[发明专利]具有纳滤的射流环流反应器

说明书

本发明涉及用于液体与气体和任选另一种流体的连续均相催化反应的装置，其中该装置包括至少一个具有泵驱动的外部液体循环的反应器，且其中该装置具有至少一个优选保留所述均相催化剂的膜分离级。

这种类型的装置由Janssen, M., Wilting, J., Müller, C.和Vogt, D. (2010), Continuous Rhodium-Catalyzed Hydroformylation of 1-Octene with Polyhedral Oligomeric Silsesquioxanes (POSS) Enlarged Triphenylphosphine. Angewandte Chemie International Edition, 49: 7738-7741; doi: 10.1002/anie.201001926已知。

液体是基本上不可压缩的可流动的介质。气体是可压缩的可流动的介质。流体是液体或气体。均匀分布的液相和分散在其中分布的气相的两相混合物在本发明范围内同样是流体。由于气体部分，这种类型的流体可在小范围压缩。

在本发明范围内，将供给的液体理解为是在反应条件下以液体物态存在于该设备中并包含至少一种反应物的物质或物质的混合物。将气体理解为具有至少一种反应物和任选的惰性气体的纯气体或气体混合物。具有两种反应物的气体的实例是由氢气和一氧化碳构成的合成气，其例如在加氢甲酰基化中使用。

在本发明范围内的射流环流反应器是用于使液体和至少一种其他流体连续反应的装置，其中该液体在压力下通过喷嘴进入反应空间中，沿主要流动方向流过该反应空间，在位于喷嘴相反侧的反应空间末端处反转，沿与主要流动方向相反的方向回流，再次在主要流动方向上加速，由此在该反应空间内形成内部液体循环(环流)。该液体流夹带第二流体，在沿该环流的路径上反应。该液体因此用作驱动射流介质。为了将动能引入到该液体中，给该反应空间分派一个外部液体循环，在该外部液体循环中所述液体的一部分在反应空间之外进行循环。在该外部液体循环内提供为该液体流提供在反应器内形成环流所需的动能的泵。所述喷嘴相应地从该外部回路中供料。

对射流环流反应器技术的很好的介绍提供在P. Zehner, M. Krause: "Bubble Columns", Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, 电子版(Electronic Release), 第7版(7th ed.), 第4章(Chapter 4), Wiley-VCH, 魏因海姆(Weinheim) [2005]中。

在加氢甲酰基化(也称作羰基合成反应)中，具有烯属双键的烃(烯烃)与合成气(氢气和一氧化碳的气体混合物)反应生成醛和/或醇。

对加氢甲酰基化的原理介绍提供在Falbe, Jürgen: New Syntheses with Carbon Monoxide. Springer Verlag 1980, 柏林(Berlin), 海德堡(Heidelberg), 纽约(New York)和Pruett, Roy L.:Hydroformylation. Advances in Organometallic Chemistry 第17卷, 第1-60页, 1979中。

加氢甲酰基化用于制备高级醛。高级醛，特别是具有3-25个碳原子的那些，例如用作合成前体、用于制备羧酸和用作芳香物质。技术上，其通常通过催化加氢转化为相应的醇，该相应的醇又用于制备增塑剂和清洁剂。由于加氢甲酰基化产物的工业重要性，因此该羰基合成反应以工业规模进行。

现在，在工业加氢甲酰基化中，使用基于钴或铑的磷有机金属配合物催化剂。该催化剂均匀溶解在液态加氢甲酰基化混合物中。在从加氢甲酰基化混合物中分离目标产物(醛)的范围内，也必须将所述均相催化剂从该加氢甲酰基化混合物中轻轻分离掉，因为该配合物催化剂对状态改变相对敏感并且会失去其活性。

传统上，通过蒸馏将催化剂从加氢甲酰基化混合物中分离掉。为了降低失活的风险并降低该方法的能耗，近来试图借助膜技术(纳滤)从加氢甲酰基化混合物中分离均匀溶解的催化剂。