使用多相催化劑固定床由烴經(jīng)部分氧化生產(chǎn)氣態(tài)環(huán)氧乙烷的方法和反應(yīng)器，包括：-將氣態(tài)乙烯、氧氣、載氣、和催化劑促進劑引入具有催化劑床的反應(yīng)器，該催化劑床具有一定的長度使得在反應(yīng)器出口和入口之間的所述催化劑床長度上的流出面積和流入面積的絕對比值差在催化劑床的任何地方小于或等于約1.3M；所述催化劑具有高于約80％的選擇性；-通過所述殼內(nèi)部至少一個冷卻劑換熱器循環(huán)熱交換流體；所述換熱器具有冷卻劑流動橫截面積與冷卻表面積的比值小于1；-使所述氣態(tài)乙烯、氧氣、載氣、和催化劑促進劑流過所述催化劑和所述反應(yīng)器中的出口區(qū)；所述區(qū)設(shè)置成從催化劑床流到換熱器的平均保留時間少于或等于4秒，以驟冷所述反應(yīng)并產(chǎn)生氣態(tài)環(huán)氧乙烷產(chǎn)物。
【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
【國外來華專利技術(shù)】
當(dāng)前，乙烯部分氧化生產(chǎn)環(huán)氧乙烷(EO)的反應(yīng)器通常使用單個傳統(tǒng)固定床管殼式換熱器(FB)，其中催化反應(yīng)在管中發(fā)生。由于重量和尺寸因素，這類反應(yīng)器的制造已經(jīng)達到工程和運輸極限。傳統(tǒng)設(shè)計中通常有8000-14000根管，管內(nèi)部直徑(Dt)可達2"并排布在直徑(Ds)為6-9米(M)的殼直徑中且管板(tube sheet)厚度接近I. O英尺到2. O英尺。考慮到不斷改進的催化劑配方在這樣的反應(yīng)器的壽命內(nèi)提高了 80%到95%的平均選擇性，理論上可以使用具有更大Dt和Ds的反應(yīng)器以提供更加經(jīng)濟、有利的工藝。需要對EO催化劑的效率超過80%的反應(yīng)器結(jié)構(gòu)作為可選平臺，其具有較低的重量并提供較低的通過反應(yīng)器的壓降，因此由于與使用傳統(tǒng)的FB反應(yīng)器相比的較低的運行和資本成本，可以提供較高的資本投資回報。概述 在一個實施方式中，本公開涉及使用封閉在反應(yīng)器殼內(nèi)的固定床中的高效多相催化劑從烴的部分氧化生產(chǎn)烯化氧的反應(yīng)器。所述反應(yīng)器可以包括具有一定長度的殼和限定催化劑床形狀的體積，所述催化劑床形狀具有一定長度使得在出口和入口之間的催化劑床長度上的流出面積和流入面積的絕對比值差(ratio difference)在反應(yīng)器床的任何地方小于或等于約I. 3M。催化劑床限定了選擇性大于約80%的處理側(cè)(process side),并且催化劑床具有小于殼長度的長度和限定其體積小于殼體積的寬度。所述反應(yīng)器還包括固定床出口區(qū)，其配置成使氣態(tài)產(chǎn)物從催化劑床流過換熱器的平均保留時間少于或等于約4秒，以驟冷涉及烯化氧產(chǎn)物的不希望的副反應(yīng)。所述反應(yīng)器還包括至少一個在反應(yīng)器內(nèi)部的帶有外表面和內(nèi)表面的流體冷卻劑封閉腔(enclosure)換熱器。這種冷卻劑封閉腔的外表面與催化劑床相接觸。所述冷卻劑封閉腔有用于熱交換流體流經(jīng)的入口和出口。所述冷卻劑封閉腔還限定了冷卻劑流動橫截面積與冷卻表面積之比遠小于I的冷卻表面積并且冷卻劑側(cè)的壓力可以高于處理側(cè)的壓力。在另一個實施方式中，本公開涉及至少一種使用封閉在反應(yīng)器殼內(nèi)的固定床中的高效環(huán)氧乙烷催化劑由乙烯部分氧化生產(chǎn)環(huán)氧乙烷的方法。在一個實施方式中，所述方法可能包括將足量的氣態(tài)乙烯、氧氣、載氣(ballast gas)，包括但不限于甲烷，惰性氣體如N2, He、Ar和任意其它惰性氣體，以及至少一種催化劑促進劑，例如，但不限于氧化氮、氯乙烯、氯乙烷、和其它，引入到反應(yīng)器的入口中并且使乙烯、氧氣、載氣和促進劑流過環(huán)氧乙烷(EO)催化劑床，所述催化劑床提供對EO高于約80 %的選擇性。所述反應(yīng)器可以包括具有一定長度的殼和限定催化劑床形狀的體積，所述催化劑床形狀具有一定長度使得在出口和入口之間的催化劑床長度上的流出面積和流入面積的絕對比值差在反應(yīng)器床的任何地方小于或者等于約I. 3M。本方法還包括使熱交換流體在包含在反應(yīng)器催化劑床內(nèi)的冷卻劑封閉腔中循環(huán)。冷卻劑封閉腔限定了冷卻劑側(cè)，且所述冷卻劑側(cè)的壓力可以大于處理側(cè)。所述冷卻劑封閉腔具有與催化劑床相接觸的外表面和用于熱交換流體通過其循環(huán)的入口和出口。通常，所述冷卻劑封閉腔限定了冷卻劑流動橫截面積與冷卻表面積之比遠遠小于I的冷卻表面積。所述反應(yīng)器還包括固定床出口區(qū)，其配置成使氣態(tài)產(chǎn)物從催化劑床的出口流過換熱器的平均保留時間少于或等于4秒，以驟冷涉及環(huán)氧乙烷產(chǎn)物的不希望的副反應(yīng)。附圖簡要說明圖I是根據(jù)至少一個實施方式的反應(yīng)器示意圖；圖IA是圖I中熱交換流體封閉腔的橫截面視圖；圖2A是對GHSV為56311/hr的低選擇性催化劑的橫向流的催化劑-在-殼側(cè)反應(yīng)器設(shè)計(XCSA)的評估；圖2B是對GHSV為75251/hr的低選擇性催化劑的橫向流的催化劑-在-殼側(cè)反應(yīng)器設(shè)計(XCSA)的評估；圖2C是熱交換面積和催化劑體積之比φ隨XCSA反應(yīng)器設(shè)計的反應(yīng)器床長度的變化圖，所述XCSA反應(yīng)器設(shè)計具有多種冷卻劑管直徑和多種冷卻劑溫度，對低選擇性催化劑 產(chǎn)生不同工作速率；圖2D是熱交換面積和催化劑體積之比φ隨低選擇性催化劑在不同GHSV值時XCSA反應(yīng)器設(shè)計的反應(yīng)器床長度的變化圖；圖2Ε是熱交換面積和催化劑體積之比φ隨XCSA反應(yīng)器設(shè)計的反應(yīng)器床長度的變化圖，所述XCSA反應(yīng)器設(shè)計具有多種冷卻劑管直徑和多種冷卻劑溫度，其對低選擇性催化劑產(chǎn)生不同工作速率；圖2F是熱交換面積和催化劑體積的比值隨XCSA反應(yīng)器設(shè)計的反應(yīng)器床長度的變化圖，所述XCSA反應(yīng)器設(shè)計具有多種冷卻劑管直徑和多種冷卻劑溫度，其對低選擇性催化劑產(chǎn)生不同工作速率的；圖2G是熱交換面積和催化劑體積的比值隨XCSA反應(yīng)器設(shè)計的反應(yīng)器床長度的變化圖，所述XCSA反應(yīng)器設(shè)計具有多種冷卻劑管直徑和多種冷卻劑溫度，其對低選擇性催化劑產(chǎn)生不同工作速率；圖2Η是與STR情形相比，對于低選擇性催化劑的具有多種熱交換面積對催化劑體積(或管ID)比值的可行的具有冷卻劑管的XCSA設(shè)計的NPV節(jié)省隨反應(yīng)器床長度的變化圖；圖3Α是具有橫向流的催化劑-在-殼側(cè)反應(yīng)器設(shè)計(XCSA)對高選擇性催化劑在GHSV 為 66521/hr 的評估；圖3B是具有橫向流的催化劑-在-殼側(cè)反應(yīng)器設(shè)計(XCSA)對高選擇性催化劑在GHSV 為 85001/hr 的評估；圖3C是熱交換面積和高選擇性催化劑的催化劑體積之比φ隨具有多種管直徑的XCSA反應(yīng)器設(shè)計的反應(yīng)器床長度的變化圖；圖3D是熱交換面積和高選擇性催化劑的催化劑體積之比φ隨具有不同的GHSV值的XCSA反應(yīng)器設(shè)計的反應(yīng)器床長度的變化圖；圖3Ε是熱交換面積和催化劑體積之比值隨XCSA反應(yīng)器設(shè)計的反應(yīng)器床長度的變化圖，所述XCSA反應(yīng)器設(shè)計對高選擇性催化劑在不同冷卻劑溫度下產(chǎn)生不同工作速率；圖3F是熱交換面積和催化劑體積之比值隨XCSA反應(yīng)器設(shè)計的反應(yīng)器床長度的變化圖，所述XCSA反應(yīng)器設(shè)計對高選擇性催化劑在不同冷卻劑溫度下產(chǎn)生不同工作速率；圖3G是對于高選擇性催化劑和具有多種熱交換面積對催化劑體積(或管的ID)比值，具有冷卻劑管OD為O. 75"的可行的XCSA設(shè)計的NPV節(jié)省隨床長度的變化圖，與之相對照的是STR情形；圖4是徑向流反應(yīng)器和錐形催化劑床反應(yīng)器設(shè)計的示意圖。圖5A是與STR情形相比，對于低選擇性催化劑的具有平行于冷卻劑載體(CSA)流動的催化劑-在-殼側(cè)徑向流動設(shè)計的評估；圖5B是與STR情形相比，對于低選擇性催化劑的具有平行于冷卻劑載體(CSA)流動的催化劑-在-殼側(cè)徑向流動設(shè)計的評估；圖6A是與STR情形相比，對于高選擇性催化劑的具有平行于冷卻劑載體(CSA)流動的催化劑-在-殼側(cè)徑向流動設(shè)計的評估；圖6B是與STR情形相比，對于高選擇性催化劑的具有平行于冷卻劑載體(CSA)流動的催化劑-在-殼側(cè)徑向流動設(shè)計的評估； 圖7顯示了 XCSA反應(yīng)器設(shè)計和傳統(tǒng)反應(yīng)器設(shè)計對低選擇性催化劑在不同的催化劑床孔隙率和密度范圍內(nèi)的性能比較；圖8顯示了 XCSA反應(yīng)器設(shè)計和傳統(tǒng)反應(yīng)器設(shè)計對高選擇性催化劑在不同的催化劑床孔隙率和密度范圍內(nèi)的性能比較；詳細說明現(xiàn)在轉(zhuǎn)到附圖，其中相同的數(shù)字代表相同的結(jié)構(gòu)，圖I是具有殼封閉腔12的反應(yīng)器10的示意圖，所述殼罩12具有限定內(nèi)部空間14的長度和寬度。所述殼是具有內(nèi)表面16和外表面18，被隔離層20隔開的壁。雖然所述殼被示意性展示，但所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護點】
【技術(shù)特征摘要】
【國外來華專利技術(shù)】...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：M·M·蒂爾托維德喬喬，C·察特，S·森，P·D·帕蒂爾，
申請(專利權(quán))人：陶氏技術(shù)投資有限責(zé)任公司，
類型：
國別省市：
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