[发明专利]反应器

说明书

本发明涉及液/气反应器。更具体地，本发明涉及促进反应器中温度控制的液/气反应器。本发明还涉及在所述反应器中进行的方法。

在液体和气体间的化学反应通常在固体催化剂床上进行。反应可以为放热的，即，其产生热，或其可以为吸热的，即，其利用热并冷却是显著的。在一些反应中，反应的热效应是中度的，尽管即使在这些反应中，如果未控制温度，则可能导致选择性的损失。然而，对于更显著放热或更显著吸热的反应，必须更严格地控制热效应。在极端的情况下，由强烈的放热反应产生的热能够导致热散逸。同样，强烈的吸热反应的冷却效应能导致反应的猝灭。

控制发生放热或吸热反应的液/气反应器中的温度的常用方法为通过加热的或冷却的产物的再循环。再循环具有限制温度升高的效果。这些所谓的“液体再循环”反应器具有广泛的商业用途，例如，在苯的氢化、烯烃的选择性氢化以除去炔烃和/或二烯烃以及在醛氢化为醇中。

在图1中示例性描述了选择性氢化C₂和C₃流中的炔烃和二烯烃的典型方案。该布置与AIChE 15^th Ethylene Producers Conference (第15届AIChE乙烯生产商会议)2003,Session 64a  “Overview on C₂ and C₃ Selective Hydrogenation(关于C₂和C₃选择性氢化的概述)”560页，图7的描述中所示的类似。该氢化单元包括主反应器1和后处理反应器2。在线路3中将C₃原料供给至主反应器1，在那里其在催化剂上与已在线路4中供给的氢反应。在线路5中提取产物，并且在冷却器6中冷却，然后经过线路7达到液/气分离器8。在线路9中除去一部分液体，并且再循环至主反应器1。在所示的布置中，再循环流9与原料流3混合，然后供给至主反应器1。

在线路10中除去来自分离器的过量气体。

在线路11中除去来自气/液分离器的剩余液体，并供给至后处理反应器2。该反应器为活塞流反应器。在线路12中除去产物。应理解液体再循环反应器为部分反混的，因为用再循环的产物流稀释进料。

对于将100%的烯烃氢化为烷烃或将醛氢化为醇的情况，通常需要再循环速率为进料速率的10至20倍，从而避免在反应器上的温度上升超过20°C。该再循环的产物显著地稀释了反应物，因此降低了在液体再循环反应器中实现的转化。

需要还可能称为精制反应器(polishing reactor)的后处理反应器2(finishing reactor)以产生具有低水平的未反应的进料组分的高质量产物。为了具有适于良好分布的液体速度，后处理阶段的横截面积必须比液体再循环反应器的更小，因此，为了实现充足的催化剂体积，必须需要长的后处理反应器。

在图2中示出现有技术的液体再循环反应器的另一实例的示意图。其中，在线路21中向反应器22添加气体进料。在线路23中添加新鲜的进料，并与来自线路24的再循环产物混合，然后在线路25中供给进入反应器21的顶部空间。然后，混合的液体和气体向下流经催化剂床26，在那里发生反应。在线路27中除去未反应的气体，并且在线路28中除去一部分产物。通过泵30在线路29中除去产物流的剩余部分，然后在加热器/冷却器31中加热或冷却至期望的温度，然后在线路24中再循环至反应器22。

US 6693225描述了具有多于一个催化剂床的液体再循环反应器，其中氢被添加至第一床和床之间。任选地，添加第二外部活塞流反应器以完成转化。

在US 4704492和US 4937051中描述了可替代的布置。US 4704492涉及选择性氢化粗制丁二烯中的乙炔杂质，以及US 4937051涉及氢化烃油。在这些情况下，描述了连续的床，其具有从最终产物至入口至第一床的液体再循环和从床出口至床入口的其它再循环。在床之间添加氢以改善选择性。通常需要第二外部后处理/精制阶段，从而得到高效率和/或高质量产物。第一再循环反应器用于提供反应条件的均匀性和良好的蒸气/液体混合。然而，其具有催化剂低效利用的缺点，因为其固有地部分反混。