CN1233610A - 由乙烯和氧气制备乙醛的改进方法 - Google Patents

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Abstract

在有催化剂溶液存在的条件下氧化一种反应气体的方法,在该方法中,a)反应气体氧化形成的反应混合物含有催化剂溶液的液滴,反应混合物b)被送入第一分离器,在其中,催化剂溶液的液滴被除去,c)使剩余的反应混合物从第一分离器送入洗涤设备,氧化产物被从反应混合物中除去,该方法的特征在于d)使来自第一分离器的反应混合物通过第二分离器,第二分离器位于第一分离器的下游和洗涤设备的上游,其中,从反应混合物中除去残留的催化剂溶液。

Description

由乙烯和氧气制备乙醛的改进方法
本发明涉及一种在有催化剂溶液存在的条件下氧化一种反应气体的方法，该方法包括：
a)在催化剂溶液存在的条件下，在反应器中氧化一种反应气体，所形成的反应混合物含有液滴状催化剂溶液，使该混合物，
b)进入第一分离器，在该分离器中，从反应混合物中除去液滴状催化剂溶液，在该方法中，
c)使剩余的反应混合物从第一分离器进入洗涤设备，在洗涤设备中，从反应混合物中除去氧化产物。
所述方法在现有技术中是已知的(DE1190451)，在工业规模上，用于通过氧化烯烃制备醛、酮或相应于醛的酸。特别是使用该方法由乙烯和氧气制备乙醛。为了催化以氧气作为氧化剂的高度放热的这一氧化反应，通常使用氯化铜和氯化钯的水溶液。
在催化剂水溶液的沸点下氧化反应在反应器中进行。反应热主要是通过从催化剂溶液中蒸发水和乙醛来除去的(蒸发冷却)。所得到的反应混合物主要含有液体催化剂、蒸汽、气态乙醛以及催化剂溶液的雾沫，反应混合物进入第一分离器，该分离器是除雾器，在该分离器中，例如使用逆流喷入除雾器的洗涤水，大部分蒸汽/气体雾沫被从反应混合物中除去。然后，剩余的反应混合物在换热器中冷却，产生了含有催化剂的冷凝物流，一部分冷凝物流已具有很高的乙醛含量，反应混合物在洗涤设备中用水洗涤，洗涤设备通常是洗涤塔，大部分乙醛仍然存在于能溶解于水的气相中。洗涤相与具有高浓度乙醛的冷凝物合并，并被采出用于分离回收。剩余的还含有少量乙醛的反应混合物作为循环气体循环到反应器。乙醛含量较低的含催化剂冷凝物用作除雾器的洗涤水。
已知方法的一个缺点就是催化剂的分离不完全。首先，导致了有价值的贵金属催化剂和铜的损失，而且对氧化反应有不利影响，其次，提高了处理成本，因为催化剂和铜进入了分离回收单元的废水中，为满足环境要求，不得不对其进行处理。
因此，本发明的目的是改进催化剂的分离。
本发明的目的是通过使来自第一分离器的反应混合物通过第二分离器来实现的，第二分离器位于第一分离器的下游和洗涤设备的上游，在第二分离器中，从反应器混合物中除去残留的催化剂溶液。
因此，本发明涉及在有催化剂存在的条件下，氧化一种反应气体的方法，在该方法中，
a)反应气体在有催化剂存在的条件下，在反应器中氧化，形成的反应混合物含有催化剂溶液的液滴，反应混合物
b)被送入第一分离器，在该分离器中，催化剂溶液的液滴被从反应混合物中除去，在该方法中，
c)使剩余的反应混合物从第一分离器送入洗涤设备，在洗涤设备中，氧化产物被从反应混合物中除去，
该方法的特征在于
d)使来自第一分离器的反应混合物通过第二分离器，第二分离器位于第一分离器的下游和洗涤设备的上游，在第二分离器中，从反应混合物中除去残留的催化剂溶液。
特别地，本发明涉及由乙烯和氧气制备乙醛的相应方法。优选的设计方案在从属权利要求中给出。在从属权利要求中公开的一个或多个设计方案也可以单独地或结合起来，构成达到发明潜在目的的解决方案，必要时，在权利要求范围内的各个特征也可以结合起来。
第二分离器可是一个离心分离器或雾沫离心收集器。在这种情况下，通过适当的内构件，如导流板，反应混合物的流动被强制在为螺旋形，以至于形成了旋转流动，其结果是由于产生了离心力，存在于气流中的液滴沉积在分离器的内壁上。例如，沉积的液滴可以收集在周边的沟槽中，采出并作为洗涤水循环到第一洗涤设备中。
实现本发明目的的方法对于本领域内的技术人员来说，是意料之外的，不能借助连续上升的来自第一洗涤设备的气流，因为可以预见，在沸腾条件下进行(蒸发冷却)的放热反应中，气流剧烈波动，这种波动反对使用离心分离器，特别是由于这种剧烈波动的气流使得分离器内的实际压力降是未知的或不能确定时是这样的。因此从未听说过这类分离器可用于饱和蒸汽流，即汽液处于平衡状态的蒸汽流。此外，在这种条件下，液滴粒径分布是未知的，也是不可确定的。液滴可能太小，不能成功地分离。
此外，分离器的设置与本领域技术人员熟悉的常规情况相反，即通过垂直设置的分离器的汽流是从顶部到底部，流动方向与重力方向一致。进一步说，存在一种危险，即导流板可能会被催化剂沉积物所覆盖，这样，会妨碍气流在周边方向上的加速(形成旋转)。更令人意外的是，既不需要收集分离液体的旋管，也不需要连接冲洗设备。
因此，本发明还涉及离心分离器在饱和蒸汽区从气流中分离液滴的应用。
本发明的优点是减少了有价值的贵金属催化剂的损失，同时降低了重金属对废水的污染。此外，减少或避免了离心分离器下游的设备和部件因孔蚀和/或应力开裂腐蚀导致的损坏，因为进入这些部件的、强烈促进孔蚀和应力腐蚀开裂的催化剂溶液较少。因此，可以使用较便宜的材料制造这些设备。此外，还减少了洗涤塔内的结垢现象。在其它相同条件下，可以提高乙醛的产量，其理由如下：如果循环气流增加了，在提高生产方面是有利的，导致了催化剂溶液泡沫的增加，因此，使向下游设备排放的催化剂溶液大大增加了。这是不利的。使用本发明的分离器，由于其良好的分离作用，大量排放的催化剂溶液能再次循环。
参看附图中提供的流程图和操作方法，本发明的实施方案将在下面进行更详细的描述。但不是对本发明作任何形式的限制。
本发明中已知的部件已在上面描述过了，正因为如此，在这里只提其标号，它们是1-反应器，2-乙烯，3-氧气，4-反应混合物，5-第一分离器(除雾器)，6-洗涤水，7-第一冷却器，8-第二冷却器，9-含催化剂的冷凝物，10-洗涤设备(洗涤塔)，11-水，12-含乙醛的水。
按照本发明，离心分离器13作为第二分离器垂直设置在第一洗涤设备5的下游和洗涤塔10的上游、特别是第一冷却器7的上游。在这一离心分离器中，借助导流板(未示出)，反应混合物向下旋转引导(箭头)。在离心分离器13的内部有周边沟槽14。已分离出来的催化剂溶液从这一沟槽14中除去，与第一冷却器7中产生的含催化剂冷凝物9合并，并作为洗涤水6喷入第洗涤设备5。
操作方法
在用乙烯和氧气制备乙醛的商业操作的工厂中，本发明的离心雾沫收集器按附图所示安装。其结果是，工厂的乙醛生产能力由120,000吨/年提高到135,000吨/年，被铜和钯污染的废水减少了50％。

Claims (8)

1．在有催化剂溶液存在的条件下氧化一种反应气体的方法，在该方法中，
a)反应气体在有催化剂溶液存在的条件下、在反应器中氧化，形成的反应混合物含有催化剂溶液的液滴，反应混合物
b)被送入第一分离器，在该分离器中，催化剂溶液的液滴被从反应混合物中除去，在该方法中，
c)使剩余的反应混合物从第一分离器送入洗涤设备，在洗涤设备中，氧化产物被从反应混合物中除去，该方法的特征在于
d)使来自第一分离器的反应混合物通过第二分离器，第二分离器位于第一分离器的下游和洗涤设备的上游，在第二分离器中，从反应混合物中除去残留的催化剂溶液。
2．权利要求1的方法，其特征在于，通过将反应混合物以旋转流动引入第二分离器，残留的催化剂溶液被分离出来，催化剂溶液的液滴被分离到第二分离器的内壁上。
3．权利要求1或2的方法，其特征在于，使用导流板产生旋转流动。
4．权利要求1-3中的一项或多项的方法，其特征在于，反应气体是烯烃，特别是乙烯。
5．实施权利要求1-4中一项或多项所述方法的分离器，其特征在于，该分离器是离心分离器，具有产生旋转流动的装置。
6．权利要求5的分离器，其特征在于，其中的装置是导流板。
7．权利要求5或6的分离器，其特征在于，分离器是由钛制成的。
8．离心分离器在从饱和蒸汽区域的气流中分离液滴的用途。
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