[发明专利]生产邻苯二甲酸酐的方法

说明书

本发明涉及采用部分氧化邻二甲苯或萘生产邻苯二甲酸酐。

工业上生产邻苯二甲酸酐采用气相氧化邻二甲苯，将邻二甲苯/空气混合物通过一个管式反应器，反应器的管子装填了含有五氧化二钒和二氧化钛的催化剂。在将邻二甲苯或萘部分氧化为邻苯二甲酸酐时非常重要的是得到最高可能的烃负载，同时从反应器出来的产品仍然质量良好。

为了最佳化催化剂，采用以下的方式控制反应是非常重要的：以最高可能的产率、获得待转换为最高可能的质量的最高可能的烃负载(g/Nm³)。根据催化剂的类型(活性和选择性)，上述可能性随着现有的市售催化剂会在相当宽的范围变化。全部现有催化剂是以五氧化二钒为基，为了制备不同的催化剂以涉及敏感性、活性和选择性的各种操作，则包括了不同的调节剂。

要控制反应和催化剂的活性，保持盐浴适温是非常重要的。熔融盐围绕管子流动以便除去在装填了催化剂的管子的内部反应产生的热量。在催化剂有效期间通常盐浴的温度在370～400℃的范围内。为了能够产生良好质量的产品，在管子内部的反应必须保持在相当高的温度水平上(450～470℃)，这意味着会产生很多副产品(特别是氧化产物，如CO、CO₂和马来酐)，这些副产品按重量计在这个反应中是最大宗的杂质。这种实际情况会降低从烃至邻苯二甲酸酐的产率，并且在这样高的温度条件下要保持反应“稳定”和最佳化反应条件会更加困难。

在近年来，开发朝着更高的烃负载(g/Nm³)进展而今天的反应器看上去与过去的没什么不同。催化剂制造商一直努力试图通过改变配方补偿这些更高的负载。

新催化剂已经引进来，用以下的方式在活性方面分开：反应(温度曲线)将沿反应管子更加铺展开，但是反应仍然对变化非常敏感，并且当然还非常依靠催化剂的质量(活性、选择性)。这意味着现今欲以高负载和良好的质量操作反应可能是非常困难的，因为氧化反应的敏感性已经增加。

克服这些困难的另一个办法是使用二个或多个反应器代替一个反应器。这种解决方案在EP-专利申请0686633有描述。根据这份申请，使用了两个反应器而在第一个反应器进口处的气体组分控制在燃烧极限的下限范围内，第二个反应器进口处的气体组分控制在接近燃烧极限上限的范围。两个反应器，具体地说第二个反应器优选是以熔融盐循环冷却的管式反应器。第二个反应器的管子远比第一个反应器的管子长。两个反应器的使用要适于使原料也加入到第一个反应器的流出物里然后这种混合气再加入第二个反应器里。设置两个都用盐-冷却的反应器导致高投资和高运行成本，此外在现有工厂里可利用的空间常常是有限的。

也可参考欧洲专利申请0453951，其中的反应器划分为二或多个互相衔接的反应区，每一个反应区里使用相同的或不同的催化剂。在奥地利专利申请9201926中也描述了第二反应区。在这个申请里用所述结构取得的效率不高并且要求特别制作蜂窝状催化剂。

根据本发明已经发现一种生产邻苯二甲酸酐的更好的方法，其中以不同的方式使用两个反应器。因此本发明涉及通过在五氧化二钒催化剂存在下催化气相氧化邻二甲苯或萘生产邻苯二甲酸酐的方法。本发明的特征在于反应是在两个分开的反应器里进行的，其中第一个反应器是盐-冷却反应器，第二个反应器装填了与第一个反应器相同或不同的市售的催化剂，原料流只含有从第一个反应器出来的气体流，而在第二个反应器里的气体流是从上到下没有盐浴冷却。

第二个反应器或补充反应器是一种固定床反应器，使用与主反应器相同或不同类型的催化剂绝热运行。尽管使用了补充反应器技术，在主反应器里的反应仍然能够以下述方式控制：即使在非常高的负载下也会达到最佳状况。同时，从主反应器出来的不需要的反应产物会绝热地输送到补充反应器里并被控制至预定的水平(二苯并[c]呋喃酮含量降低，某些芳酯(aromates)会燃烧掉)。