[发明专利]具有原位注入的板式反应器

说明书

本发明涉及展现出板式几何形状的化学反应器，这使得可将物质如氧气原位注入反应介质中，任选地以多级方式注入。本发明还涉及使用所述反应器的化学反应方法。

背景技术

在固定床反应器中使用化学反应，尤其是涉及多相催化的化学反应，是已知的。当这些化学反应是高度吸热或高度放热的时，控制由反应吸收或放出的热量以该反应器具有可用的广大的热交换面为先决条件。

例如，固定床化学反应器的常规几何形状是多管式几何形状。该几何形状尤其展现出以下缺点：对于催化剂的装料和卸料，涉及相对复杂且冗长的操作，这导致生产力损失。而且，多管式反应器展现出很高的制造成本，以及很高的重量，这与必须使用的金属的质量有关。对这些反应器的另一限制与其制造方法和运输有关：由于在工厂中制造和测试，随后它们必须被运输到最终使用的场所，因此它们在尺寸上受到限制。

对于这些反应器已知的另外的几何形状是板式几何形状。在板式反应器中，通过热交换板划定反应隔室。文献EP0995491和EP1147807提供这样的板式反应器的实例。

另一实例出现在文献US2005/0020851中，其描述了这样的用于将C₃或C₄前体氧化以得到丙烯醛、异丁烯醛、丙烯酸或甲基丙烯酸的反应器。

文献US2005/0158217也描述了这种类型的反应器，其中热电偶位于反应隔室内(而不穿过它们)以控制反应。

文献US2005/0226793描述了热交换板的特定布置，在所述布置中各板的凸出部面向相邻板的增强物，且反之亦然，以改善温度控制。

最后，文献US2006/0276334提供这种类型的反应器的另一实例，其中热交换板包括破裂的涂层(沉积物)。

所有以上反应器展现出以下缺点：未使得可充分控制/管理在反应器中、在反应相中和/或在再生相中的温度。

因此存在对于使得可更好控制固定床反应器中的温度的实际需求。

发明内容

本发明首先涉及包括多个热交换板的化学反应器，所述热交换板在它们之间限定反应隔室，在该反应器中各热交换板包括两个壁，所述两个壁在它们之间限定至少一个热交换空间，相应的(各自的，respective)壁通过连接区彼此固定，并且该反应器还包括用于将物质注入所述反应隔室中的至少一个设备，所述物质注入设备在所述板的相应的连接区中穿过所述热交换板。

根据一个实施方式，所述物质注入设备是用于将气体注入的设备，且优选为用于将含氧气的气体注入的设备。

根据一个实施方式，所述物质注入设备是展现出多个注入口的管。

根据一个实施方式，所述连接区以条、优选平行条的形式或以点的形式位于热交换板上。

根据一个实施方式，所述化学反应器包括多个物质注入设备，所述多个物质注入设备优选彼此平行且优选连接到物质分配系统。

根据一个实施方式，所述热交换板以径向的方式或以彼此平行的方式位于室中，且优选集合成模块(module)。

本发明还涉及化学反应方法，包括在由两个热交换板之间限定的反应隔室的进口处输入反应物，在所述反应隔室的出口处取出反应产物，和向所述反应隔室中注入物质，在所述方法中各热交换板包括两个壁，所述两个壁在它们之间限定至少一个热交换空间，相应的壁通过连接区彼此固定，且注入物质通过至少一个物质注入设备进行，所述物质注入设备在所述板的相应的连接区中穿过所述热交换板。

根据一个实施方式，该反应是多相催化型反应，且催化剂位于反应隔室中，优选以固体颗粒的形式。

根据一个实施方式，所述方法交替地包括制造阶段和催化剂再生阶段，注入物质是在反应阶段期间和/或在再生阶段期间进行的。

根据一个实施方式，所述物质是反应物或催化化合物或能使催化剂再生的化合物。

根据一个实施方式，所述物质是含氧气的气体。

根据一个实施方式，所述物质在反应隔室中在反应物途径的若干(几个)点处注入。

根据一个实施方式，所述方法在如上所述的化学反应器中进行。

根据一个实施方式，所述方法是：

-甘油脱水生成丙烯醛的方法；或

-乳酸脱水生成丙烯酸的方法；或

-3-羟基丙酸脱水生成丙烯酸的方法；或

-3-羟基异丁酸脱水生成甲基丙烯酸的方法；或

-2-羟基异丁酸(也称为α-羟基异丁酸)脱水生成甲基丙烯酸的方法；或