[发明专利]反应管用填充物、反应管及使用了该反应管的反应方法在审

专利信息
申请号: 201480060400.X 申请日: 2014-10-30
公开(公告)号: CN105705229A 公开(公告)日: 2016-06-22
发明(设计)人: 嶋崎由治 申请(专利权)人: 株式会社日本触媒
主分类号: B01J8/02 分类号: B01J8/02;C07C45/34;C07C47/22;C07C51/235;C07C57/055;C07D307/60;C07B61/00
代理公司: 北京润平知识产权代理有限公司 11283 代理人: 刘兵;严政
地址: 日本*** 国省代码: 日本;JP
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摘要:
搜索关键词: 反应 管用 填充物 使用 方法
【说明书】:

技术领域

本发明涉及反应管用填充物、反应管、热交换型反应器及使用了该反应 管的反应方法。具体地,涉及在使用热交换型反应器进行伴随放热或者吸热 的接触反应中,能够抑制反应管入口附近的反应比例,抑制对反应管入口附 近的催化剂的负荷偏颇,防止产生局部性高温区或局部性低温区的反应管用 填充物、反应管、热交换型反应器以及使用了该反应管的反应方法。

背景技术

在非均相固体催化剂与反应原料连续接触进行的固定床流式反应中,该 反应伴随放热或吸热时,通常使用多管式热交换型反应器。

特别地,放热量大的气相氧化反应或吸热量大的气相脱水反应在工业上 实施时,使用多管式热交换型反应器。作为放热量大的气相氧化反应,可举 出例如由乙烯氧化制备环氧乙烷、由丙烯氧化制备丙烯醛和丙烯酸、由异丁 烯氧化制备甲基丙烯醛和甲基丙烯酸,由苯氧化制备马来酸酐等,作为吸热 量大的气相脱水反应,可举出例如由单乙醇胺脱水制备乙烯亚胺、由N-(2- 羟乙基)-2-吡咯烷酮脱水制备N-乙烯基-2-吡咯烷酮等。

工业上使用的多管式热交换型反应器是,具有数千到数万根填充有固体 催化剂的内直径20-50mm、长1-20m的反应管,通过这些反应管与热介质进 行接触从而进行反应相关的热的去除或者供给。通常,多管式热交换型反应 器的热介质被设计为与反应管接触的整个范围能够在可能的范围保持均匀 温度,由此会出现对反应原料浓度高的反应管入口附近的催化剂的负荷变 大,在反应管入口到出口的催化剂的劣化程度发生大的偏颇,不能维持预期 反应效果的时期提早出现的情况。

例如,放热反应的情况下,反应管入口附近的除热不充分,催化剂层的 温度上升,不仅会导致副反应的增加,也会有出现催化剂的损坏或反应失控 的危险。吸热反应的情况,反应管入口附近的热供给不充分,导致转化率降 低。

工业上实施的气相接触反应中的多数,包括定期地燃烧去除在催化剂上 蓄积的含碳物质使催化剂再生的工序,这时也会出现含碳物质蓄积较多的反 应管入口附近的燃烧热去除不充分,催化剂层温度升高而导致催化剂损坏的 情况。通常,为了避免该温度上升而在低氧气浓度下慢慢使含碳物质燃烧, 因此进行催化剂再生就需要很长时间。

作为反应管入口附近的催化剂层所引起的问题的解决策略,公开了将与 对反应的惰性物质混合稀释的催化剂或将抑制了催化剂活性的催化剂填充 在反应管入口附近,抑制反应管入口附近的反应比例的方法(专利文献1、 专利文献2)。但是,这些方法中均匀填充催化剂或惰性物质的过程极为复杂, 需要大量的劳力和时间,并且,会增大催化剂层的压力损失,这会导致反应 气体供给动力的增加的问题。

专利文献3和专利文献4中,公开了为了调节反应管的全长的温度特性, 从反应管入口向出口使反应管内直径阶段性地减少,使反应管入口附近的反 应比例最适化的方法,但存在反应管的制作费用提高,并且不同直径的反应 管的连接部分的机械强度以及对热应变的耐久性的问题。

作为避免热点部的产生的方法,专利文献5中公开了在反应管的轴向中 心部设置金属棒,防止局部性异常高温区的产生的方法。这一方法,以往在 反应管的半径方向上产生的温度梯度变小,具有能够抑制管轴向中心部的温 度上升的效果。但是,从金属棒的前端附近之后催化剂层截面积增大,可预 测在该前端附近容易产生第二个局部性异常高温区。

此外,专利文献6中公开了在反应管内部设置中空管,使原料气体的一 部分与催化剂隔离开的方法。这一方法使原料气体在中空管中流动,通过防 止原料气体与高温区的接触,具有防止局部性异常高温区的产生的效果。但 是,专利文献6的方法中,反应管内部被分成反应比例不同的两个区域,给 催化剂负荷带来了较大的偏颇。例如专利文献6的实施例中,出现了两个温 度峰值。

现有技术文献

专利文献

专利文献1特公昭53-30688号公报

专利文献2特公昭63-38331号公报

专利文献3国际公开第04/056463号

专利文献4特开2013-107873号公报

专利文献5特开平11-80052号公报

专利文献6国际公开第09/057463号

发明内容

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