NO325457B1 - Fremgangsmate og apparat for fluidisertsjikt-reaksjoner - Google Patents

Fremgangsmate og apparat for fluidisertsjikt-reaksjoner Download PDF

Info

Publication number
NO325457B1
NO325457B1 NO20012909A NO20012909A NO325457B1 NO 325457 B1 NO325457 B1 NO 325457B1 NO 20012909 A NO20012909 A NO 20012909A NO 20012909 A NO20012909 A NO 20012909A NO 325457 B1 NO325457 B1 NO 325457B1
Authority
NO
Norway
Prior art keywords
liquid
catalyst
reactor
inlet
fluidization zone
Prior art date
Application number
NO20012909A
Other languages
English (en)
Other versions
NO20012909D0 (no
NO20012909L (no
Inventor
Ian Allan Beattie Reid
Robert William Clarke
Stanley John Becker
Michele Fiorentino
David Newton
Timothy Crispin Bristow
Bruce Leo Williams
Original Assignee
Bp Chem Int Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Bp Chem Int Ltd filed Critical Bp Chem Int Ltd
Publication of NO20012909D0 publication Critical patent/NO20012909D0/no
Publication of NO20012909L publication Critical patent/NO20012909L/no
Publication of NO325457B1 publication Critical patent/NO325457B1/no

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J8/00—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
    • B01J8/18—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with fluidised particles
    • B01J8/24—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with fluidised particles according to "fluidised-bed" technique
    • B01J8/26—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with fluidised particles according to "fluidised-bed" technique with two or more fluidised beds, e.g. reactor and regeneration installations
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C253/00—Preparation of carboxylic acid nitriles
    • C07C253/24—Preparation of carboxylic acid nitriles by ammoxidation of hydrocarbons or substituted hydrocarbons
    • C07C253/26—Preparation of carboxylic acid nitriles by ammoxidation of hydrocarbons or substituted hydrocarbons containing carbon-to-carbon multiple bonds, e.g. unsaturated aldehydes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J8/00—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
    • B01J8/18—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with fluidised particles
    • B01J8/1818—Feeding of the fluidising gas
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J8/00—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
    • B01J8/18—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with fluidised particles
    • B01J8/20—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with fluidised particles with liquid as a fluidising medium
    • B01J8/22—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with fluidised particles with liquid as a fluidising medium gas being introduced into the liquid
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C253/00—Preparation of carboxylic acid nitriles
    • C07C253/24—Preparation of carboxylic acid nitriles by ammoxidation of hydrocarbons or substituted hydrocarbons
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C51/00—Preparation of carboxylic acids or their salts, halides or anhydrides
    • C07C51/16—Preparation of carboxylic acids or their salts, halides or anhydrides by oxidation
    • C07C51/21—Preparation of carboxylic acids or their salts, halides or anhydrides by oxidation with molecular oxygen
    • C07C51/215—Preparation of carboxylic acids or their salts, halides or anhydrides by oxidation with molecular oxygen of saturated hydrocarbyl groups
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C51/00—Preparation of carboxylic acids or their salts, halides or anhydrides
    • C07C51/16—Preparation of carboxylic acids or their salts, halides or anhydrides by oxidation
    • C07C51/21—Preparation of carboxylic acids or their salts, halides or anhydrides by oxidation with molecular oxygen
    • C07C51/25—Preparation of carboxylic acids or their salts, halides or anhydrides by oxidation with molecular oxygen of unsaturated compounds containing no six-membered aromatic ring
    • C07C51/252—Preparation of carboxylic acids or their salts, halides or anhydrides by oxidation with molecular oxygen of unsaturated compounds containing no six-membered aromatic ring of propene, butenes, acrolein or methacrolein
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2208/00—Processes carried out in the presence of solid particles; Reactors therefor
    • B01J2208/00008—Controlling the process
    • B01J2208/00017—Controlling the temperature
    • B01J2208/00106—Controlling the temperature by indirect heat exchange
    • B01J2208/00115—Controlling the temperature by indirect heat exchange with heat exchange elements inside the bed of solid particles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2208/00—Processes carried out in the presence of solid particles; Reactors therefor
    • B01J2208/00796—Details of the reactor or of the particulate material
    • B01J2208/00884—Means for supporting the bed of particles, e.g. grids, bars, perforated plates
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00049—Controlling or regulating processes
    • B01J2219/00245—Avoiding undesirable reactions or side-effects
    • B01J2219/00259—Preventing runaway of the chemical reaction
    • B01J2219/00263—Preventing explosion of the chemical mixture
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/50—Improvements relating to the production of bulk chemicals
    • Y02P20/582—Recycling of unreacted starting or intermediate materials

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
  • Devices And Processes Conducted In The Presence Of Fluids And Solid Particles (AREA)
  • Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
  • Low-Molecular Organic Synthesis Reactions Using Catalysts (AREA)

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører generelt heterogene gassfase-fluidisertsjiktreaksjoner og apparat for dette.
Fluidisertsjiktreaktorer og deres anvendelse i fremgangsmåter involverer en gass som inneholder molekylært oksygen med en fast katalysator for en heterogen gassfase-reaksjon er kjente, f.eks. fra EP-A-0546677, EP-A-0685449 og EP-A-0847982.
EP-A-0546677 beskriver en fremgangsmåte for oksidasjon av etan til eddiksyre i en fluidisertsjikt-reaksjonssone. I eksemplet illustrert i EP-A-0546677 sammenføres etan med en resirkuleirngsstrøm inneholdende vann, CO, CO2,02, etylen og etan og den kombinerte strømmen mates inn i fluidisertsjiktreaktoren. En strøm inneholdende molekylært oksygen og damp innføres separat i fluidisertsjiktreaktoren. De varme oksidasjonsproduktene kommer ut fra reaktorens topp.
EP-A-0685449 beskriver en fremgangsmåte for fremstilling av vinylacetat i en fluidisertsjiktreaktor innbefattende tilførsel av etylen og eddiksyre til fluidisertsjiktreaktoren gjennom ett eller flere innløp, mating av en oksygenholdig gass inn i fluidisertsjiktreaktoren gjennom i det minste ett ytterligere innløp, sammenføring av den oksygenholdige gassen, etylenet og eddiksyren i fluidisertsjiktreaktoren under kontakt med et fluidisertsjikt-katalysatormateriale for å sette nevnte etylen, eddiksyre og oksygen i stand til å reagere og produsere vinylacetat og utvinning av vinylacetatet fra fluidisertsjiktreaktoren. Ifølge EP-A-0685449 kan oksygenet tilsettes i ren form eller som en blanding med inert gass slik som nitrogen eller karbondioksid. Siden oksygenet og hydrokarboner ikke blandes for de begge er inne i reaktoren, så er katalysatoren til stede når de møtes og reaksjonen forløper umiddelbart, hvilket forårsaker at oksygen-partialtrykket faller. En fordel med mating av en oksygenholdig gass til reaktoren gjennom i det minste ett ytterligere innløp i tillegg til etylen- og eddiksyrereaktantene er således at det gir adgang til at betydelig høyere nivåer av oksygen på sikker måte kan anvendes uten en høy beholdning av antennbare gassblandinger.
EP-A-0847982 beskriver en fremgangsmåte for fremstilling av vinylacetat ved omsetning ved forhøyet temperatur i en fluidisertsjiktreaktor av etylen, eddiksyre og en oksygenholdig gass i nærvær av et fluidisertsjikt-katalysatormateriale, og denne fremgangsmåten er kjennetegnet ved at en væske innføres i fluidisertsjiktreaktoren for det formål å fjerne varme derfra ved fordampning av væsken. Ifølge EP-A-0847982 kan væsken som innføres i fluidisertsjiktreaktoren hensiktsmessig være en reaktant, en inert væske eller et produkt av reaksjonen, eller en blanding av hvilke som helst to eller flere derav. I det minste en del av eddiksyrereaktanten kan således tilføres til fluidisertsjiktreaktoren i væskeform. Et egnet produkt nevnes å være vann, som dannes som et biprodukt av reaksjonen av etylen, eddiksyre og oksygen fordi det har en relativt høy latent fordampningsvarme. Det angis deri at vinylacetatproduktet og/eller acetaldehyd-biproduktet også kan resirkuleres og innføres i væskeform i fluidisertsjiktreaktoren.
Ifølge EP-A-0847982 kan væsken innføres i fluidisertsjiktreaktoren ved hensiktsmessig anordnede injeksjonsanordninger. Det angis at en enkelt injeksjonsanordning kan benyttes eller et flertall injeksjonsanordninger kan anordnes inne i fluidisertsjiktreaktoren. For innføring av væske i det fluidiserte katalysatorsjiktet er, ifølge EP-A-0847982, antall injeksjonsanordninger som benyttes det antall som er nødvendig for å tilveiebringe tilstrekkelig penetrasjon og dispergering av væske ved hver injeksjonsanordning for oppnåelse av god dispergering av væske i det hele det fluidiserte katalysatorlaget. En foretrukket injeksjonsanordning er nevnt å være en dyse eller et flertall av dyser som inkluderer gassinduserte forstøvningsdyser i hvilke det benyttes en gass for å hjelpe injeksjonen av væsken, eller dyser av typen med kun væskespray. Ifølge EP-A-0847982 kan væske innføres med etylenet og/eller oksygenholdig gass og/eller resirkuleirngsgass matet til fluidisertsjiktreaktoren hensiktsmessig ved bobling av etylenet og/eller den oksygenholdige gassen og/eller resirkuleringsgassen gjennom væsken før dens innføring i reaktoren. I et ytterligere alternativ angis det at væske kan pumpes inn i området for gitterplaten som utgjør en vesentlig komponent i en fluidisertsjiktreaktor hvor kontakt med innkommende etylen og/eller oksygenholdig gass og/eller resirkuleringsgass vil drive væsken oppover inn i det fluidiserte katalysatorlaget. I ytterligere et alternativ angis det at væske kan pumpes inn i reaktoren via en sprederarm eller
-armer, eventuelt med én eller flere gassformige tilførsler.
Ifølge EP-A-0847982 kan dysen eller dysene befinne seg i reaktorgitteret eller i reaktorveggene over gitteret.
EP-A-0985655 beskriver en fluidisertsjikt-prosess for fremstilling av vinylacetat som innbefatter tilførsel av etylen, flytende eddiksyre og en oksygenholdig gass inn i en fluidisertsjiktreaktor hvor mengden av ko-promotor er opptil 6 vekt-% av katalysatoren. Det angis deri at eddiksyren innføres i reaktoren i væskeform, eventuelt med noe syre i dampform og at den flytende eddiksyren kan innføres i fluidisertsjiktreaktoren ved hjelp av en hvilken som helst egnet injeksjonsanordning, f.eks. en dyse som kan være en gassindusert forstøvningsdyse eller dyser av spraytypen med kun væske. Det angis også deri at en eller flere dyser kan benyttes og at ytterligere resirkulert eddiksyre kan innføres i reaktoren enten forblandet med den ubehandlede eddiksyren eller ved anvendelse av en separat injeksjonsanordning.
I eksemplene som er illustrert i EP-A-0985655 blir frisk eddiksyre fra lager (1) og resirkuleringseddiksyre pumpet sammen med noe resirkuleringsgass (3) til dobbelt-fluiddyse inne i det fluidiserte sjiktet (2). Resten av resirkuleirngsgassen (3), frisk etylen (4) og oksygen (5) kommer inn i plenum og gjennom en sintret plate inn i reaktoren. Frisk oksygen (6) kan tilføres direkte inn i det fluidiserte sjiktet. En fribordseksjon er anordnet for uttaking av katalysatoren (7). De gassformige produktene kommer ut av reaktoren gjennom utløp (8) gjennom sintrede filterelementer (ikke vist).
Det er et behov for en forbedret fremgangsmåte og apparat for heterogene fluidisertsjikt-gassfasereaksjoner hvor i det minste én gass og i det minste én væske innføres i et fluidisert sjikt av katalysator.
Ifølge en utførelse av foreliggende oppfinnelse er det derfor tilveiebrakt en fremgangsmåte for anbringelse i kontakt av (a) minst én gassformig reaktant og (b) minst én væske valgt fra gruppen bestående av reaktanter, kjølemidler og blandinger derav i nærvær av et fluidisert sjikt av katalysator, særpreget ved at den innbefatter: (i) fluidisering med en fluidiserende gass av et sjikt av fluidiserbar katalysator inne i en fluidiseirngssone i en reaktor, hvor reaktoren har en fluidiseirngssone for sjiktet av katalysator og en understøttelsesanordning for understøttelse av nevnte sjikt av katalysator inne i fluidiseringssonen; (ii) innføring av nevnte i det minste ene væske i reaktoren gjennom i det minste ett innløp som befinner seg inne i fluidiseirngssonen; og (iii) innføring av nevnte i det minste ene gassformige reaktant i nevnte reaktor gjennom i det minste ett innløp som befinner seg inne i nevnte fluidiseringssone ved en avstand fra katalysatorunderstøttelsesanordningen som er større enn en hvilken som helst potensiell flammelengde og hvor innløpet ikke er et innløp for væsken.
Ifølge en annen utførelse av foreliggende oppfinnelse er det tilveiebrakt et apparat for heterogene fluidisertsjikt-reaksjoner hvor (a) minst én gassformig reaktant og (b) minst én væske valgt fra gruppen bestående av reaktanter, kjølemidler og blandinger derav, innføres i et fluidisert sjikt av katalysator, særpreget ved at det innbefatter en reaktor som har: (1) en fluidiseirngssone for et fluidisert sjikt av katalysator; (2) anordning for understøttelse av et fluidisert sjikt av katalysator inne i nevnte fluidiseringssone; (3) minst ett innløp for innføring av minst én gassformig reaktant i nevnte reaktor; og (4) minst ett innløp for innføring av minst én væske valgt fra gruppen bestående av reaktanter, kjølemidler og blandinger derav i nevnte reaktor,
hvor nevnte minst ene innløp for væske befinner seg inne i nevnte fluidiseringssone og nevnte minst ene innløp for gassformig reaktant befinner seg inne i nevnte fluidiseringssone tilstøtende til nevnte understøttelsesanordning, og hvor nevnte minst ene innløp for gassformig reaktant er anordnet ved en avstand fra nevnte katalysatorunderstøttelses-anordning som er større enn en hvilken som helst potensiell flammelengde når nevnte gassformige reaktant innbefatter gass inneholdende molekylært oksygen.
I fremgangsmåten og apparatet ifølge foreliggende oppfinnelse kan væskereaktanten og/eller kjølemidlet innføres i det fluidiserte sjiktet av katalysator innføres en hvilken som helst posisjon i forhold til understøttelsen inne i fluidiseirngssonen fordi resirkuleringen av den fluidiserte katalysatoren fordeler den gjennom hele sonen. En fordel med at væsken fordeles av den fluidiserte katalysatoren er at det kan være nødvendig med færre innløp for væske. Fordelingen av væsken med den fluidiserte katalysatoren kan gjøres lettere gjennom en egnet porøsitet i katalysatoren og/eller ved bruk av egnede kjemiske reagenser.
I foreliggende fremgangsmåte og apparat vil innføring av den gassformige reaktanten i det fluidiserte sjiktet av katalysator gjennom minst ett innløp som befinner seg inne i fluidiseirngssonen tilstøtende nevnte understøttelsesanordning gi en lang kontakttid mellom den gassformige reaktanten og det fluidiserte sjiktet av katalysator og vil også gi en høy konsentrasjon av den gassformige reaktanten gjennom hele sjiktet. Dette er nyttig for reaksjoner hvor reaksjonshastigheten er avhengig av konsentrasjonen av den gassformige reaktanten, slik som oksygen i acetoksyleringen av etylen til fremstilling av vinylacetat. Mens innføring av den gassformige reaktanten i et plenum under katalysatorsjikt-understøttelsen også vil kunne sørge for en lang kontakttid mellom den gassformige reaktanten og katalysatoren, så kan denne bli begrenset. Dersom f.eks. den gassformige reaktanten innbefatter molekylært oksygen så er det et behov for å unngå potensielt eksplosive blandinger og/eller store lager av gass inneholdende molekylært oksygen inne i reaktoren.
Egnede fluidisertsjiktprosesser for bruk i foreliggende oppfinnelse inkluderer acetoksyleringen av olefiner, f.eks. reaksjonen av etylen, eddiksyre og oksygen til fremstilling av vinylacetat som beskrevet i EP-A-0847982, og det vises til denne publikasjonen med henblikk på detaljer. I denne fremgangsmåten innbefatter den gassformige reaktanten en gass inneholdende molekylært oksygen som kan innføres i reaktoren sammen med etylenet eller fortrinnsvis i det minste delvis separat fra etylenet. Den fluidiserende gassen kan innbefatte etylen og oksygen som frisk tilførsel og som komponenter i resirkulert gass. I det minste en del av eddiksyrereaktanten innføres som flytende reaktant og/eller kjølemiddel. Andre væsker kan innføres som kjølemidler. Ved innføring av en gass inneholdende molekylært oksygen gjennom minst ett innløp som er anordnet inne i fluidiseirngssonen tilstøtende til fluidisertsjikt-understøttelses-anordningen så oppnås det en lang kontakttid for oksygenet med katalysatoren uten å risikere eksplosive blandinger inne i et plenum i reaktoren. Flytende eddiksyrereaktant og kjølemiddel som innføres i fluidisert sjikt av katalysator i reaktoren gjennom i det minste ett innløp som befinner seg i fluidiseirngssonen blir absorbert av katalysatoren og fordelt rundt i reaktoren av det fluidiserte sjiktet av katalysator. Væskeinnløpet (-innløpene) behøver derfor ikke å befinne seg ved fluidiseirngssonens basis. Eddiksyren kan erstattes delvis med eddiksyreanhydrid.
En annen egnet prosess for bruk i foreliggende oppfinnelse er oksidasjonen av etylen til eddiksyre og/eller oksidasjonen av etan til etylen og/eller eddiksyre hvor en væske valgt fra eddiksyre, vann og blandinger derav innføres i reaktoren.
Ytterligere en annen egnet prosess for bruk i foreliggende oppfinnelse er fremstillingen av akrylonitril ved reaksjonen av propylen, propan eller blandinger derav med ammoniakk og oksygenholdig gass hvorved reaksjonsvarme fjernes i det minste delvis ved innføringen av væske (reaktant, kjølemiddel eller blandinger derav).
En annen egnet prosess for bruk i foreliggende oppfinnelse er fremstillingen av maleinsyreanhydrid fra buten, butan eller blandinger derav.
Mer enn ett innløp for gassformig reaktant kan benyttes i foreliggende oppfinnelse. Den gassformige reaktanten for disse innløpene kan tilveiebringes fra en felles kilde slik som en felles endeboks. Gassformig reaktant og andre gasser kan i tillegg innføres i reaktoren ved hjelp av andre innløp, f.eks. som komponenter i resirkuleirngsgasser og/eller blandede tilførselsgasser. Gassformig reaktant og andre gasser kan innføres som en komponent i fiuidiseringsgassen, i reaktoren gjennom et plenum under katalysator-understøttelsesanordningen.
Den gassformige reaktanten kan hensiktsmessig innbefatte en gass inneholdende molekylært oksygen. Egnede gasser inneholdende molekylært oksygen for bruk i foreliggende oppfinnelse inkluderer oksygengass med mindre mengder av urenheter slik som argon og nitrogen som hver kan være til stede ved en konsentrasjon på mindre enn 0,1 vol-%. Konsentrasjonen av oksygen i gassen inneholdende molekylært oksygen er hensiktsmessig i området 10 til 100 %, fortrinnsvis i området 50 til 100 %, f.eks. en konsentrasjon på over 99,5 vol-%, hensiktsmessig en konsentrasjon på minst 99,6 vol-%.
Et hvilket som helst egnet innløp for den gassformige reaktanten kan benyttes i foreliggende oppfinnelse, spesielt i betraktning av de farer som det må tas hensyn til med slike reaktanter. Således, dersom f.eks. den gassformige reaktanten som innføres tilstøtende til katalysatorunderstøttelsesanordningen innbefatter en gass inneholdende molekylært oksygen så befinner den seg fortrinnsvis i en avstand fra katalysator-understøttelsesanordningen som er større enn en hvilken som helst potensiell flammelengde. Den potensielle flammelengden bestemmes av faktorer slik som innløpsrør-diameter og innløpsgasshastighet. Innløpene bør plasseres så innløpstrykkene og -hastighetene velges, slik at gassen inneholdende molekylært oksygen dispergeres og blandes i innløpsområdet. Innløpene bør ikke plasseres for nær reaktorveggene i tilfelle det forekommer en sjokkbølge etter en detonasjon. Innløpene bør plasseres slik at gassen inneholdende molekylært oksygen ikke støter direkte på overflater eller andre strukturer i reaktoren slik som innløp for andre reaktanter.
Væsken som innføres i reaktoren kan innføres i det fluidiserte sjiktet av katalysator for det formål å fjerne varme derfrå ved fordampning av væsken, som en reaktant eller som en kombinasjon av disse formålene. Innføring av væske i det fluidiserte sjiktet av katalysator har den fordel at den innføres der varme produseres i eksoterme reaksjoner. Væsken som innføres i det fluidiserte sjiktet av katalysator kan således hensiktsmessig være en reaktant, en inert væske eller et reaksjonsprodukt, eller en blanding av hvilke som helst to eller flere derav. I acetoksyleringen av etylen med en gass inneholdende molekylært oksygen og eddiksyre f.eks., kan eddiksyrereaktanten tilføres til det fluidiserte sjiktet av katalysator i væskeform; et egnet produkt som kan innføres i det fluidiserte sjikt av katalysator er vann, som dannes f.eks. som et biprodukt av acet-oksyleringsreaksjonen og har en relativt høy latent fordampningsvarme; og vinyl-acetatprodukt og/eller acetaldehyd-biprodukt kan også resirkuleres og innføres i væskeform i det fluidiserte sjiktet av katalysator i en fremgangsmåte for fremstilling av vinylacetat.
Innløpet for væsken befinner seg fortrinnsvis i den nedre halvdelen av fluidiseringssonen, og øker derved væskens anledning til å bli fordelt av katalysatoren. Innløpet for væsken er fortrinnsvis plassert slik at væsken ikke støter på noen faste overflater inne i fluidiseirngssonen, slik som overflaten til kjølespiraler anordnet inne i fluidiseringssonen for å fjerne reaksjonsvarme. Siden væsken som innføres i reaksjonssonen kan ha en betydelig bevegelsesenergi så kan den hjelpe å skape og/eller stabilisere sirkulasjon inne i det fluidiserte sjiktet.
Videre, én eller flere gassformige reaktanter kan også innføres i reaktoren sammen med eller fortrinnsvis i det minste delvis, separat fra den gassformige reaktanten slik som gass inneholdende molekylært oksygen. Denne andre gassformige reaktanten kan inn-føres som en komponent av fluidiseringsgassen. Fluidiseringsgassen kan innbefatte friske gassformige reaktanter og/eller resirkuleirngsgasser. Den andre gassformige reaktanten som innføres i reaktoren kan f.eks. være (i) etylen og/eller (ii) etan som kan reageres med gassen inneholdende molekylært oksygen for fremstilling av henholdsvis (i) eddiksyre og/eller (ii) etylen og/eller eddiksyre. Etylen kan også benyttes med gass inneholdende molekylært oksygen og eddiksyre for fremstilling av vinylacetat. Etylen og/eller etan i disse reaksjonene kan benyttes i vesentlig ren form eller blandet med en eller flere av nitrogen, metan, etan, karbondioksid og vann i form av damp eller én eller flere av hydrogen, C3/C4 alkener eller alkaner.
Dersom oksygenholdig gass blandes med andre gassformige reaktanter (som frisk tilførsel og/eller som resirkuleringsgass) utenfor reaktoren, bør den resulterende blandingen ha en sammensetning utenfor antennelighetsområdet.
Fremgangsmåten ifølge foreliggende oppfinnelse kan hensiktsmessig utøves ved en temperatur fra 100 til 500°C, fortrinnsvis 140 til 400°C. Fremgangsmåten kan hensiktsmessig foretas ved et trykk på 10 til 3000 kPa manometertrykk (0,1 til 30 barg), fortrinnsvis 20 til 2500 kPa manometertrykk (0,2 til 25 barg).
I reaktorens fluidiseirngssone holdes partiklene av katalysatoren i en fluidisert tilstand ved hjelp av egnet gasstrøm gjennom katalysatorlaget.
Katalysatoren kan være en hvilken som helst egnet fluidiserbar katalysator. Katalysatoren kan være en båret katalysator. Egnede katalysatorbærere inkluderer porøs silika, aluminiumoksid, silika/aluminiumoksid, titanoksid, silika/titanoksid, zirkoniumoksid og blandinger derav. Bæreren er fortrinnsvis silika. Bæreren kan hensiktsmessig ha et porevolum fra 0,2 til 3,5 ml per gram bærer, et overflateareal på 5 til 800 m<2> per gram bærer og en tilsynelatende bulkdensitet på 0,3 til 5,0 g.ml.
En typisk katalysatorsammensetning som er nyttig i foreliggende oppfinnelse kan ha følgende partikkelstørrelsesfordeling:
Fagfolk innen teknikken vil forstå at bærerpartikkelstørrelser på 44, 88,106 og 300 um er vilkårlige mål ved at de er basert på standard siktstørrelser. Partikkelstørrelser og partikkelstørrelsesfordelinger kan måles med en automatisert laseranordning slik som en MicrotracXIOO.
Katalysatoren har hensiktsmessig en bulkdensitet fra 0,5 til 5 g/m3, fortrinnsvis 0,5 til 3 g/cm<3>, spesielt 0,5 til 2 g/cm<3>.
Egnede katalysatorer for bruk i foreliggende oppfinnelse inkluderer oksidasjons-, ammoksidasjons- og acetoksyleringskatalysatorer.
En katalysator som er egnet for bruk i fremstillingen av vinylacetat ved acetoksylering av etylen kan innbefatte et gruppe Vlll-metall, en katalysatorpromotor og en eventuell ko-promotor. Katalysatoren kan fremstilles ved en hvilken som helst egnet metode, slik som den beskrevet i EP-A-0672453. Gruppe Vlll-metallet er fortrinnsvis palladium. Gruppe Vlll-metallet kan være til stede i en konsentrasjon på over 0,2 vekt-%, fortrinnsvis over 0,5 vekt-% basert på katalysatorens totalvekt. Metallkonsentrasjonen kan være så høy som 10 vekt-%. Egnede promotorer inkluderer gull, kobber, cerium eller blandinger derav. En foretrukket promotor er gull. Promotormetallet kan være til stede i en mengde fra 0,1 til 10 vekt-% i den ferdige katalysatoren. Egnede ko-promotorer inkluderer gruppe I-, gruppe II-, lantanid- eller overgangsmetaller, f.eks. valgt fra gruppen bestående av kadmium, barium, kalium, natrium, mangan, antimon, lantan og blandinger derav, som er til stede i den ferdige katalysatoren som salter, f.eks. et acetatsalt. De foretrukne saltene er kalium- eller natriumacetat. Ko-promotoren er fortrinnsvis til stede i katalysatorsammensetningen i en konsentrasjon på 0,1 til 15 vekt-% av katalysator, mer foretrukket fra 1 til 5 vekt-%. Når en flytende eddiksyretilførsel benyttes er den foretrukne konsentrasjonen av ko-promotorsalt opptil 6 vekt-%, spesielt 2,5 til 5,5 %. Når syren innføres i dampfasen er ko-promotoren fortrinnsvis til stede i en konsentrasjon på opptil 11 vekt-%.
Katalysator egnet for oksidasjon av etan til etylen og/eller eddiksyre og/eller for oksidasjon av etylen til eddiksyre er beskrevet i EP-A-1043064 og WO 99/51339, og det vises til disse publikasjonene med henblikk på detaljer. Oppfinnelsen vil nå bli illustrert ved bruk av kun eksempel og under henvisning til tegningene hvor figur 1 i skjematisk form representerer et lengdetverrsnitt av en fluidisertsjiktreaktor ifølge foreliggende oppfinnelse.
Under henvisning til figur 1: En reaktor (1) for en fluidisertsjiktreaksjon slik som acetoksyleringen av etylen til vinylacetat inneholder i bruk et fluidisert sjikt av fluidiserbar katalysator (2), f.eks. en palladium/gull-katalysator båret på en silikabærer. Det fluidiserte sjiktet av katalysator understøttes i en fluidiseirngssone (3) i reaktoren (1) av et egnet understøttelsesgitter (4). Reaktoren (1) er forsynt med minst ett innløps-rør (5) for en gass inneholdende molekylært oksygen, hvilket innløp befinner seg inne i fluidiseirngssonen (3) tilstøtende understøttelsesgitteret (4). Reaktoren (1) er også forsynt med minst ett innløp (6) for flytende eddiksyre, hvilket innløp befinner seg inne i fluidiseringssonen.. Fluidisertsjiktreaktoren (1) er også forsynt med kjølespiraler (8) og en tilførsel for fluidiseirngsgass innbefattende resirkuleirngsgasser, etylenreaktant og eventuelt oksygenreaktant gjennom innløpet (7) som befinner seg i plenum (10) under uderstøttelsesgitteret (4). Reaktoren er forsynt med et utløp (9). Kjølespiraler (8) kan benyttes til å oppvarme katalysatorsjiktet ved oppstarting, idet de er forsynt med en kilde for varm fluid.
Apparatet på figur 1 kan benyttes i acetoksyleringen av etylen for fremstilling av vinylacetat. Ved bruk blir etylenreaktant- og resirkuleirngsgasser ført gjennom innløpet (7) til plenum (10) og fluidiserer derved gjennom understøttelsesgitteret (4) katalysatorsjiktet (2) i fluidiseirngssonen (3) i reaktoren (1). Flytende eddiksyrereaktant innføres i det fluidiserte sjiktet (2) i fluidiseirngssonen (3) gjennom innløpet (6). En gass inneholdende molekylært oksygen innføres i det fluidiserte katalysatorsjiktet (2) i fluidiseringssonen (3) gjennom i det minste ett innløpsrør (5) i fluidiseringssonen tilstøtende til understøttelsesgitteret (4). Reaksjonsvarme fjernes i det minste delvis av kjølespiralene (8) som er forsynt med en tilførsel av kjølevann og delvis ved fordampning av den flytende eddiksyren. De gassformige reaksjonsproduktene fjernes fra utløpet (9).
I apparatet og fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen blir den flytende eddiksyren som innføres i fluidiseringssonen fordelt gjennom sonen ved hjelp av resirkuleringen av den fluidiserte katalysatoren. Den kan derfor innføres relativt høyt oppe i det fluidiserte katalysatorsjiktet. Gassen inneholdende molekylært oksygen innføres i det fluidiserte katalysatorsjiktet gjennom i det minste ett innløp som befinner seg inne i fluidiseringssonen tilstøtende fluidisertsjiktunderstøttelsen har en lang kontakttid med det fluidiserte katalysatorsj iktet.
Lignende apparatur kan benyttes for andre reaksjoner som involverer bruken av gass inneholdende molekylært oksygen - f.eks. oksidasjonen av etylen til eddiksyre og/eller oksidasjonen av etan til etylen og/eller eddiksyre, ammoksidasjonen av propylen, propan eller blandinger derav for fremstilling av akrylonitril og oksidasjonen av C4'er til maleinsyreanhydrid.

Claims (15)

1. Fremgangsmåte for anbringelse i kontakt av (a) minst én gassformig reaktant og (b) minst én væske valgt fra gruppen bestående av reaktanter, kjølemidler og blandinger derav i nærvær av et fluidisert sjikt av katalysator (2), karakterisert ved at fremgangsmåten innbefatter: (i) fluidisering med en fluidiserende gass av et sjikt av fluidiserbar katalysator (2) inne i en fluidiseringssone (3) i en reaktor (1), hvor reaktoren har en fluidiseirngssone for sjiktet av katalysator og en understøttelsesanordning (4) for understøttelse av nevnte sjikt av katalysator inne i fluidiseirngssonen; (ii) innføring av nevnte i det minste ene væske i reaktoren gjennom i det minste ett innløp (6) som befinner seg inne i fluidiseirngssonen; og (iii) innføring av nevnte i det minste ene gassformige reaktant i nevnte reaktor gjennom i det minste ett innløp (5) som befinner seg inne i nevnte fluidiseringssone ved en avstand fra katalysatorunderstøttelsesanordningen som er større enn en hvilken som helst potensiell fiammelengde og hvor innløpet ikke er et innløp for væsken.
2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at nevnte i det minste ene innløp (6) for væske befinner seg i fluidiseirngssonens (3) nedre halvdel.
3. Fremgangsmåte ifølge krav 1 eller 2, karakterisert v e d at nevnte i det minste ene innløp (6) for væske er plassert slik at væske ikke støter på noen faste overflater inne i fluidiseirngssonen (3).
4. Fremgangsmåte ifølge hvilket som helst av de foregående krav, karakterisert ved at den gassformige reaktanten innbefatter gass inneholdende molekylært oksygen.
5. Fremgangsmåte ifølge hvilket som helst av de foregående krav, karakterisert ved at én eller flere andre gassformige reaktanter innføres i reaktoren (1).
6. Fremgangsmåte ifølge krav 5, karakterisert ved at nevnte ene eller flere andre reaktanter innføres i det minste delvis, separat fra nevnte første gassformige reaktant.
7. Fremgangsmåte ifølge krav 5 eller 6, karakterisert v e d at nevnte ene eller flere andre gassformige reaktanter innføres som en komponent i fluidiseringsgassen.
8. Fremgangsmåte ifølge krav 5 til 7, karakterisert ved at nevnte ene eller flere andre gassformige reaktanter innbefatter etan, etylen eller blandinger derav.
9. Fremgangsmåte ifølge krav 8, karakterisert ved at nevnte væske som innføres i reaktoren (1) innbefatter eddiksyre og at det fremstilles vinylacetat.
10. Fremgangsmåte ifølge krav 8, karakterisert ved at nevnte væske som innføres i reaktoren (1) velges fra gruppen bestående av eddiksyre, vann og blandinger derav og at det fremstilles eddiksyre ved oksidasjon av etylen og/eller at det fremstilles etylen og/eller eddiksyre ved oksidasjon av etan.
11. Fremgangsmåte ifølge hvilket som helst av kravene 5 til 7, karakterisert ved at det fremstilles akrylonitril ved reaksjon av ammoniakk, gass inneholdende molekylært oksygen og en annen reaktant valgt fra gruppen bestående av propylen, propan og blandinger derav.
12. Fremgangsmåte ifølge hvilket som helst av kravene 5 til 7, karakterisert ved at det fremstilles maleinsyreanhydrid ved reaksjon av gass inneholdende molekylært oksygen og en annen reaktant valgt fra gruppen bestående av buten, butan og blandinger derav.
13. Apparat for heterogene fluidisertsjikt-reaksjoher hvor (a) minst én gassformig reaktant og (b) minst én væske valgt fra gruppen bestående av reaktanter, kjølemidler og blandinger derav, innføres i et fluidisert sjikt av katalysator (2), karakterisert ved at apparatet innbefatter en reaktor (1) som har: (1) en fluidiseringssone (3) for et fluidisert sjikt av katalysator (2); (2) anordning for understøttelse (4) av et fluidisert sjikt av katalysator inne i nevnte fluidiseringssone; (3) minst ett innløp (5) for innføring av minst én gassformig reaktant i nevnte reaktor; og (4) minst ett innløp (6) for innføring av minst én væske valgt fra gruppen bestående av reaktanter, kjølemidler og blandinger derav i nevnte reaktor, hvor nevnte minst ene innløp (6) for væske befinner seg inne i nevnte fluidiseringssone (3) og nevnte minst ene innløp (5) for gassformig reaktant befinner seg inne i nevnte fluidiseirngssone (3) tilstøtende til nevnte understøttelsesanordning (4), og hvor nevnte minst ene innløp (5) for gassformig reaktant er anordnet ved en avstand fra nevnte katalysatorunderstøttelsesanordning (4) som er større enn en hvilken som helst potensiell flammelengde når nevnte gassformige reaktant innbefatter gass inneholdende molekylært oksygen.
14. Apparat ifølge krav 13, karakterisert ved at nevnte minst ene innløp (6) for væske er anordnet i fluidiseirngssonens (3) nedre halvdel.
15. Apparat ifølge krav 13 eller 14, karakterisert ved at nevnte minst ene innløp (6) for væske er plassert slik at væske ikke støter på noen faste overflater inne i fluidiseirngssonen (3).
NO20012909A 2000-06-14 2001-06-13 Fremgangsmate og apparat for fluidisertsjikt-reaksjoner NO325457B1 (no)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
GBGB0014584.7A GB0014584D0 (en) 2000-06-14 2000-06-14 Apparatus and process

Publications (3)

Publication Number Publication Date
NO20012909D0 NO20012909D0 (no) 2001-06-13
NO20012909L NO20012909L (no) 2001-12-17
NO325457B1 true NO325457B1 (no) 2008-05-05

Family

ID=9893677

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
NO20012909A NO325457B1 (no) 2000-06-14 2001-06-13 Fremgangsmate og apparat for fluidisertsjikt-reaksjoner

Country Status (15)

Country Link
US (2) US6913734B2 (no)
EP (1) EP1163954A3 (no)
JP (1) JP2002053498A (no)
KR (1) KR100818948B1 (no)
CN (1) CN1215901C (no)
BR (1) BR0102385A (no)
GB (1) GB0014584D0 (no)
ID (1) ID30524A (no)
MX (1) MXPA01005955A (no)
NO (1) NO325457B1 (no)
RS (1) RS50018B (no)
RU (1) RU2257374C2 (no)
SG (1) SG101977A1 (no)
TW (1) TWI233838B (no)
UA (1) UA77623C2 (no)

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2382786B (en) * 2001-12-04 2005-10-19 Sasol Technology Slurry phase apparatus
TWI304359B (en) * 2001-12-04 2008-12-21 Bp Chem Int Ltd Oxidation process in fluidised bed reactor
TW200732038A (en) * 2006-01-13 2007-09-01 Bp Chem Int Ltd Process and apparatus for reducing the probability of ignition in fluid bed-catalysed oxidation reactions
CN101384536B (zh) * 2006-02-07 2012-12-05 国际人造丝公司 预脱水塔在乙烷氧化成醋酸/乙烯的方法中的用途
CN101985089B (zh) * 2009-07-29 2013-01-30 江苏新河农用化工有限公司 一种百菌清生产中列管式流化床反应器
RU2495696C1 (ru) * 2012-04-26 2013-10-20 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт структурной макрокинетики и проблем материаловедения Российской академии наук Способ управления детонацией смесей оксида углерода и водорода с воздухом
CN112191198B (zh) * 2020-11-11 2022-01-11 北京水木滨华科技有限公司 一种异丁烯氧乙酰化反应装置及方法

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3615253A (en) * 1969-05-21 1971-10-26 Phillips Petroleum Co Batch-continuous reactor
GB1265770A (no) * 1969-07-01 1972-03-08
DE3023297C2 (de) * 1980-06-21 1988-05-05 International Minerals & Chemical Luxembourg S.A., 2010 Luxembourg Verfahren zur Herstellung eines Vorproduktes für die Erzeugung von Siliziumcarbid
US4579999A (en) * 1985-01-17 1986-04-01 Mobil Oil Corporation Multistage process for converting oxygenates to liquid hydrocarbons with aliphatic recycle
US5300684A (en) 1991-12-09 1994-04-05 The Standard Oil Company Process for the fluidized bed oxidation of ethane to acetic acid
ZA943399B (en) * 1993-05-20 1995-11-17 Bp Chem Int Ltd Polymerisation process
ES2249764T3 (es) * 1994-02-22 2006-04-01 The Standard Oil Company Proceso de preparacion de un catalizador para fabricar acetato de vinilo en un lecho fluido.
ES2135006T3 (es) 1994-06-02 1999-10-16 Standard Oil Co Ohio Procedimiento en lecho fluido para la acetoxilacion de etileno en la produccion de acetato de vinilo.
JP3744078B2 (ja) * 1995-11-08 2006-02-08 三菱化学株式会社 流動床反応器の運転方法
DE19601750A1 (de) * 1996-01-19 1997-07-24 Basf Ag Verfahren zur Oxidation und Oxidehydrierung von Kohlenwasserstoffen in der Wirbelschicht
IT1295057B1 (it) * 1996-09-27 1999-04-27 Du Pont Procedimento migliorato per la calcinazione/attivazione di un catalizzatore v/p/o
US6111036A (en) * 1996-10-17 2000-08-29 Eastman Chemical Company Method for improving cooling of fluid bed polymer reactor
GB9625599D0 (en) * 1996-12-10 1997-01-29 Bp Chem Int Ltd Process
GB9807142D0 (en) * 1998-04-02 1998-06-03 Bp Chem Int Ltd Catalyst and process utilising the catalyst
GB9817365D0 (en) * 1998-08-11 1998-10-07 Bp Chem Int Ltd Process for the production of vinyl acetate
GB9826754D0 (en) * 1998-12-04 1999-01-27 Bp Chem Int Ltd Process for the production of vinyl acetate
GB9907704D0 (en) 1999-04-01 1999-05-26 Bp Chem Int Ltd Catalyst and process utilising the catalyst

Also Published As

Publication number Publication date
CN1328871A (zh) 2002-01-02
YU42101A (sh) 2004-03-12
KR100818948B1 (ko) 2008-04-04
UA77623C2 (en) 2006-12-15
NO20012909D0 (no) 2001-06-13
NO20012909L (no) 2001-12-17
ID30524A (id) 2001-12-20
BR0102385A (pt) 2002-04-30
CN1215901C (zh) 2005-08-24
RU2257374C2 (ru) 2005-07-27
EP1163954A3 (en) 2004-01-14
US20050209101A1 (en) 2005-09-22
JP2002053498A (ja) 2002-02-19
SG101977A1 (en) 2004-02-27
MXPA01005955A (es) 2005-04-19
GB0014584D0 (en) 2000-08-09
US6913734B2 (en) 2005-07-05
KR20010112111A (ko) 2001-12-20
TWI233838B (en) 2005-06-11
US20020016374A1 (en) 2002-02-07
EP1163954A2 (en) 2001-12-19
RS50018B (sr) 2008-09-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20050209101A1 (en) Process and apparatus for fluid bed reactions
RU2223941C2 (ru) Способ получения винилацетата
JP2008082701A (ja) 流動床にて熱交換するための装置および方法
JP2001508453A (ja) 酢酸の製造方法
JPH0637451B2 (ja) ニトリル類および無水物類の製造法
NO308947B1 (no) FremgangsmÕte for acetoksylering av olefiner
RU2339611C2 (ru) Способ окисления в реакторе с псевдоожиженным слоем
JP5676628B2 (ja) 酢酸アリルの製造方法
US20020006368A1 (en) Apparatus and process for oxidation reactions
RU2001115767A (ru) Способ проведения реакций в псевдоожиженном слое и аппарат для его осуществления
Santos et al. Oxidative coupling of methane in a vibrofluidized bed at low fluidizing velocities
WO2003076383A1 (en) Process for vinyl acetate
EP2847146B1 (en) Method of making oxygenates from a non-catalytic chemical reaction
NO303628B1 (no) FremgangsmÕte for katalytisk omvandling i medstr°ms fluidisert sjikt av en sats som inneholder minst Ún oksygenert forbindelse
EP0590010A1 (en) Catalyst/heat-transfer medium for syngas generation
JPH11503427A (ja) α，β−不飽和ニトリルの製造方法