RU2257374C2 - Способ проведения реакций в псевдоожиженном слое и аппарат для его осуществления - Google Patents

Способ проведения реакций в псевдоожиженном слое и аппарат для его осуществления Download PDF

Info

Publication number
RU2257374C2
RU2257374C2 RU2001115767/04A RU2001115767A RU2257374C2 RU 2257374 C2 RU2257374 C2 RU 2257374C2 RU 2001115767/04 A RU2001115767/04 A RU 2001115767/04A RU 2001115767 A RU2001115767 A RU 2001115767A RU 2257374 C2 RU2257374 C2 RU 2257374C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
reactor
catalyst
liquid
gaseous
inlet
Prior art date
Application number
RU2001115767/04A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2001115767A (ru
Inventor
Джон БЕККЕР Стэнли (GB)
Джон БЕККЕР Стэнли
Криспин БРИСТОУ Тимоти (GB)
Криспин Бристоу Тимоти
Уилль м КЛАРК Роберт (GB)
Уилльям КЛАРК Роберт
ФЛОРЕНТИНО Микеле (FR)
ФЛОРЕНТИНО Микеле
НЬЮТОН Дейвид (GB)
Ньютон Дейвид
Аллан Битти РИД Айан (GB)
Аллан Битти РИД Айан
Лео УИЛЛЬЯМС Брюс (GB)
Лео УИЛЛЬЯМС Брюс
Original Assignee
Бп Кемикэлз Лимитед
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 Бп Кемикэлз Лимитед filed Critical Бп Кемикэлз Лимитед
Publication of RU2001115767A publication Critical patent/RU2001115767A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2257374C2 publication Critical patent/RU2257374C2/ru

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)
  • Low-Molecular Organic Synthesis Reactions Using Catalysts (AREA)
  • Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)

Abstract

Изобретение относится к гетерогенным газофазным реакциям в псевдоожиженном слое с использованием молекулярного кислорода или аммиака и олефина.
В способе по изобретению вводят в контакт по меньшей мере один газообразный реагент и по меньшей мере одну жидкость, выбранную из группы, включающей реагенты, охлаждающие жидкости и их смеси, с использованием псевдоожиженного слоя катализатора. Жидкость вводят в реактор через по меньшей мере одно впускное отверстие, расположенное внутри зоны псевдоожижения, а газообразный реагент вводят в реактор через по меньшей мере одно впускное отверстие, расположенное в зоне псевдоожижения вблизи опорного средства. Предпочтительно один или несколько газообразных реагентов вводят как компонент псевдоожижающего газа. Возможными конечными продуктами являются уксусная кислота, винилацетат, акрилонитрил, малеиновый ангидрид.
Аппарат для осуществления гетерогенных реакций в псевдоожиженном слое включает средство, на которое опирается псевдоожиженный слой катализатора внутри зоны псевдоожижения, по меньшей мере одно впускное отверстие для введения в реактор по меньшей мере одного газообразного реагента и по меньшей мере одно впускное отверстие для введения в реактор по меньшей мере одной жидкости.
Технический результат - усовершенствование способа и аппарата для проведения гетерогенных газофазных реакций в псевдоожиженном слое, в котором газ и жидкость вводят в слой катализатора. 2 н. и 15 з.п. ф-лы, 1 ил.

Description

Настоящее изобретение в общем относится к гетерогенным газофазным реакциям в псевдоожиженном слое и аппарату для их проведения.
Реакторы с псевдоожиженным слоем и их применение при проведении процессов, включающих применение газа, содержащего молекулярный кислород, с твердым катализатором для гетерогенных газофазных реакций известны, например, из ЕР А-0546677, ЕР А-0685449 и ЕР А-0847982.
В ЕР А-0546677 описан способ окисления этана до уксусной кислоты в реакционной зоне с псевдоожиженным слоем. В примере, представленном в ЕР А-0546677, этан объединяют с рецикловым потоком, включающим воду, СО, СО2, О2, этилен и этан, и объединенный поток направляют в реактор с псевдоожиженным слоем. Содержащий молекулярный кислород поток и водяной пар вводят в реактор с псевдоожиженным слоем раздельно. Горячие продукты окисления отводят из верхней части реактора.
В ЕР А-0685449 описан способ получения винилацетата в реакторе с псевдоожиженным слоем, включающий подачу этилена и уксусной кислоты в реактор с псевдоожиженным слоем через одно или несколько впускных отверстий, подачу в реактор с псевдоожиженным слоем через по меньшей мере одно дополнительное впускное отверстие кислородсодержащего газа, объединение кислородсодержащего газа, этилена и уксусной кислоты в этом реакторе с псевдоожиженным слоем при одновременном контактировании с каталитическим материалом псевдоожиженного слоя для возможности протекания взаимодействия между этиленом, уксусной кислотой и кислородом с образованием винилацетата и выделение винилацетата из реактора с псевдоожиженным слоем. В соответствии с ЕР А-0685449 кислород можно добавлять в чистом виде или в виде смеси с инертным газом, таким, как азот или диоксид углерода. Поскольку кислород и углеводороды не смешиваются до тех пор, пока они оба не попадают внутрь реактора, когда они соединяются, это происходит в присутствии катализатора, вследствие чего немедленно протекает реакция, вызывающая падение парциального давления кислорода. Таким образом, преимущество подачи кислородсодержащего газа в реактор через по меньшей мере одно дополнительное впускное отверстие, не считая этиленового и уксуснокислотного реагентов, состоит в том, что это позволяет безопасно использовать кислород в существенно увеличенных количествах без высокой вероятности образования воспламеняющихся газовых смесей.
В заявке ЕР А-0847982 описан способ получения винилацетата в реакторе с псевдоожиженным слоем реакцией при повышенной температуре этилена, уксусной кислоты и кислородсодержащего газа в присутствии каталитического материала псевдоожиженного слоя, характеризующийся тем, что в реактор с псевдоожиженным слоем вводят жидкость для отвода из него тепла за счет испарения этой жидкости. В соответствии с ЕР А-0847982 в качестве жидкости, вводимой в реактор с псевдоожиженным слоем, можно эффективно использовать реагент, инертную жидкость, продукт реакции или смесь любых двух из них или большего числа компонентов. Так, например, по меньшей мере часть уксуснокислотного реагента можно вводить в реактор с псевдоожиженным слоем в форме жидкости. В качестве подходящего продукта следует упомянуть воду, которая образуется как побочный продукт взаимодействия этилена, уксусной кислоты и кислорода, поскольку она обладает относительно высокой удельной теплотой парообразования. В этой заявке говорится, что возвращать в процесс и в жидкой форме вводить в реактор с псевдоохиженным слоем можно также винилацетатный продукт и/или ацетальдегидный продукт.
В соответствии с ЕР А-0847982 жидкость можно вводить в реактор с псевдоожиженным слоем с помощью соответствующим образом размещенных инжекционных средств. Сказано, что внутри реактора с псевдоожиженным слоем можно применять единственное инжекционное средство или разместить множество инжекционных средств. В соответствии с ЕР А-0847982 для ввода жидкости в псевдоожиженный каталитический слой применяют такое количество инжекционных средств, которое требуется с тем, чтобы обеспечить достаточные пенетрацию и диспергирование жидкости в зоне каждого инжекционного средства и добиться хорошего диспергирования жидкости по всему псевдоожиженному каталитическому слою. Сказано, что предпочтительным инжекционным средством является сопло или множество сопел, которые включают приводимые в действие газом форсунки, в которых газ применяют для содействия инжекции жидкости, или чисто жидкостные сопла типа распылителей. В соответствии с ЕР А-0847982 жидкость можно вводить с помощью этилена и/или кислородсодержащего газа, и/или рециклового газа, который целесообразно вводить в реактор с псевдоожиженным слоем путем барботирования этилена и/или кислородсодержащего газа, и/или рециклового газа через жидкость перед ее подачей в реактор. По еще одному варианту, как сказано, жидкость можно было бы закачивать в зону перфорированной плиты, представляющей собой существенную деталь реактора с псевдоожиженным слоем, где выброс жидкости вверх и ее ввод в псевдоожиженный каталитический слой происходил бы при ее вхождении в контакт с поступающими этиленом и/или кислородсодержащим газом, и/или редикловым газом. Сказано также, что по другому варианту жидкость можно закачивать в реактор через штанговый опрыскиватель или опрыскиватели, необязательно с помощью одного или нескольких исходных газов.
В соответствии с ЕР А-0847982 сопло или сопла могут быть размещены на реакторной решетке или на стенках реактора над решеткой.
В заявке ЕР А-0985655 описан способ получения винилацетата в псевдоожиженном слое, который включает подачу этилена, жидкой уксусной кислоты и кислородсодержащего газа в реактор с псевдоожиженным слоем, в котором количество сопромотора составляет до 6% от массы катализатора. В заявке говорится, что уксусную кислоту вводят в реактор в жидком виде необязательно с некоторым количеством кислоты в парообразной форме и что в реактор с псевдоожиженным слоем с помощью любого приемлемого инжекционного средства, например форсунки, в качестве которой можно применять приводимую в действие газом форсунку или чисто жидкостное сопло типа распылителя, можно вводить жидкую уксусную кислоту. Утверждается также, что можно применять одну или несколько форсунок и что, кроме того, в реактор можно вводить рецикловую уксусную кислоту, которую либо предварительно смешивают с сырой уксусной кислотой, либо подают через отдельные инжекционные средства.
В примерах, представленных в ЕР А-0985655, свежую уксусную кислоту из хранилища (1) и рецикловую уксусную кислоту закачивают вместе с некоторым количеством рециклового газа (3) в двойное сопло для текучей среды внутри псевдоожиженного слоя (2). Остальная часть рециклового газообразного сырья (3), свежего этилена (4) и кислорода (5) поступает в свободное пространство реактора и через плиту из спеченного материала. Свежий кислород (6) можно направлять непосредственно в псевдоожиженный слой. Для отделения катализатора (7) предусмотрена верхняя секция. Газообразные продукты отходят из реактора через выпускное отверстие (8) и через фильтрующие элементы из спеченного материала (не показаны).
Существует потребность в разработке усовершенствованного способа и создании аппарата для проведения гетерогенных газофазных реакций в псевдоожиженном слое, в которых в псевдоожиженный слой катализатора вводят по меньшей мере один газ и по меньшей мере одну жидкость.
Таким образом, в соответствии с одним вариантом выполнения настоящего изобретения предлагается способ введения в контакт (а) по меньшей мере одного газообразного реагента и (б) по меньшей мере одной жидкости, выбранной из группы, включающей реагенты, охлаждающие жидкости и их смеси, в присутствии псевдоожиженного слоя катализатора, включающий следующие стадии:
(I) псевдоожижение псевдоожижащим газом слоя, способного к псевдоожижению катализатора в зоне псевдоожижения в реакторе, причем этот реактор снабжен зоной псевдоожижения для слоя катализатора и средством, на которое опирается слой катализатора внутри зоны псевдоожижения;
(II) введение по меньшей мере одной жидкости в реактор через по меньшей мере одно впускное отверстие, расположенное внутри зоны псевдоожижения, и
(III) введение по меньшей мере одного газообразного реагента в реактор через по меньшей мере одно впускное отверстие, расположенное внутри зоны псевдоожижения, смежное с опорным средством. В соответствии с другим вариантом выполнения настоящего изобретения предлагается аппарат для гетерогенных реакций в псевдоожиженном слое, в котором (а) по меньшей мере один газообразный реагент и (б) по меньшей мере одна жидкость, выбранная из группы, включающей реагенты, охлаждающие жидкости и их смеси, вводят в псевдоожиженный слой катализатора, причем этот аппарат представляет собой реактор, включающий:
(1) зону псевдоожижения для псевдоожиженного слоя катализатора;
(2) средство, на которое опирается псевдоожиженный слой катализатора внутри зоны псевдоожижения;
(3) по меньшей мере одно впускное отверстие для введения в реактор по меньшей мере одного газообразного реагента и
(4) по меньшей мере одно впускное отверстие для введения в реактор по меньшей мере одной жидкости, выбранной из группы, включающей реагенты, охлаждающие жидкости и их смеси, в котором по меньшей мере одно впускное отверстие для жидкости расположено внутри зоны псевдоожижения и по меньшей мере одно впускное отверстие для газообразного реагента расположено внутри зоны псевдоожижения вблизи опорного средства.
В способе и аппарате по настоящему изобретению жидкий реагент и/или охлаждающую жидкость, вводимые в псевдоожиженный слой катализатора, можно вводить в любом положении относительно опорного средства внутри зоны псевдоожижения, поскольку рециркуляция псевдоожиженного катализатора их распределяет по всей зоне. Преимущество распределения жидкости псевдоожиженным катализатором состоит в том, что для жидкости может потребоваться меньше впускных отверстий. Распределение жидкости псевдоожиженным катализатором можно упростить соответствующей пористостью катализатора и/или применением соответствующих химических реагентов.
В способе и аппарате по настоящему изобретению введение газообразного реагента в псевдоожиженный слой катализатора через по меньшей мере одно впускное отверстие, расположенное внутри зоны псевдоожижения вблизи опорного средства, обеспечивает долговременное контактирование между газообразным реагентом и псевдоожиженным слоем катализатора, а также обеспечивает высокую концентрацию газообразного реагента во всем слое. Это оказывается благотворным для протекания реакций, когда скорость реакции зависит от концентрации газообразного реагента, такого, как кислород, при ацетоксилировании этилена с получением винилацетата. Хотя введение газообразного реагента в свободное пространство под опорным средством для каталитического слоя также могло бы обеспечить долговременное контактирование между газообразным реагентом и катализатором, это могло бы быть связано с ограничением. Так, например, если газообразный реагент включает молекулярный кислород, возникает необходимость избегать образования потенциально взрывоопасных смесей и/или вероятности большого количества содержащего молекулярный кислород газа внутри реактора.
Приемлемые для применения при выполнении настоящего изобретения процессы в псевдоожиженном слое включают ацетоксилирование олефинов, например реакцией этилена, уксусной кислоты и кислорода с получением винилацетата, как это изложено в заявке ЕР А-0847982, содержание которой включено в настоящее описание в качестве ссылки. В ходе проведения этого процесса газообразный реагент представляет собой содержащий молекулярный кислород газ, который может быть введен в реактор вместе с этиленом или, что предпочтительно, по меньшей мере частично отдельно от этилена. Псевдоожижающий газ может включать этилен и кислород в качестве свежего сырья и в качестве компонентов рециклового газа. По меньшей мере часть уксуснокислотного реагента вводят в виде жидкого реагента и/или охлаждающей жидкости. Другие жидкости можно вводить в виде охлаждающих жидкостей. Путем введения содержащего молекулярный кислород газа через по меньшей мере одно впускное отверстие, расположенное внутри зоны псевдоожижения вблизи опорного средства для псевдоожиженного слоя, долговременного контактирования кислорода с катализатором достигают без риска образования взрывоопасных смесей внутри свободного пространства реактора. Жидкий уксуснокислотный реагент и охлаждающая жидкость, вводимые в псевдоожиженный слой катализатора в реакторе через по меньшей мере одно впускное отверстие внутри зоны псевдоожижения, абсорбируются катализатором и распределяются псевдо сжиженным слоем катализатора по всему реактору. Таким образом, необходимость в размещении впускного отверстия (отверстий) для жидкости в основании зоны псевдоожижения отсутствует. Уксусную кислоту можно частично заменять уксусным ангидридом.
Другим подходящим для применения при выполнении настоящего изобретения процессом является окисление этилена до уксусной кислоты и/или окисление этана до этилена и/или уксусной кислоты, в ходе проведения которого в реактор вводят жидкость, выбранную из уксусной кислоты, воды и их смесей.
Еще одним приемлемым для применения при выполнении настоящего изобретения процессом является получение акрилонитрила реакцией пропилена, пропана или их смесей с аммиаком и кислородсодержащим газом, в ходе проведения которого тепло реакции по меньшей мере частично отводят введением жидкости (реагента, охлаждающей жидкости или их смесей).
Другим пригодным для применения при выполнении настоящего изобретения процессом является получение малеинового ангидрида из бутена, бутана или их смесей.
При осуществлении настоящего изобретения можно применять больше одного впускного отверстия для газообразного реагента. Газообразный реагент для этих впускных отверстий можно подавать из обычного источника, такого, как расходная емкость. Газообразный реагент и другие газы можно дополнительно вводить в реактор через другие впускные отверстия, например в виде компонентов рецикловых газов и/или смешанных исходных газов. Газообразный реагент и другие газы можно вводить в реактор в качестве компонента псевдоожижающего газа через свободное пространство под опорным средством для катализатора.
Приемлемый газообразный реагент может включать газ, содержащий молекулярный кислород. Подходящие для применения при выполнении настоящего изобретения содержащие молекулярный кислород газы включают газообразный кислород с небольшими количествами примесей, таких, как аргон и азот, каждый из которых может присутствовать в концентрации меньше 0,1 об.%. Приемлемая концентрация содержащего молекулярный кислород газа находится в интервале от 10 до 100%, предпочтительно в интервале от 50 до 100%, например в концентрации больше 99,5 об.%, целесообразно в концентрации по меньшей мере 99,6 об.%.
При выполнении настоящего изобретения можно применять любое приемлемое для газообразного реагента впускное отверстие, зная, в частности, об опасности, которую возможно следует принять во внимание при обращении с такими реагентами. Так, например, если газообразный реагент, который вводят вблизи опорного средства для катализатора, включает содержащий молекулярный кислород газ, в предпочтительном варианте для безопасности впускное отверстие размещают от опорного средства для катализатора на расстоянии, превышающем любую потенциальную длину пламени. Потенциальная длина пламени определяется такими факторами, как внутренний диаметр трубки и скорость газа во впускном отверстии. Положения впускных отверстий, а также давление и скорости во впускных отверстиях следует выбирать таким образом, чтобы содержащий молекулярный кислород газ диспергировался и смешивался в зоне впускного отверстия. В случае, когда возможно возникновение ударной волны с последующей детонацией, впускные отверстия необходимо размещать не слишком близко к стенкам реактора. Впускные отверстия следует размещать таким образом, чтобы содержащий молекулярный кислород газ не сталкивался непосредственно с поверхностями стенок или других частей реактора, таких, как впускные отверстия для других реагентов.
Жидкость, подаваемую в реактор, можно вводить в псевдоожиженный слой катализатора с целью отвода из него тепла за счет испарения этой жидкости, в качестве реагента или для сочетания этих целей. Введение жидкости в псевдоожиженный слой катализатора обладает преимуществом тогда, когда вследствие протекания экзотермических реакций выделяется тепло. Таким образом, в качестве жидкости в псевдоожиженный слой катализатора можно эффективно вводить реагент, инертную жидкость, продукт реакции или смесь любых двух или большего числа этих материалов. Так, например, при ацетоксилировании этилена содержащим молекулярный кислород газом и уксусной кислотой уксуснокислотный реагент можно вводить в псевдоожиженный слой катализатора в жидкой форме; подходящим продуктом, который может быть введен в псевдоожиженный слой катализатора, является вода, которая образуется, например, в качестве побочного продукта реакции ацетоксилирования, и обладает относительно высокой удельной теплотой парообразования; и в процессе получения винилацетата возвращать в процесс и в жидкой форме вводить в псевдоожиженный слой катализатора можно также винилацетатный продукт и/или ацетальдегидный побочный продукт.
В предпочтительном варианте впускное отверстие для жидкости располагают в нижней половине зоны псевдоожижения, способствуя тем самым благоприятной возможности распределения жидкости катализатором. В предпочтительном варианте впускное отверстие для жидкости располагают таким образом, чтобы жидкость не сталкивалась с какими-либо твердыми поверхностями внутри зоны псевдоожижения, такими, как поверхность змеевиковых холодильников, размещенных внутри зоны псевдоожижения для отвода тепла реакции. Поскольку жидкость, вводимая в реакционную зону, может обладать значительным количеством движения, это может содействовать созданию и/или стабилизации циркуляции внутри псевдоожиженного слоя.
Кроме того, в реактор вместе с газообразным реагентом, таким, как содержащий молекулярный кислород газ, или, что предпочтительно, частично отдельно от него в реактор можно также вводить один или несколько вторых газообразных реагентов. Такой второй газообразный реагент можно вводить как компонент псевдоожижающего газа. Псевдоожижающий газ может включать свежие газообразные реагенты и/или рецикловые газы. Вторым газообразным реагентом, вводимым в реактор, может быть, например, (I) этилен и/или (II) этан, который может взаимодействовать с содержащим молекулярный кислород газом с получением соответственно (I) уксусной кислоты и/или (II) этилена и/или уксусной кислоты. Этилен может быть также использован с содержащим молекулярный кислород газом и уксусной кислотой с получением винилацетата. Этилен и/или этан в этих реакциях может быть использован в практически чистом виде или в смеси с одним или несколькими такими материалами, как азот, метан, этан, диоксид углерода и вода в форме водяного пара, или с одним или несколькими такими материалами, как водород, С3/С4алкены или алканы.
Если кислородсодержащий газ смешивают с другими газообразными реагентами (в виде свежего исходного материала и/или рециклового газа) вне реактора, образующаяся смесь должна характеризоваться составом, выходящим за диапазон воспламеняемости.
Способ по настоящему изобретению можно эффективно осуществлять при температуре от 100 до 500°С, предпочтительно от 140 до 400°С. Этот способ можно успешно осуществлять под манометрическим давлением от 10 до 3000 кПа (от 0,1 до 30 бар), предпочтительно от 20 до 2500 Па (от 0,2 до 25 бар).
В зоне псевдоожижения в реакторе частицы катализатора удерживают в псевдоожиженном состоянии соответствующим газовым потоком, проходящим через слой катализатора.
Катализатором может служить любой подходящий псевдоожижаемый катализатор. Катализатором может являться катализатор на носителе.
Приемлемые носители для катализатора включают пористый диоксид кремния, оксид алюминия, кремнийдиоксид/алюминийоксид, диоксид титана, кремнийдиоксид/титандиоксид, диоксид циркония и их смеси. Предпочтительным носителем является диоксид кремния. Эффективный носитель может обладать удельным объемом пор от 0,2 до 3,5 мл/г носителя, удельной площадью поверхности от 5 до 800 м2/г носителя и кажущейся объемной плотностью от 0,3 до 5,0 г/мл.
Типичная каталитическая композиция, которую можно применять по настоящему изобретению, характеризуется следующим распределением частиц по размерам:
от 0 до 20 мкм от 0 до 30 маc.%
от 20 до 44 мкм от 0 до 60 маc.%
от 44 до 88 мкм от 10 до 80 мас.%
от 88 до 106 мкм от 0 до 80 мас.%
>106 мкм от 0 до 40 маc.%
>300 мкм от 0 до 5 маc.%
Специалистам в данной области техники известно, что размеры частиц носителя 44, 88, 106 и 300 мкм являются произвольными значениями в том смысле, что они выбраны на основе стандартных размеров ячеек сит. Размеры частиц и распределение частиц по размерам можно установить с помощью автоматического лазерного прибора, такого, как Microtrac X100.
Подходящий катализатор характеризуется объемной плотностью от 0,5 до 5 г/см3, предпочтительно от 0,5 до 3 г/см3, в частности от 0,5 до 2 г/см3.
Катализаторы, приемлемые для использования по настоящему изобретению, включают катализаторы окисления, аммоксидирования и ацетоксилирования.
Катализатор, который можно применять при получении винилацетата ацетоксилированием этилена, может включать металл группы VIII, промотор для катализатора и необязательный сопромотор. Этот катализатор может быть приготовлен по любому подходящему способу, такому, как описанный в ЕР А-0672453. Предпочтительным металлом группы VIII является палладий. Металл группы VIII может содержаться в концентрации больше 0,2 мас.%, предпочтительно больше 0,5 мас.%, в пересчете на общую массу катализатора. Концентрация металла может достигать 10 мас.%. Пригодные промоторы включают золото, медь, церий или их смеси. Предпочтительным промотором является золото. Промоторный металл может содержаться в готовом катализаторе в количестве от 0,1 до 10 мас.%. К приемлемым сопромоторам относятся металлы группы I и группы II, лантаниды и переходные металлы, выбранные из ряда, включающего кадмий, барий, калий, натрий, марганец, сурьму, лантан и их смеси, которые содержатся в готовом катализаторе в виде солей, например таких, как ацетатная соль. Предпочтительны ацетаты калия и натрия. В предпочтительном варианте сопромотор содержится в каталитической композиции в концентрации от 0,1 до 15 мас.% от количества катализатора, более предпочтительно от 1 до 5 мас.%. В случае применения в качестве сырья жидкой уксусной кислоты предпочтительная концентрация сопромоторной соли составляет до 6 мас.%, в частности от 2,5 до 5,5%. Когда эту кислоту вводят в паровой фазе, предпочтительное содержание сопромоторной соли достигает 11 маc.%.
Катализатор, пригодный для окисления этана до этилена и/или уксусной кислоты и/или для окисления этилена до уксусной кислоты, представлен в ЕР А-1043064 и WO 99/51339, содержание которых включено в настоящее описание в качестве ссылок.
Изобретение далее проиллюстрировано только с помощью примера со ссылкой на чертеж, где в виде продольного сечения представлено схематическое изображение реактора с псевдоожиженным слоем в соответствии с настоящим изобретением.
В соответствии с чертежом реактор (1) для проведения в псевдоожиженном слое такой реакции, как ацетоксилирование этилена до винилацетата, в рабочем состоянии включает псевдоожиженный слой способного к псевдоожижению катализатора (2), например палладиевого/золотого катализатора, нанесенного на кремнийдиоксидный носитель. Псевдоожиженный слой катализатора в зоне (3) псевдоожижения в реакторе (1) опирается на приемлемую опорную решетку (4). Реактор (1) снабжен по меньшей мере одним впускным патрубком (5) для содержащего молекулярный кислород газа, расположенным внутри зоны (3) псевдоожижения вблизи опорной решетки (4). Реактор (1) также снабжен по меньшей мере одним впускным отверстием (6) для жидкой уксусной кислоты, расположенным внутри зоны псевдоожижения. Реактор (1) с псевдоожиженным слоем снабжен к тому же змеевиковыми холодильниками (8) и средством подачи псевдоожижающего газа, включающего рецикловые газы, этиленовый реагент и необязательный кислородный реагент, через впускной патрубок (7), находящийся в свободном пространстве (10) ниже опорной решетки (4). У реактора имеется выпускной патрубок (9). Змеевиковые холодильники (8) могут быть использованы для нагревания каталитического слоя в пусковой период, для чего предусмотрен источник горячей жидкости.
Показанный на чертеже аппарат можно применять для ацетоксилирования этилена для получения винилацетата. В процессе его работы этиленовый реагент и рецикловые газы, которые направляют через впускной патрубок (7) в свободное пространство (10), а оттуда через опорную решетку (4), псевдоожижают слой (2) в зоне (3) псевдоожижения реактора (1). Через впускной патрубок (6) в псевдоожиженным слой (2) в зоне (3) псевдоожижения вводят жидкий уксуснокислотный реагент. Через по меньшей мере один впускной патрубок (5), расположенный в зоне (3) псевдоожижения вблизи опорной решетки (4), в псевдоожиженный слой (2) в этой зоне псевдоожижения вводят содержащий молекулярный кислород газ. По меньшей мере частично тепло реакции отводят посредством змеевиковых холодильников (8), снабженных средством подачи охлаждающей воды, и частично за счет испарения жидкой уксусной кислоты. Газообразные реакционные продукты отводят из впускного патрубка (9).
В аппарате и способе по настоящему изобретению жидкая уксусная кислота, вводимая в зону псевдоожижения, распределяется по этой зоне благодаря рециркуляции псевдоожиженного катализатора. Таким образом, ее можно вводить в псевдоожиженный слой катализатора на относительно большой высоте. Содержащий молекулярный кислород газ, вводимый в псевдоожиженный слой катализатора по меньшей мере по одному впускному патрубку, расположенному внутри зоны псевдоожижения вблизи опоры для псевдоожиженного слоя, находится в долговременном контакте с псевдоожиженным слоем катализатора.
Аналогичный аппарат можно применять для проведения других реакций, связанных с использованием содержащего молекулярный кислород газа, например для окисления этилена до уксусной кислоты и/или окисления этана до этилена и/или уксусной кислоты, аммоксидирования пропилена, пропана или их смесей при получении акрилонитрила и окисления C4 продуктов до малеинового ангидрида.

Claims (17)

1. Способ введения в контакт (а) по меньшей мере одного газообразного реагента и (б) по меньшей мере одной жидкости, выбранной из группы, включающей реагенты, охлаждающие жидкости и их смеси, в присутствии псевдоожиженного слоя катализатора, включающий следующие стадии:
(I) псевдоожижение псевдоожижащим газом слоя способного к псевдоожижению катализатора в зоне псевдоожижения в реакторе, причем этот реактор снабжен зоной псевдоожижения для слоя катализатора и средством, на которое опирается слой катализатора внутри зоны псевдоожижения;
(II) введение по меньшей мере одной жидкости в реактор через по меньшей мере одно впускное отверстие, расположенное внутри зоны псевдоожижения, и
(III) введение по меньшей мере одного газообразного реагента в реактор через по меньшей мере одно впускное отверстие, расположенное внутри зоны псевдоожижения, смежное с опорным средством.
2. Способ по п.1, в котором по меньшей мере одно впускное отверстие для жидкости расположено в нижней половине зоны псевдоожижения.
3. Способ по п.1 или 2, в котором по меньшей мере одно впускное отверстие для жидкости расположено таким образом, чтобы жидкость не сталкивалась с какими-либо твердыми поверхностями внутри зоны псевдоожижения.
4. Способ по любому из предыдущих пунктов, в котором газообразный реагент включает газ, содержащий молекулярный кислород.
5. Способ по п.4, в котором по меньшей мере одно впускное отверстие для газообразного реагента расположено от опорного средства для катализатора на расстоянии, превышающем любую потенциальную длину пламени.
6. Способ по любому из предыдущих пунктов, в котором в реактор вводят один или несколько вторых газообразных реагентов.
7. Способ по п.6, в котором один или несколько вторых реагентов по меньшей мере частично вводят отдельно от первого газообразного реагента.
8. Способ по п.6 или 7, в котором один или несколько вторых газообразных реагентов вводят как компонент псевдоожижающего газа.
9. Способ по любому из пп.6-8, в котором один или несколько вторых газообразных реагентов включают этан, этилен или их смеси.
10. Способ по п.9, в котором жидкость, вводимая в реактор, включает уксусную кислоту и при этом получают винилацетат.
11. Способ по п.9, в котором жидкость, вводимую в реактор, выбирают из группы, включающей уксусную кислоту, воду и их смеси, и при этом уксусную кислоту получают окислением этилена и/или при этом этилен и/или уксусную кислоту получают окислением этана.
12. Способ по любому из пп.6-8, в котором получают акрилонитрил взаимодействием аммиака, содержащего молекулярный кислород газа, и второго реагента, выбранного из группы, включающей пропилен, пропан и их смеси.
13. Способ по любому из пп.6-8, в котором получают малеиновый ангидрид взаимодействием содержащего молекулярный кислород газа и второго реагента, выбранного из группы, включающей бутен, бутан и их смеси.
14. Аппарат для гетерогенных реакций в псевдоожиженном слое, в котором (а) по меньшей мере один газообразный реагент и (б) по меньшей мере одна жидкость, выбранная из группы, включающей реагенты, охлаждающие жидкости и их смеси, вводят в псевдоожиженный слой катализатора, причем этот аппарат представляет собой реактор, включающий
(1) зону псевдоожижения для псевдоожиженного слоя катализатора;
(2) средство, на которое опирается псевдоожиженный слой катализатора внутри зоны псевдоожижения;
(3) по меньшей мере одно впускное отверстие для введения в реактор по меньшей мере одного газообразного реагента и
(4) по меньшей мере одно впускное отверстие для введения в реактор по меньшей мере одной жидкости, выбранной из группы, включающей реагенты, охлаждающие жидкости и их смеси, в котором по меньшей мере одно впускное отверстие для жидкости расположено внутри зоны псевдоожижения и по меньшей мере одно впускное отверстие для газообразного реагента расположено внутри зоны псевдоожижения вблизи опорного средства.
15. Аппарат по п.14, в котором по меньшей мере одно впускное отверстие для жидкости расположено в нижней половине зоны псевдоожижения.
16. Аппарат по п.14 или 15, в котором по меньшей мере одно впускное отверстие для жидкости расположено таким образом, чтобы жидкость не сталкивалась с какими-либо твердыми поверхностями внутри зоны псевдоожижения.
17. Аппарат по любому из пп.14-16, в котором по меньшей мере одно впускное отверстие для газообразного реагента, когда этот газообразный реагент включает содержащий молекулярный кислород газ, расположено от опорного средства для катализатора на расстоянии, превышающем любую потенциальную длину пламени.
RU2001115767/04A 2000-06-14 2001-06-13 Способ проведения реакций в псевдоожиженном слое и аппарат для его осуществления RU2257374C2 (ru)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
GB0014584.7 2000-06-14
GBGB0014584.7A GB0014584D0 (en) 2000-06-14 2000-06-14 Apparatus and process

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2001115767A RU2001115767A (ru) 2003-07-10
RU2257374C2 true RU2257374C2 (ru) 2005-07-27

Family

ID=9893677

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2001115767/04A RU2257374C2 (ru) 2000-06-14 2001-06-13 Способ проведения реакций в псевдоожиженном слое и аппарат для его осуществления

Country Status (15)

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

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI322709B (en) * 2001-12-04 2010-04-01 Bp Chem Int Ltd Oxidation process in fluidised bed reactor
GB2382786B (en) * 2001-12-04 2005-10-19 Sasol Technology Slurry phase apparatus
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
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 (ru) * 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.
DE69511464T2 (de) * 1994-06-02 1999-12-16 Standard Oil Co Ohio Fliessbett-Verfahren zur Acetoxylierung von Äthylen zur Herstellung von Vinylacetat
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

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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

Also Published As

Publication number Publication date
NO325457B1 (no) 2008-05-05
MXPA01005955A (es) 2005-04-19
BR0102385A (pt) 2002-04-30
SG101977A1 (en) 2004-02-27
KR100818948B1 (ko) 2008-04-04
UA77623C2 (en) 2006-12-15
NO20012909L (no) 2001-12-17
KR20010112111A (ko) 2001-12-20
NO20012909D0 (no) 2001-06-13
EP1163954A3 (en) 2004-01-14
JP2002053498A (ja) 2002-02-19
ID30524A (id) 2001-12-20
YU42101A (sh) 2004-03-12
US20050209101A1 (en) 2005-09-22
CN1328871A (zh) 2002-01-02
US6913734B2 (en) 2005-07-05
RS50018B (sr) 2008-09-29
US20020016374A1 (en) 2002-02-07
GB0014584D0 (en) 2000-08-09
CN1215901C (zh) 2005-08-24
EP1163954A2 (en) 2001-12-19
TWI233838B (en) 2005-06-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7189871B2 (en) Oxidation process in fluidized bed reactor
EP0847982B1 (en) Process for the acetoxylation of olefins
JP2008082701A (ja) 流動床にて熱交換するための装置および方法
KR20060015596A (ko) 가스 냉각기를 지닌 유동화 베드 반응기
US20050209101A1 (en) Process and apparatus for fluid bed reactions
EP0985655B1 (en) Process for the production of vinyl acetate
RU2036713C1 (ru) Реактор для проведения реакций в газово-жидкой фазе, преимущественно окисления воздухом п-ксилола и сложного монометилового эфира п-толуиловой кислоты
JP2020532495A (ja) 不均一触媒を使用した酸化的エステル化によるメタクリル酸メチルの製造方法
JP2020528422A (ja) 不均一触媒を使用した酸化的エステル化によるメタクリル酸メチルの製造方法
JP2020528351A (ja) 不均一触媒を使用した酸化的エステル化によるメタクリル酸メチルの生成方法
JP2020528423A (ja) 不均一触媒を使用した酸化的エステル化によるメタクリル酸メチルの製造方法
MXPA97010025A (es) Proceso para la acetoxilacion de olefinas

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20090614