[发明专利]氢甲酰化方法、反应装置和使用该装置的反应系统

说明书

公开了氢甲酰化方法、反应装置和使用该装置的反应系统。所述装置包括卧式反应釜，该反应釜内部被一块或多块隔板分隔成多个腔体，各腔体的上部流体相通；每个腔体各自包括安装在其顶部的下喷自吸式喷射器，该喷射器依次包括喷嘴和流体相连的吸气段、混合段和扩散段，所述喷嘴位于吸气段内，所述吸气段与原料气源流体相通并与所述腔体液相线以上部分流体相通；安装在其下部用于排出反应混合物的腔体出口；安装在所述腔体内部并在所述下喷自吸式喷射器和腔体出口之间用于改变原料气体流动的分配板；和用于从腔体出口回收反应混合物而后供应给下喷自吸式喷射器喷嘴的循环管；所述反应釜还包括一个液体回路管道，用于将最后一个腔体输出的部分含催化剂溶液循环至第一个腔体。

技术领域

本发明涉及氢甲酰化反应装置和使用该装置的反应系统。具体涉及一种由烯烃和合成气羰基化制备醛的反应装置。采用本发明方法和反应系统可提高反应效率、减少设备投资，具有高的经济效益。

背景技术

烯烃羰基反应是重要的有机合成反应，在现代工业中起着举足轻重的作用。其产物醛是很有用的化学中间体，能够合成出多种重要的化学化工产品，是迄今为止生产规模最大的均相催化反应过程。[Trzeciak,A.M.；Ziólkowski,J.J.Coord.Chem.Rev.1999,190-192,883-900.]。

由烯烃羰基生产醛的主要方法包括低压铑催化羰基法，高压钴催化羰基法。在一定条件下，原料烯烃与合成气H₂/CO直接一起进入反应釜的催化剂溶液中，在液相主体发生反应生成醛类。在使用配体改性均相催化剂的烯烃羰基过程中，反应液中浓度和温度的不均可对反应转化率，醛的时空产率(STY，意指单位时间，单位体积烯烃的转化量，基于反应总体积)、产物的正异比产生严重影响，因而大部分装置需要通过搅拌增强气液间的接触，使物料彻底混合均匀。随着反应碳链的增长，烯烃羰基的反应活性降低，特别是当内烯烃的存在，反应活性降低更为明显，反应停留时间长，导致反应副产物多，因而需要找到一种反应强化的方法，来提升反应效率，提高主反应的选择性。

一种改性方法是用搅拌来混合反应液。带搅拌桨的反应釜混合效果较好，但搅拌器构造复杂，特殊情况下使用的搅拌器材质昂贵。使用搅拌反应釜的另一个缺点是搅拌器轴必须穿过加压反应釜的器壁，对设备的密封要求较高，同时受搅拌轴转动的影响，对反应釜密封和搅拌桨有较高的应力要求。日常运行中搅拌设备容易发生设备故障，严重影响生产的持续稳定运行。目前工业上实际应用的烯烃羰基反应装置绝大部分均采用釜式搅拌器，由于传质等因素，反应效率相对低，以正丁烯羰基的工业应用实例为例，7万吨/年的2-丙基庚醇生产装置，需要3个搅拌反应釜串联反应，且每个反应釜的体积在105m³(《机械工程师》，2015(6)：252-254)。

作为搅拌式反应釜的替代，工业上有使用鼓泡塔反应釜进行烯烃羰基反应的案例。反应气体从鼓泡塔底部通入，通过气体分布器确保反应气分散于反应液中以增加传质表面积，气泡在反应液中分散上升，从而使反应液混合。但由于反应气在上升过程中参与羰基反应，容易在鼓泡塔内形成局部范围的浓度梯度和温度不均性，从而影响反应转化率、醛选择性和醛的时空产率，生产效率也低于搅拌反应釜。

CN 101679173B公开了一种通过将烯烃与包含一氧化碳和氢气的合成气体反应制备醛的方法和装置，它采用喷射器加强气液传质的方式，从而改进醛化效率，得到合意的高产率醛。

CN102272079A公开了一种由烯烃制备醇的设备，它包括加羰基反应器，所述反应器包括用于向反应器内的催化剂混合溶液中喷射烯烃和合成气的喷射装置、用于排出所述烯烃和合成气的反应混合物的反应器出口、用于改变所述烯烃和合成气流动的分配板、和用于将部分反应混合物通过设置在反应器外部的管道循环至喷射装置的循环管。