[发明专利]在反应塔中物质的化学反应方法

说明书

本发明涉及一种在反应塔中物质进行化学反应的方法，这种反应受到主反应不利的化学平衡位置或前面的化学平衡的影响，该法中，在反应过程中一种或多种待分离的物质用一种或多种辅助物质从反应混合物中连续除去。

过去已证明，反应性蒸馏在许多种转化率受到构成反应基础的化学平衡位置不利影响的方法中是成功的。除了生产例如用作燃料的抗爆震添加剂的醚类外，酯化是另一应用领域。现有的酯化技术是用蒸馏方法连续分离出反应生成水的反应蒸馏法。例如参见J.Krafczyk和J.Gmehling，化学工程工艺学，第66卷(1994)，第1372页；和C.Breucker、V.Jordan，M.Nitsche和B.Gutsche，化学工程工艺学，第67卷(1995)，第430。在常规的反应蒸馏过程中，反应塔中的温度是这样的，以致除塔底物料外，所有的物质都被加热到沸点。

在一些已知的方法中，用反应物进行反应生成水的分离；在大多数情况下，反应物必需大量过量加入。所以，在一定压力下，分离的温度等于或高于反应物的蒸馏温度是必要的。在所述的方法中，所用的反应物是一种辅助物质和外加物质。在酯化法中，醇如果过量的话，它是酯化反应的反应物，又是除去反应生成水的辅助物质。此外，为了达到有效的分离，必需确定使用的反应物比率。根据C.Breucker等的意见，如果反应物过量不多的话，对于工艺工程师来说，反应生成水的分离是一具有挑战性的任务。迄今，这一问题已通过使用几个反应器的间歇法或串联法来解决。

在本专业中大家熟悉的一个实施方案是使用夹带剂和利用生成共沸物的一步酯化法。例如参见有机工艺技术，VEB德国科学出版社，柏林(1977)，第71-73页。在DE 976413B中公开了用夹带剂如苯、甲醇和丁醇连续分离塔中的缩合生成水，由羧酸和醇生产酯的方法。根据US2384793，所用的夹带剂是丁烷。

本发明的目的是提供一种能提高平衡反应转化率的方法，特别是能通过使用辅助物质以连续、缓和和最有效的方法，除去塔中生成的、且必需分出的物质的方法。

令人吃惊地发现，在有固定床催化剂的塔中，永久气体是特别适合用于这一目的的汽提气体。利用汽提过程的有利作用来保持反应进程，同时又防止反应物以高化学计量过量存在。一旦辅助物质完成这一任务后，它应可以简单的方法重复用于这一过程。通过使用本发明的方法，应该可能避免工艺参数的重合，如工艺温度-压力-蒸馏温度-离析物比的重合，这一重合对于现有技术的方法是固有的。

根据本发明，这一问题通过一种在为进行物质间化学反应的反应塔中进行的方法来解决，这种化学反应受到主反应不利的化学平衡位置或前面的化学平衡的影响；在该法中，在反应过程中一种或多种待分离的物质是用一种或多种辅助物质从反应混合物中连续移出的。这一点用下述步骤来实现，将汽提气体即一种永久气体或永久气体混合物作为辅助物质通过装有固体催化剂作为固定床的反应塔；调节温度和压力，使所有的离析物以液体或固体的溶液形式存在，以及反应塔中待分离的物质主要以气体/蒸汽形式存在。汽提气体优选与液体物流逆充接触。在反应塔中同时进行汽提和反应。催化剂可以规整填料或不规则催化剂装入。

连续进料的辅助物质是永久气体，根据本发明，永久气体是在-30℃以上的温度下不可液化的气体。此外，本发明中规定的永久气体由含5原子或5原子以下的分子组成的气体或其混合物，包括C₁烃类，特别适合的物质是仅由一种元素组成的分子，如氮(N₂)或氢(H₂)，氢是特别优选的。所述的永久气体用作待分离产物的汽提气体。这一汽提气体与常规的夹带剂的区别在于，它总以气体形式存在，而夹带剂必需首先转变成气体。

对于这一转变来说，需要相当大的蒸发热。而且，要从平衡中取出的产物也处于气相是必要的。在本发明情况下，它可部分以液体形式存在。

本发明的方法在不可能将所有的反应物或反应产物都加热到沸点的情况下是有好处的；在这种情况下，沸点温度会使产物分解或产生不希望的副反应。在所述的情况下，现有技术的反应蒸馏法不能使用，因为反应物会分解。所以，当转化天然的或温度敏感的物质时，本发明的新方法是特别适用的。在这一转化过程中，低分子量的反应产物的连续除去对反应物不必加热到沸点的反应进程有好的效果。