口通入，从第三分布器分布至反应器主体内，需要在反应器主体内经过一段管道，在管道流通过程中，吸收反应器主体内部的热量，从而提高第二气体的温度，充分利用热量。
优选地，所述第二进口设置于换热装置的下部。
优选地，所述流化反应装置还包括第四进口。
优选地，所述第四进口设置于反应器主体的上部一侧。
优选地，所述流化反应装置还包括气体出口。
优选地，在所述反应器主体内设置有与气体出口相连的气固分离装置。
优选地，所述气固分离装置包括旋风分离器。
优选地，所述第二分布器的上沿与第三分布器的下沿间的距离是流化反应装置直径的10～50％，例如可以是10％、15％、20％、25％、30％、35％、40％、45％或50％等。
优选地，所述第三分布器的上沿与第一分布器的下沿间的距离是流化反应装置直径的0.05～2％，例如可以是0.05％、0.1％、0.15％、0.2％、0.4％、0.6％、0.8％、1％、1.2％、1.4％、1.6％、1.8％或2％等。
优选地，所述换热装置的上沿与气固分离装置的下沿间的距离是流化反应装置直径的0.05～5％，例如可以是0.05％、0.1％、0.5％、1％、1.4％、1.8％、2％、2.5％、3％、3.5％、4％、4.5％或5％等。
优选地，所述换热装置的高度是流化反应装置直径的0.3～2倍，例如可以是0.3倍、0.5倍、0.8倍、0.9倍、1倍、1.2倍、1.4倍、1.6倍、1.8倍或2倍等。
第二方面、本发明提供一种间二甲苯氨氧化的方法，所述方法采用第一方面所述的流化反应装置进行。
优选地，所述方法包括以下步骤：
(1)空气从第一分布器通入反应器主体中，预热反应器主体内的催化剂；
(2)含有间二甲苯和氨气的混合气体从第三分布器通入反应器主体中，与第一分布器通入的空气进行氨氧化反应；
(3)空气分别从第一分布器和第二分布器通入反应器主体中，与第三分布器通入的间二甲苯和氨气进行氨氧化反应。
间二甲苯、氨气和氧气反应生成间苯二甲腈，在该过程中间二甲苯被过氧化生成一氧化碳和二氧化碳，氨气转化为氮气和氮氧化物，同时还会生成副产物甲基苯甲腈和苯甲腈；本发明中间二甲苯氨氧化的方法采用第一方面所述的流化反应装置进行，在反应器主体内装填催化剂，加热后的空气从第一分布器通入反应器主体中，从而预热装填在反应主体内的催化剂；将含有间二甲苯和氨气的混合气体从第三分布器通入反应器主体中，从而与第一分布器通入的空气进行氨氧化反应，此时间二甲苯的氨氧化反应主要集中在第一分布器与第三分布器之间的区域内；打开第二分布器，使得空气分别从第一分布器和第二分布器通入反应器主体中，第二分布器分布的空气与部分间二甲苯和氨气进行氨氧化反应，从而扩散间二甲苯和氨气，扩大了反应区域，使得反应器主体内的整体平均温度更均匀，避免了反应热点的出现，减少了间二甲苯和氨气的过氧化，减少副反应的发生。
优选地，步骤(1)所述催化剂包括第一氧化物和第二氧化物。
优选地，所述第一氧化物包括氧化钒、氧化硼、氧化钡、氧化铬或氧化锶中的任意一种或至少两种的组合，其中典型但非限制性的组合为氧化钒和氧化硼的组合，氧化硼和氧化钡的组合，氧化铬和氧化锶的组合，氧化钒、氧化硼和氧化钡的组合等。
优选地，所述第二氧化物包括氧化硅和/或氧化铝。
优选地，所述第一氧化物在催化剂中的含量为25～95wt％，例如可以是25wt％、30wt％、35wt％、40wt％、45wt％、50wt％、55wt％、60wt％、65wt％、70wt％、75wt％、80wt％、85wt％、90wt％或95wt％等。
优选地，步骤(1)所述预热后，反应器主体内催化剂的温度为200～400℃，例如可以是200℃、220℃、240℃、260℃、280℃、300℃、320℃、340℃、360℃、380℃或400℃等。
优选地，在步骤(2)和步骤(3)之间，向换热装置中通入冷却介质。
本发明在换热装置中通入冷却介质，可将间二甲苯氨氧化反应释放出的多余热量移走，从而保证反应器主体内的温度保持在最佳反应效果范围内。
优选地，通入冷却介质控制反应器主体内催化剂的温度为380～450℃，例如可以是380℃、390℃、400℃、410℃、420℃、430℃、440℃或450℃等。
本发明中流化反应装置中催化剂处于流动的状态，在反应器主体内存在催化剂的区域是从反应器主体底部至覆盖换热装置三分之一至三分之二的部分。
优选地，步骤(2)所述混合气体中间二甲苯和氨气的摩尔比为1:(3～9)，例如可以是1:3、1:3.5、1:4、1:4.5、1:5、1:5.5、1:6、1:6.5、1:7、1:7.5、1:8、1:8.5或1:9等。
优选地，所述混合气体中间二甲苯的空速为0.1～2kg/(kg cat·h)，例如可以是0.1kg/(kg cat·h)、0.2kg/(kg cat·h)、0.4kg/(kg cat·h)、0.6kg/(kg cat·h)、0.8kg/(kg cat·h)、1kg/(kg cat·h)、1.2kg/(kg cat·h)、1.4kg/(kg cat·h)、1.6kg/(kg cat·h)、1.8kg/(kg cat·h)或2kg/(kg cat·h)等。
优选地，步骤(3)所述第一分布器与第二分布器通入的空气总量与氨气的体积比为(3～9):1，例如可以是3:1、3.5:1、4:1、4.5:1、5:1、5.5:1、6:1、6.5:1、7:1、7.5:1、8:1、8.5:1或9:1等。
优选地，所述第二分布器的空气流量是第一分布器的空气流量的1～20倍，例如可以是1倍、2倍、4倍、6倍、8倍、10倍、12倍、14倍、16倍、18倍或20倍。
优选地，所述第二分布器通入的空气控制第二分布器与第一分布器区域内的催化剂温度≤450℃，例如可以是380℃、390℃、400℃、410℃、420℃、430℃、440℃或450℃等。
本发明在第一方面所述的流化反应装置中进行间二甲苯氨氧化的方法包括以下步骤：
(1’)从第四进口处向反应器主体内填充催化剂；
(2’)空气从第一分布器通入反应器主体中，预热反应器主体内的催化剂至200～400℃；
(3’)含有间二甲苯和氨气的混合气体从第三分布器通入反应器主体中，其中混合气体中间二甲苯和氨气的摩尔比为1:(3～9)，间二甲苯的空速为0.1～2kg/(kg cat·h)，与第一分布器通入的空气进行氨氧化反应；
(4’)向换热装置中通入冷却介质，控制反应器主体内的催化剂的温度为380～450℃；
(5’)打开第二分布器，空气分别从第一分布器和第二分布器通入反应器主体中，第二分布器的空气流量是第一分布器的空气流量的1～20倍，与第三分布器通入的间二甲苯和氨气进行氨氧化反应，第一分布器与第二分布器通入的空气总量与氨气的体积比为(3～9):1，控制第二分布器与第一分布器区域内的催化剂温度≤450℃；
(6’)间二甲苯氨氧化后的反应产物经旋风分离器从气体出口出反应器主体；
(7’)伴随着反应产物进入反应器主体上部的催化剂，通过旋风分离器返回至换热装置的上沿，继续参加间二甲苯氨氧化。
与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：
(1)本发明提供的流化反应装置及其用于间二甲苯氨氧化的方法，通过将空气分两股进料，降低了分布器区的热点温度，有效抑制了间二甲苯过氧化变为二氧化碳过程，间苯二甲腈的摩尔收率≥78％，提高了经济效益；
(2)本发明提供的流化反应装置及其用于间二甲苯氨氧化的方法，通过将空气分两股进料，降低了分布器区的热点温度，减少了氨气的消耗，提高了氨气的利用率；
(3)本发明提供的流化反应装置及其用于间二甲苯氨氧化的方法，通过将空气分两股进料，降低了分布器区的热点温度，抑制了间二甲苯脱烷基反应，使得间苯二甲腈中的副产物减少，甲基苯甲腈和苯甲腈的总摩尔收率≤0.5％，大幅度节省了分离纯化成本；
(4)本发明提供的流化反应装置及其用于间二甲苯氨氧化的方法，通过将空气分两股进料，使得流化反应装置内的整体平均温度更均匀，抑制了催化剂的热崩效应，减少催化剂的损耗。
附图说明
图1是本发明实施例1中流化反应装置的示意图。
图中：1-反应器主体；2-第一进口；3-第二进口；4-第三进口；5-第一分布器；6-第二分布器；7-第三分布器；8-换热装置；9-第四进口；10-气固分离装置；11-气体出口。
具体实施方式
下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
下面对本发明进一步详细说明。但下述的实例仅仅是本发明的简易例子，并不代表或限制本发明的权利保护范围，本发明的保护范围以权利要求书为准。
一、实施例
本发明提供一种流化反应装置，所述流化反应装置包括反应器主体，在反应器主体下侧内部自下向上依次设置有用于第一气体分布的第一分布器和第二分布器，第一分布器和第二分布器之间设置有用于第二气体分布的第三分布器；第一进口设置于反应器主体的底部且与第一分布器相连，第二进口设置于反应器主体的下部一侧且与第二分布器相连，反应器主体设置有第三进口且与第三分布器相连，第四进口设置于反应器主体的上部一侧，反应器主体设置有气体出口且与气固分离装置相连。
在第三进口和第二分布器之间设置有换热装置，第二进口设置于换热装置的下部，第二分布器的上沿与第三分布器的下沿间的距离是反应器主体直径的10～50％，第三分布器的上沿与第一分布器的下沿间的距离是反应器主体直径的0.05～2％，换热装置的上沿与气固分离装置的下沿间的距离是反应器主体直径的0.05～5％，换热装置的高度是反应器主体直径的0.3～2倍。
实施例1
本实施例提供一种流化反应装置，如图1所示，所述流化反应装置包括反应器主体1，在反应器主体1下侧内部自下向上依次设置有用于第一气体分布的第一分布器5和第二分布器6，第一分布器5和第二分布器6之间设置有用于第二气体分布的第三分布器7；第一进口2设置于反应器主体1的底部且与第一分布器5相连，第二进口3设置于反应器主体1的下部一侧且与第二分布器6相连，反应器主体1设置有第三进口4且与第三分布器7相连，第四进口9设置于反应器主体1的上部一侧，反应器主体1设置有气体出口11且与气固分离装置10相连。
在第三进口4和第二分布器6之间设置有换热装置8，第二进口3设置于换热装置8的下部，第二分布器6的上沿与第三分布器7的下沿间的距离是反应器主体1直径的10％，第三分布器7的上沿与第一分布器5的下沿间的距离是反应器主体1直径的0.05％，换热装置8的上沿与气固分离装置10的下沿间的距离是反应器主体1直径的0.05％，换热装置8的高度是反应器主体1直径的0.3倍。
实施例2
本实施例提供一种流化反应装置，所述流化反应装置包括反应器主体，在反应器主体下侧内部自下向上依次设置有用于第一气体分布的第一分布器和第二分布器，第一分布器和第二分布器之间设置有用于第二气体分布的第三分布器；第一进口设置于反应器主体的底部且与第一分布器相连，第二进口设置于反应器主体的下部一侧且与第二分布器相连，反应器主体设置有第三进口且与第三分布器相连，第四进口设置于反应器主体的上部一侧，反应器主体设置有气体出口且与气固分离装置相连。
在第三进口和第二分布器之间设置有换热装置，第二进口设置于换热装置的下部，第二分布器的上沿与第三分布器的下沿间的距离是反应器主体直径的50％，第三分布器的上沿与第一分布器的下沿间的距离是反应器主体直径的2％，换热装置的上沿与气固分离装置的下沿间的距离是反应器主体直径的5％，换热装置的高度是反应器主体直径的2倍。
实施例3
本实施例提供一种流化反应装置，所述流化反应装置包括反应器主体，在反应器主体下侧内部自下向上依次设置有用于第一气体分布的第一分布器和第二分布器，第一分布器和第二分布器之间设置有用于第二气体分布的第三分布器；第一进口设置于反应器主体的底部且与第一分布器相连，第二进口设置于反应器主体的下部一侧且与第二分布器相连，反应器主体设置有第三进口且与第三分布器相连，第四进口设置于反应器主体的上部一侧，反应器主体设置有气体出口且与气固分离装置相连。
在第三进口和第二分布器之间设置有换热装置，第二进口设置于换热装置的下部，第二分布器的上沿与第三分布器的下沿间的距离是反应器主体直径的20％，第三分布器的上沿与第一分布器的下沿间的距离是反应器主体直径的1％，换热装置的上沿与气固分离装置的下沿间的距离是反应器主体直径的1.5％，换热装置的高度是反应器主体直径的1.2倍。
实施例4
本实施例提供一种流化反应装置，所述流化反应装置包括反应器主体，在反应器主体下侧内部自下向上依次设置有用于第一气体分布的第一分布器和第二分布器，第一分布器和第二分布器之间设置有用于第二气体分布的第三分布器；第一进口设置于反应器主体的底部且与第一分布器相连，第二进口设置于反应器主体的下部一侧且与第二分布器相连，反应器主体设置有第三进口且与第三分布器相连，第四进口设置于反应器主体的上部一侧，反应器主体设置有气体出口且与气固分离装置相连。
在第三进口和第二分布器之间设置有换热装置，第二进口设置于换热装置的下部，第二分布器的上沿与第三分布器的下沿间的距离是反应器主体直径的30％，第三分布器的上沿与第一分布器的下沿间的距离是反应器主体直径的1.2％，换热装置的上沿与气固分离装置的下沿间的距离是反应器主体直径的4.5％，换热装置的高度是反应器主体直径的0.8倍。
实施例5
本实施例提供一种流化反应装置，所述流化反应装置包括反应器主体，在反应器主体下侧内部自下向上依次设置有用于第一气体分布的第一分布器和第二分布器，第一分布器和第二分布器之间设置有用于第二气体分布的第三分布器；第一进口设置于反应器主体的底部且与第一分布器相连，第二进口设置于反应器主体的下部一侧且与第二分布器相连，反应器主体设置有第三进口且与第三分布器相连，第四进口设置于反应器主体的上部一侧，反应器主体设置有气体出口且与气固分离装置相连。
在第三进口和第二分布器之间设置有换热装置，第二进口设置于换热装置的下部，第二分布器的上沿与第三分布器的下沿间的距离是反应器主体直径的15％，第三分布器的上沿与第一分布器的下沿间的距离是反应器主体直径的2％，换热装置的上沿与气固分离装置的下沿间的距离是反应器主体直径的0.08％，换热装置的高度是反应器主体直径的1.6倍。
实施例6
本实施例提供一种流化反应装置，所述流化反应装置与实施例1的区别仅在于无换热装置，其余均与实施例1相同。
实施例7
本实施例提供一种流化反应装置，所述流化反应装置与实施例1的区别仅在于第三进口设置于第二进口下部，其余均与实施例1相同。
实施例8
本实施例提供一种流化反应装置，所述流化反应装置与实施例1的区别仅在于第三分布器的上沿与第一分布器的下沿间的距离是反应器主体直径的0.02％，其余均与实施例1相同。
实施例9
本实施例提供一种流化反应装置，所述流化反应装置与实施例1的区别仅在于第三分布器的上沿与第一分布器的下沿间的距离是反应器主体直径的2.5％，其余均与实施例1相同。
二、对比例
对比例1
本对比例提供一种流化反应装置，所述流化反应装置与实施例1的区别仅在于未设置有第二进口和第二分布器，其余均与实施例1相同。
三、应用例
应用例1
本应用例提供一种间二甲苯氨氧化的方法，所述方法在实施例1中提供的流化反应装置中进行，所述方法包括以下步骤：
(1)从第四进口处向反应器主体内填充催化剂；
(2)空气从第一分布器通入反应器主体中，预热反应器主体内的催化剂至300℃；
(3)含有间二甲苯和氨气的混合气体从第三分布器通入反应器主体中，其中混合气体中间二甲苯和氨气的摩尔比为1:3，间二甲苯的空速为0.1kg/(kg cat·h)，与第一分布器通入的空气进行氨氧化反应；
(4)向换热装置中通入冷却介质，控制反应器主体内的催化剂的温度为415℃；
(5)打开第二分布器，空气分别从第一分布器和第二分布器通入反应器主体中，第二分布器的空气流量是第一分布器的空气流量的1倍，与第三分布器通入的间二甲苯和氨气进行氨氧化反应，第一分布器与第二分布器通入的空气总量与氨气的体积比为3:1，控制第二分布器与第一分布器区域内的催化剂温度低于425℃；
(6)间二甲苯氨氧化后的反应产物经旋风分离器从气体出口出反应器主体；
(7)伴随着反应产物进入反应器主体上部的催化剂，通过旋风分离器返回至换热装置的上沿，继续参加间二甲苯氨氧化。
本应用例中的催化剂的组成为25％wt氧化钒，25wt％氧化铬换和50wt％氧化铝。
应用例2
本应用例提供一种间二甲苯氨氧化的方法，所述方法在实施2中提供的流化反应装置中进行，所述方法包括以下步骤：
(1)从第四进口处向反应器主体内填充催化剂；
(2)空气从第一分布器通入反应器主体中，预热反应器主体内的催化剂至300℃；
(3)含有间二甲苯和氨气的混合气体从第三分布器通入反应器主体中，其中混合气体中间二甲苯和氨气的摩尔比为1:9，间二甲苯的空速为2kg/(kg cat·h)，与第一分布器通入的空气进行氨氧化反应；
(4)向换热装置中通入冷却介质，控制反应器主体内的催化剂的温度为450℃；
(5)打开第二分布器，空气分别从第一分布器和第二分布器通入反应器主体中，第二分布器的空气流量是第一分布器的空气流量的20倍，与第三分布器通入的间二甲苯和氨气进行氨氧化反应，第一分布器与第二分布器通入的空气总量与氨气的体积比为3:1，控制第二分布器与第一分布器区域内的催化剂温度低于425℃；
(6)间二甲苯氨氧化后的反应产物经旋风分离器从气体出口出反应器主体；
(7)伴随着反应产物进入反应器主体上部的催化剂，通过旋风分离器返回至换热装置的上沿，继续参加间二甲苯氨氧化。
本应用例中的催化剂的组成为45wt％氧化钒，5wt％氧化铬，43wt％氧化硼，2wt％氧化钡和5wt％氧化硅。
应用例3
本应用例提供一种间二甲苯氨氧化的方法，所述方法在实施例3中提供的流化反应装置中进行，所述方法包括以下步骤：
(1)从第四进口处向反应器主体内填充催化剂；
(2)空气从第一分布器通入反应器主体中，预热反应器主体内的催化剂至280℃；
(3)含有间二甲苯和氨气的混合气体从第三分布器通入反应器主体中，其中混合气体中间二甲苯和氨气的摩尔比为1:6，间二甲苯的空速为0.5kg/(kg cat·h)，与第一分布器通入的空气进行氨氧化反应；
(4)向换热装置中通入冷却介质，控制反应器主体内的催化剂的温度为400℃；
(5)打开第二分布器，空气分别从第一分布器和第二分布器通入反应器主体中，第二分布器的空气流量是第一分布器的空气流量的5倍，与第三分布器通入的间二甲苯和氨气进行氨氧化反应，第一分布器与第二分布器通入的空气总量与氨气的体积比为6:1，控制第二分布器与第一分布器区域内的催化剂温度低于425℃；
(6)间二甲苯氨氧化后的反应产物经旋风分离器从气体出口出反应器主体；
(7)伴随着反应产物进入反应器主体上部的催化剂，通过旋风分离器返回至换热装置的上沿，继续参加间二甲苯氨氧化。
本应用例中的催化剂的组成为25wt％氧化钒，5wt％氧化铬，25wt％氧化锶，30wt％氧化铝和15wt％氧化硅。
应用例4
本应用例提供一种间二甲苯氨氧化的方法，所述方法在实施例4中提供的流化反应装置中进行，所述方法包括以下步骤：
(1)从第四进口处向反应器主体内填充催化剂；
(2)空气从第一分布器通入反应器主体中，预热反应器主体内的催化剂至230℃；
(3)含有间二甲苯和氨气的混合气体从第三分布器通入反应器主体中，其中混合气体中间二甲苯和氨气的摩尔比为1:4，间二甲苯的空速为1.2kg/(kg cat·h)，与第一分布器通入的空气进行氨氧化反应；
(4)向换热装置中通入冷却介质，控制反应器主体内的催化剂的温度为420℃；
(5)打开第二分布器，空气分别从第一分布器和第二分布器通入反应器主体中，第二分布器的空气流量是第一分布器的空气流量的10倍，与第三分布器通入的间二甲苯和氨气进行氨氧化反应，第一分布器与第二分布器通入的空气总量与氨气的体积比为4:1，控制第二分布器与第一分布器区域内的催化剂温度低于425℃；
(6)间二甲苯氨氧化后的反应产物经旋风分离器从气体出口出反应器主体；
(7)伴随着反应产物进入反应器主体上部的催化剂，通过旋风分离器返回至换热装置的上沿，继续参加间二甲苯氨氧化。
本应用例中的催化剂的组成为50wt％氧化钒，25wt％氧化硅和25wt％氧化铝。
应用例5
本应用例提供一种间二甲苯氨氧化的方法，所述方法在实施例5中提供的流化反应装置中进行，所述方法包括以下步骤：
(1)从第四进口处向反应器主体内填充催化剂；
(2)空气从第一分布器通入反应器主体中，预热反应器主体内的催化剂至200℃；
(3)含有间二甲苯和氨气的混合气体从第三分布器通入反应器主体中，其中混合气体中间二甲苯和氨气的摩尔比为1:5，间二甲苯的空速为0.8kg/(kg cat·h)，与第一分布器通入的空气进行氨氧化反应；
(4)向换热装置中通入冷却介质，控制反应器主体内的催化剂的温度为418℃；
(5)打开第二分布器，空气分别从第一分布器和第二分布器通入反应器主体中，第二分布器的空气流量是第一分布器的空气流量的15倍，与第三分布器通入的间二甲苯和氨气进行氨氧化反应，第一分布器与第二分布器通入的空气总量与氨气的体积比为5:1，控制第二分布器与第一分布器区域内的催化剂温度低于425℃；
(6)间二甲苯氨氧化后的反应产物经旋风分离器从气体出口出反应器主体；
(7)伴随着反应产物进入反应器主体上部的催化剂，通过旋风分离器返回至换热装置的上沿，继续参加间二甲苯氨氧化。
本应用例中的催化剂的组成为5wt％氧化锶，5wt％氧化钒，5wt％氧化铬，40wt％氧化硼，4wt％氧化钡和41wt％氧化铝。
应用例6
本应用例提供一种间二甲苯氨氧化的方法，与应用例1的区别仅在于所述方法在实施例6中提供的流化反应装置中进行，则相应地不进行步骤(4)，其余均与应用例1相同。
本应用例中的间苯二甲腈的摩尔收率小于应用例1中的间苯二甲腈的摩尔收率，本应用例中的苯甲腈与甲基苯甲腈的总摩尔收率大于应用例1中的苯甲腈与甲基苯甲腈的总摩尔收率，由此表明，在流化反应装置中设置换热装置，应用于间二甲苯氨氧化的方法中，可提高间苯二甲腈的摩尔收率，降低副产物苯甲腈与甲基苯甲腈的总摩尔收率。
应用例7
本应用例提供一种间二甲苯氨氧化的方法，与应用例1的区别仅在于所述方法在实施例7中提供的流化反应装置中进行，其余均与应用例1相同。
本应用例中的间苯二甲腈的摩尔收率小于应用例1中的间苯二甲腈的摩尔收率，本应用例中的苯甲腈与甲基苯甲腈的总摩尔收率大于应用例1中的苯甲腈与甲基苯甲腈的总摩尔收率，由此表明，流化反应装置应用于间二甲苯氨氧化的方法中，将间二甲苯和氨气进行氨氧化反应之前，利用反应器主体内的热量加热间二甲苯和氨气，可提高间苯二甲腈的摩尔收率，降低副产物苯甲腈与甲基苯甲腈的总摩尔收率。
应用例8
本应用例提供一种间二甲苯氨氧化的方法，与应用例1的区别仅在于所述方法在实施例8中提供的流化反应装置中进行，其余均与应用例1相同。
应用例9
本应用例提供一种间二甲苯氨氧化的方法，与应用例1的区别仅在于所述方法在实施例9中提供的流化反应装置中进行，其余均与应用例1相同。
应用例8和应用例9中的间苯二甲腈的摩尔收率均小于应用例1中的间苯二甲腈的摩尔收率，应用例8和应用例9中的苯甲腈与甲基苯甲腈的总摩尔收率均大于应用例1中的苯甲腈与甲基苯甲腈的总摩尔收率，由此表明，将流化反应装置中第三分布器的上沿与第一分布器的下沿间的距离与反应器主体直径的比值控制在一定范围内，应用于间二甲苯氨氧化的方法中，可提高间苯二甲腈的摩尔收率，降低副产物苯甲腈与甲基苯甲腈的总摩尔收率。
四、应用对比例
应用对比例1
本应用对比例提供一种间二甲苯氨氧化的方法，与应用例1的区别仅在于所述方法在对比例1中提供的流化反应装置中进行，则相应地不进行步骤(5)，其余均与应用例1相同。
本应用对比例中的间苯二甲腈的摩尔收率小于应用例1中的间苯二甲腈的摩尔收率，本应用对比例中的苯甲腈与甲基苯甲腈的总摩尔收率大于应用例1中的苯甲腈与甲基苯甲腈的总摩尔收率，由此表明，在流化反应装置中设置第二进口和第二分布器，应用于间二甲苯氨氧化的方法中，可提高间苯二甲腈的摩尔收率，降低副产物苯甲腈与甲基苯甲腈的总摩尔收率。
五、测试及结果
间二甲苯氨氧化的反应产物包括水、二氧化碳、间苯二甲腈、甲基苯甲腈和苯甲腈，其中间苯二甲腈为主产物。
反应产物测试方法：采用Trace1300E气相色谱仪对反应产物进行检测。
以上应用例和应用对比例的测试结果如表1所示：
表1
Figure BDA0002861672890000201
表1中间苯二甲腈的摩尔收率与苯甲腈与甲基苯甲腈的总摩尔收率均是基于间二甲苯进行计算。
从表1的结果可以看出：本发明提供一种流化反应装置，所述流化反应装置的反应器主体下侧内部自下向上依次设置有第一分布器和第二分布器，且第一分布器和第二分布器之间还设置有第三分布器；用于间二甲苯氨氧化的方法中，使空气分两股进料，与间二甲苯和氨气反应，可调节分布器区域内的温度，能够抑制局部产生的大量反应热，降低热点温度，减少间二甲苯的过氧化和其他副反应，从而提高间苯二甲腈的摩尔收率，具体而言，应用例1～5中，间苯二甲腈的摩尔收率≥78％，苯甲腈与甲基苯甲腈的总摩尔收率≤0.5％。
综上所述，本发明提供的流化反应装置，结构简单，用于间二甲苯氨氧化的方法中，通过将空气分两股进料，降低反应器主体内的热点温度，有效抑制了间二甲苯的过氧化反应和副反应，提高了间苯二甲腈收率至78％以上，降低苯甲腈与甲基苯甲腈的总摩尔收率至0.5％以下，提高了经济效益，应用前景广泛。
申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的详细结构特征，但本发明并不局限于上述详细结构特征，即不意味着本发明必须依赖上述详细结构特征才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明所选用部件的等效替换以及辅助部件的增加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

Claims (10)

1.一种流化反应装置，其特征在于，所述流化反应装置包括反应器主体；
所述反应器主体下侧内部自下向上依次设置有用于第一气体分布的第一分布器和第二分布器；
在所述反应器主体内，第一分布器和第二分布器之间还设置有用于第二气体分布的第三分布器。
2.根据权利要求1所述的流化反应装置，其特征在于，所述流化反应装置还包括与第一分布器相连的第一进口；
优选地，所述第一进口设置于反应器主体的底部；
优选地，所述流化反应装置还包括与第二分布器相连的第二进口；
优选地，所述第二进口设置于反应器主体的下部一侧；
优选地，所述流化反应装置还包括与第三分布器相连的第三进口；
优选地，所述第三进口和第二分布器之间还设置有换热装置；
优选地，所述第二进口设置于换热装置的下部；
优选地，所述流化反应装置还包括第四进口；
优选地，所述第四进口设置于反应器主体的上部一侧；
优选地，所述流化反应装置还包括气体出口；
优选地，在所述反应器主体内设置有与气体出口相连的气固分离装置；
优选地，所述气固分离装置包括旋风分离器。
3.根据权利要求1或2所述的流化反应装置，其特征在于，所述第二分布器的上沿与第三分布器的下沿间的距离是流化反应装置直径的10～50％；
优选地，所述第三分布器的上沿与第一分布器的下沿间的距离是流化反应装置直径的0.05～2％；
优选地，所述换热装置的上沿与气固分离装置的下沿间的距离是流化反应装置直径的0.05～5％；
优选地，所述换热装置的高度是流化反应装置直径的0.3～2倍。
4.一种间二甲苯氨氧化的方法，其特征在于，所述方法采用权利要求1～3任一项所述的流化反应装置进行。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
(1)空气从第一分布器通入反应器主体中，预热反应器主体内的催化剂；
(2)含有间二甲苯和氨气的混合气体从第三分布器通入反应器主体中，与第一分布器通入的空气进行氨氧化反应；
(3)空气分别从第一分布器和第二分布器通入反应器主体中，与第三分布器通入的间二甲苯和氨气进行氨氧化反应。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，步骤(1)所述催化剂包括第一氧化物和第二氧化物；
优选地，所述第一氧化物包括氧化钒、氧化硼、氧化钡、氧化铬或氧化锶中的任意一种或至少两种的组合；
优选地，所述第二氧化物包括氧化硅和/或氧化铝；
优选地，所述第一氧化物在催化剂中的含量为25～95wt％。
7.根据权利要求5或6所述的方法，其特征在于，步骤(1)所述预热后，反应器主体内催化剂的温度为200～400℃。
8.根据权利要求5～7任一项所述的方法，其特征在于，在步骤(2)和步骤(3)之间，向换热装置中通入冷却介质；
优选地，通入冷却介质控制反应器主体内催化剂的温度为380～450℃。
9.根据权利要求5～8任一项所述的方法，其特征在于，步骤(2)所述混合气体中间二甲苯和氨气的摩尔比为1:(3～9)；
优选地，所述混合气体中间二甲苯的空速为0.1～2kg/(kg cat·h)。
10.根据权利要求4～9任一项所述的方法，其特征在于，步骤(3)所述第一分布器与第二分布器通入的空气总量与氨气的体积比为(3～9):1；
优选地，所述第二分布器的空气流量是第一分布器的空气流量的1～20倍。
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