[发明专利]乙烷氧化成醋酸的流化床方法

说明书

本发明涉及乙烷氧化成醋酸的一个改进方法。

乙烷气相氧化（在氧存在下的脱氢反应）生成乙烯与醋酸的反应中使用催化剂系统已成为公知的技术。1978年，联合碳化物公司在催化杂志上发表了一篇报告，描述了一种固定床法乙烷氧化脱氢生成乙烯的方法。关于乙烷低温氧化脱氢生成乙烯的方法，已授予了若干美国专利（4，250，346、4，542，236、4，568，790、4，899，003与4，596，787）。Brockwell和Kendall在The  Arabian  Journal  for  Science  and  Engineering（阿拉伯科学与工程杂志），第10卷，第4期，353-360页上的一篇文章以及美国专利4，899，003公开了一种预计工业生产的方法。在联合碳化物公司的方法中报道的一种副产物是醋酸。

这些联合碳化物公司的参考资料中有一些论及原料稀释剂，例如氮或碳的氧化物，但其中没有一篇提出（1）在流化床反应器中首先混合氧与乙烷，（2）在分出产品醋酸后，使大部分反应器流出物再循环回到反应器，通过维持反应器中高浓度的氧化碳稀释剂的方法，有助于控制由于高度放热的氧化反应导致的温升，（3）在分出醋酸产物后，排除一小部分余下的反应器流出物，以阻止氧化碳在系统中连续聚积，同时也避免了从乙烯中分离氧化碳等等，其中还包括于用非常昂贵的深冷分离法分去一氧化碳。

大多数参考资料甚至连一份总的工厂生产方案也未提出，但Brockwell与Kendall发表的文章中在353页上有一个总流程图，其中CO₂与CO是分别除去，只有未反应的乙烷循环到反应器。与美国专利4，899，003中的相同。当然，在联合碳化物公司发表的各种公开物中，主要产物是乙烯，醋酸仅是一种副产物。

本发明的一个目的是提供一种改进的经济方法，用催化氧化乙烷法生产醋酸。

本发明的其他目的、实施方案、特征及优点将在以下表述中说明：

按照本发明，提供了一种氧化乙烷成为醋酸的方法，其中包括将乙烷和循环气加到载有流化的粒状固体氧化催化剂的流化床反应区中，将一种含分子氧气体与上述乙烷分别加到上述反应区中，这样，上述含分子氧气体首先在流化床中与可燃的进料烃类气体的主要部分混合，该方法包括下列步骤：（1）冷却从反应区来的气态流出物，（2）从流出物气体中分离出大部分液态醋酸，留下上述流出物中几乎全部氧化碳的气态流体，（3）排除一小部分上述气态流体，并且将上述气态流体的大部分作为部分进料循环到上述反应区。

其中，上述排除步骤是用于阻止氧化碳在反应区中积聚，而上述的循环是用于在上述反应区气体中维持高比例的氧化碳，这样就有助于在上述反应区中缓和高放热的氧化反应的升温效应。

与现有技术氧化乙烷以醋酸作为主要产物的方法相比，本发明的方法有可能在一个单独的反应区或反应器中，以经济的方式很方便地一步实现这种反应，这种经济方式提供了这种高放热反应的传热的需要。

本发明利用流化床反应器传热的优点，在循环氧化碳稀释效应帮助下，用于基本上是恒温的乙烷氧化成醋酸的反应。在流化床中的内冷盘管可以维持所需反应温度并且可以用于产生公用蒸汽。流化床反应器的返混特性提高了向醋酸转化优先于向乙烯转化的选择性。最重要的是所有高放热反应的乙烷与分子氧的混合都是在流化床反应器中发生，在其中，乙烷和氧都被固体催化剂和相对惰性的循环气流体所稀释，因此允许在床内安全地使用比在进料和氧预混合物料安全进入到反应器之前时更高浓度的氧。此外，由于反应受氧制约，向反应器增加氧，与固定床反应器能达到的程序相比，有可能有更高的乙烷与乙烯的转化率。

排除过程阻止于惰性物在过程中聚积，脱除二氧化碳和低温（深冷）气体分离系统就无此需要。省去昂贵的二氧化碳脱除设备和省去更昂贵的深冷一氧化碳分离设备其结果是大大地降低了操作费用。

在流化床反应区中使用的压力，通常是从250到450磅/平方英寸（表压），反应区温度通常是200-400℃。