專(zhuān)利名稱(chēng)：氣相反應(yīng)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明提供一種使用具有原料氣體的分散裝置的流化床反應(yīng)器來(lái)實(shí)施氣相反應(yīng)的方法。
背景技術(shù)：
流化床技術(shù)自十九世紀(jì)后半段被開(kāi)發(fā)以來(lái)，已經(jīng)應(yīng)用于各種制造技術(shù)。作為流化床的主要工業(yè)應(yīng)用，可以列舉煤氣化爐、FCC(催化裂化)裝置、基于丙烯氨氧化的丙烯腈制造裝置、聚乙烯氣相聚合裝置、馬來(lái)酸酐制造裝置等。流化床反應(yīng)器設(shè)有以去除或施加反應(yīng)熱的方式將反應(yīng)溫度控制到優(yōu)選溫度的除熱管或加熱管，原料氣體經(jīng)由在流化床反應(yīng)器的下部設(shè)置的原料氣體分散管和/或分散板，被供給到反應(yīng)器內(nèi)。在反應(yīng)器的上部設(shè)有用于將流化床催化劑從反應(yīng)氣體分離的旋流器，由旋流器回收的催化劑經(jīng)由旋流器浸入管(寸4々口 > 7 / >々'' )返回反應(yīng)區(qū)域。因此作為流化床反應(yīng)方式的特長(zhǎng)，可以列舉反 應(yīng)熱的除去或施加容易從而能夠?qū)⒋矁?nèi)部維持在均勻溫度、能夠處理爆炸范圍的高濃度氣體、生產(chǎn)率高，今后期待在各方面的應(yīng)用和改良。在流化床反應(yīng)中，由于從分子間反應(yīng)的效率以及除熱和/或加熱的控制的觀點(diǎn)考慮，原料氣體在反應(yīng)器內(nèi)均勻地分散是重要的因素，因而，一直在進(jìn)行用于提高原料的均勻分散性的研究。在專(zhuān)利文獻(xiàn)I中，公開(kāi)了一種裝置，其通過(guò)使用于將烯烴或叔丁醇與氨的混合氣體從反應(yīng)器入口噴嘴導(dǎo)入該混合氣體用散布器的導(dǎo)管連通于散布器的中心部位，從而提高混合氣體的均勻分散性。在專(zhuān)利文獻(xiàn)2中，公開(kāi)了一種流化床反應(yīng)器和流化方法，其通過(guò)將多孔板的開(kāi)孔率設(shè)為根據(jù)部位而不同的特定的分布狀態(tài)，從而增大流化床中的粒子的循環(huán)速度并容易進(jìn)行溫度控制?，F(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)專(zhuān)利文獻(xiàn)專(zhuān)利文獻(xiàn)I :日本特開(kāi)平8-208583號(hào)公報(bào)專(zhuān)利文獻(xiàn)2 日本特開(kāi)平1-254242號(hào)公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明所要解決的問(wèn)題 但是，根據(jù)本發(fā)明人的研究，雖然專(zhuān)利文獻(xiàn)I或?qū)＠墨I(xiàn)2所述的分散性的改良方法是在將流化床反應(yīng)器的能力發(fā)揮到最大限度的運(yùn)行、即在反應(yīng)器的能力的上限程度供給原料來(lái)進(jìn)行運(yùn)行的情況下的有效方法，但是，在降低原料的流量來(lái)進(jìn)行運(yùn)行的情況下，其沒(méi)有示出充分的均勻分散性。在實(shí)際的化學(xué)工廠中，并不是經(jīng)常以最大限度的能力來(lái)運(yùn)轉(zhuǎn)流化床反應(yīng)器，而是根據(jù)產(chǎn)品的需要和庫(kù)存、原料和產(chǎn)品的價(jià)格等來(lái)頻繁地調(diào)整制造量，在降低生產(chǎn)量運(yùn)行的情況下，也存在使原料均勻地分散在反應(yīng)器內(nèi)并較高地維持收率(收獲率)這樣的要求。從防止目標(biāo)化合物以外的產(chǎn)生所導(dǎo)致的機(jī)器的阻塞、避免成本的增加這樣的觀點(diǎn)考慮，即使在將生產(chǎn)量設(shè)定為較低的情況下維持高收率也具有較大的意義。本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，在使用具有原料氣體分散裝置的流化床反應(yīng)器來(lái)進(jìn)行氣相反應(yīng)的方法中，在降低生產(chǎn)量運(yùn)行的情況下，當(dāng)將原料的流量降至分散裝置的壓力損失小于反應(yīng)器流化床的壓力損失的程度時(shí)，原料氣體的分散性變差，反應(yīng)效果產(chǎn)生問(wèn)題。但是，還不知道以下方法，即，即使在將原料的流量降至分散裝置的壓力損失小于反應(yīng)器流化床的壓力損失的程度時(shí)，也能夠良好地保持原料氣體的分散性。
用于解決問(wèn)題的方案本發(fā)明人考慮到上述情況，深入研究了流化床反應(yīng)器的原料氣體的分散性，結(jié)果發(fā)現(xiàn)在將原料氣體的供給量減少至分散裝置的壓力損失小于流化床反應(yīng)器的壓力損失的情況下，通過(guò)以與原料氣體相配合的方式從分散裝置也供給非活性氣體，能夠改善原料氣體的分散性，從而完成了本發(fā)明。即，本發(fā)明的內(nèi)容如下。[I] 一種氣相反應(yīng)方法，是將原料氣體經(jīng)由在流化床反應(yīng)器內(nèi)設(shè)置的上述原料氣體的分散裝置供給到所述流化床反應(yīng)器而使所述原料氣體進(jìn)行氣相反應(yīng)的方法，其中，具有以下工序在所述分散裝置的壓力損失為小于流化床的壓力損失1.0倍的情況下，將非活性氣體供給到所述分散裝置。[2]根據(jù)[I]所述的氣相反應(yīng)方法，其中，所述分散裝置的壓力損失為所述流化床的壓力損失的0. 12倍 4. 0倍。[3]根據(jù)[I]或[2]所述的氣相反應(yīng)方法，其中，所述分散裝置中的所述原料氣體的壓力損失為所述流化床的壓力損失的0. 64倍以下。[4]根據(jù)[I]至[3]中任一項(xiàng)所述的氣相反應(yīng)方法，其中，上述原料氣體為選自丙烯、異丁烯、丙烷、異丁烷和叔丁醇的至少一種與氨混合而成的混合氣體。發(fā)明效果根據(jù)本發(fā)明，在使用流化床反應(yīng)器的氣相反應(yīng)中，即使將原料的流量設(shè)定為分散裝置的壓力損失小于反應(yīng)器流化床的壓力損失那樣的流量進(jìn)行運(yùn)行的情況下，也能夠良好地維持原料氣體的分散性，并能夠防止目標(biāo)生成物的收率降低。


圖I是表示具有原料氣體分散裝置的流化床反應(yīng)裝置的一例的概略圖。
具體實(shí)施例方式以下，詳細(xì)說(shuō)明用于實(shí)施本發(fā)明的方式(以下，稱(chēng)為"本實(shí)施方式")。另外，本發(fā)明并不限于以下的本實(shí)施方式，而是能夠在其主旨的范圍內(nèi)以進(jìn)行各種變形的方式來(lái)實(shí)施。另外，在附圖中，同一部件用同一附圖標(biāo)記表示，并省略重復(fù)說(shuō)明。而且，上下左右等位置關(guān)系只要無(wú)特別說(shuō)明，均以附圖中所示的位置關(guān)系為基礎(chǔ)。此外，裝置和構(gòu)件的尺寸比例不限于圖示的比例。本實(shí)施方式的氣相反應(yīng)方法是將原料氣體經(jīng)由在流化床反應(yīng)器內(nèi)設(shè)置的上述原料氣體的分散裝置供給到上述流化床反應(yīng)器而使上述原料氣體進(jìn)行氣相反應(yīng)的方法，其中，具有以下工序在上述分散裝置的壓力損失為小于流化床的壓力損失I. O倍的情況下，將非活性氣體供給到上述分散裝置。圖I概略性地表不能夠?qū)嵤┍緦?shí)施方式的氣相反應(yīng)方法流化床反應(yīng)裝置的一例。流化床反應(yīng)器I為立式圓筒型，其下端開(kāi)口部連接有含氧氣體的導(dǎo)入管2，其側(cè)面貫穿有原料氣體導(dǎo)入管4，由反應(yīng)生成的氣體從上端的反應(yīng)氣體流出管8流出。反應(yīng)器I內(nèi)具有催化劑流動(dòng)而使反應(yīng)進(jìn)行的催化劑層9，從催化劑層9揚(yáng)起的催化劑被旋流器7回收并返回到催化劑層9。以縱切催化劑層9的方式設(shè)有多個(gè)除熱管或加熱管6，在發(fā)熱反應(yīng)的情況下，以除熱管6來(lái)吸收反應(yīng)熱，在吸熱反應(yīng)的情況下，利用加熱管6來(lái)供給反應(yīng)所需的熱。在原料氣體導(dǎo)入管4的內(nèi)端連接有氣體的分散裝置5，原料氣體經(jīng)由分散裝置5而供給到反應(yīng)器I內(nèi)。分散裝置5包括連接于原料氣體導(dǎo)入管4的供給管與在供給管的下端水平保持的、在下表面具有多個(gè)噴嘴的歧管。由于分散裝置5的歧管在截面圓形的反應(yīng)器I內(nèi)以格子狀或放射狀分支，因而，原料氣體B在反應(yīng)器I的截面方向上分散并從各噴嘴向反應(yīng)器I的下方噴出。若原料氣體分散裝置5能夠在反應(yīng)器I的整個(gè)截面均勻地噴出氣體， 則其形式在所不問(wèn)。作為原料氣體分散裝置5，優(yōu)選以等間隔或每單位截面積相同個(gè)數(shù)的方式設(shè)置用于噴出原料氣體的噴嘴，為了達(dá)到使各噴嘴的流量更加均勻化的目的，更優(yōu)選為將節(jié)流部設(shè)置于各噴嘴。在氣相反應(yīng)為氧化反應(yīng)的情況下，將空氣等含氧氣體(或氧氣)A供給到反應(yīng)器，但是，從防止在供給導(dǎo)管內(nèi)等進(jìn)行的異常的氧化反應(yīng)、爆炸的觀點(diǎn)考慮，不將含氧氣體(或氧氣)A與其他的原料氣體預(yù)混合，而是單獨(dú)供給含氧氣體(或氧氣)A。含氧氣體A經(jīng)由導(dǎo)入管2從分散板3分散到反應(yīng)器I內(nèi)。從實(shí)現(xiàn)含氧氣體與原料氣體的良好的混合的觀點(diǎn)考慮，分散板3的上端與原料氣體分散裝置5的下端的距離優(yōu)選為25mm 500mm,更優(yōu)選為50mm 350mm。在圖I所示的例子中，含氧氣體A經(jīng)由分散板3供給到反應(yīng)器I內(nèi)，但是，也可以將分支的分散管安裝于導(dǎo)入管2，經(jīng)由分散管供給含氧氣體A。在不使用含氧氣體的情況下，能夠省略分散板3。由于分散裝置5的噴嘴向下方開(kāi)口，因而，原料氣體B從噴嘴朝下噴出，由于含氧氣體A經(jīng)由導(dǎo)入管2從分散板3之下向上噴出，因而，兩氣體在催化劑層9處接觸而進(jìn)行反應(yīng)。為了高效地進(jìn)行原料氣體B和含氧氣體A的在催化劑層9中的反應(yīng)，以分別將原料氣體B和含氧氣體A均勻分散到反應(yīng)器I內(nèi)的目的來(lái)對(duì)分散裝置5和分散板3進(jìn)行設(shè)定和設(shè)置。在流化床反應(yīng)中，通過(guò)使原料氣體B和含氧氣體A均勻分散，能夠使反應(yīng)器I內(nèi)部的反應(yīng)的速率均整化，由此產(chǎn)生的反應(yīng)熱變得容易控制。特別是，原料氣體B的均勻分散很重要，假設(shè)在產(chǎn)生原料氣體B的不均勻分散的情況下，不僅作為目標(biāo)的反應(yīng)生成物的收率變差，而且會(huì)擔(dān)心引起局部的發(fā)熱等異常現(xiàn)象。氣體分散裝置5以將原料氣體均勻地向反應(yīng)器截面噴出的方式設(shè)定。從確保氣體的良好的分散性的觀點(diǎn)考慮，在氣體分散裝置5中通過(guò)特定的原料氣體流量而持續(xù)進(jìn)行反應(yīng)時(shí)，優(yōu)選以使該分散裝置的壓力損失為流化床的壓力損失的I. 0倍 4. 0倍之間的任意值的方式來(lái)進(jìn)行氣體分散裝置5的流量設(shè)定。在分散裝置5的壓力損失為小于流化床的壓力損失的I. 0倍的情況下，利用向分散裝置5供給非活性氣體來(lái)提高分散裝置與流化床的壓力損失比，以調(diào)整至I. O倍 4. O倍的區(qū)間。但是，在反應(yīng)的啟動(dòng)、關(guān)機(jī)的至少一部分的過(guò)程中，將氣體分散裝置5中的原料氣體流量設(shè)定為較低，將分散裝置5的壓力損失設(shè)為小于流化床的壓力損失的I. O倍。該期間，具體而言，在分散裝置5的壓力損失為流化床的壓力損失的0. 12倍以上且小于I. 0倍的情況下，從防止催化劑向分散裝置5內(nèi)逆流的觀點(diǎn)考慮，也優(yōu)選從分散裝置5供給非活性氣體。此處，使用下式(I)來(lái)說(shuō)明氣體分散裝置5的流量設(shè)定方法。[(P0)-(P1)]/[(P1)-(P2)]=C1(I)PO:壓力計(jì)10的壓力。Pl:壓力計(jì)11的壓力。P2:壓力計(jì)12的壓力。
其中，PO表示利用在原料氣體B的氣體分散裝置5入口設(shè)置的壓力計(jì)10所測(cè)定的壓力，Pl表不反應(yīng)器I內(nèi)的氣體分散裝置5與空氣分散板3之間的壓力。在將反應(yīng)器I的全長(zhǎng)設(shè)為L(zhǎng)r的情況下，壓力計(jì)12表示由在距離反應(yīng)器下端0. 7Lr以上的上部設(shè)置的壓力計(jì)所測(cè)定的反應(yīng)器I內(nèi)的壓力。Cl為常數(shù)，其優(yōu)選為I. 0 4. 0之間的數(shù)值，更優(yōu)選為L(zhǎng) 5 3, 50在催化劑進(jìn)行通常的流動(dòng)的情況下，例如，在反應(yīng)器內(nèi)進(jìn)行上升的氣體速度按反應(yīng)器的有效截面積基準(zhǔn)計(jì)為30cm/s 90cm/s的情況下,將[(P1)_(P2)]稱(chēng)為流化床的壓力損失，該流化床的壓力損失受到催化劑量的支配并不依存于在催化劑內(nèi)流通的氣體流量而基本上為恒定。另一方面，原料氣體分散裝置5的壓力損失[(PO)-(Pl)]根據(jù)原料氣體流量的增減而進(jìn)行變化。例如，當(dāng)原料氣體流量為兩倍時(shí)，氣體分散裝置的壓力損失為大約4倍，當(dāng)原料氣體為1/2倍時(shí)，該壓力損失為大約1/4倍。將氣體分散裝置5的壓力損失與流化床的壓力損失滿(mǎn)足式(I)時(shí)的原料氣體流量稱(chēng)為原料氣體分散裝置的設(shè)定流量，將此時(shí)的原料氣體分散裝置的壓力損失稱(chēng)為設(shè)定壓力損失。如上所述，式(I)的Cl優(yōu)選為I. 0 4. 0的數(shù)值范圍，因而，設(shè)定流量、設(shè)定壓力損失存在幅度，具有選擇的余地。其中，在實(shí)際的機(jī)器設(shè)定中，通過(guò)確定Cl，能夠方便地唯一決定設(shè)定流量。產(chǎn)生由Cl=L 0 4. 0計(jì)算的壓力損失的原料氣體流量也可以稱(chēng)為氣體分散裝置流量范圍。在由上述式(I)計(jì)算的、具有幅度的設(shè)定流量中，即使是能夠均勻地使氣體分散的原料氣體分散裝置，在隨著原料氣體的供給量變?yōu)樾∮谠O(shè)定流量的下限值(以下，稱(chēng)為“設(shè)定下限流量”(以下，也稱(chēng)為“F’”))而原料氣體分散裝置的壓力損失變?yōu)樾∮谙孪拗?以下，稱(chēng)為“設(shè)定下限壓力損失”(以下，也稱(chēng)為“F”))的情況下，分散性變差。例如，在流化床反應(yīng)裝置的通常的啟動(dòng)、關(guān)機(jī)的至少一部分的過(guò)程中和由于生產(chǎn)調(diào)整等而進(jìn)行的低載荷運(yùn)行時(shí)，不得不使用小于設(shè)定下限流量、小于設(shè)定下限壓力損失狀態(tài)下的原料氣體分散裝置，因而會(huì)擔(dān)心該期間產(chǎn)生對(duì)原料氣體分散的不利影響。S卩，在由于從原料氣體導(dǎo)入管4供給的氣體的量小于設(shè)定下限流量等而導(dǎo)致原料氣體分散裝置的壓力損失小于設(shè)定下限壓力損失的情況下，氣體分散的均勻性容易發(fā)生顯著地惡化。具體而言，在將分散裝置的壓力損失與流化床的壓力損失的比即[(PO)-(Pl)]/[(Pl) - (P2) ] =1. 0情況下的、氣體分散裝置5中的壓力損失[(PO) - (Pl)]設(shè)為設(shè)定下限壓力損失F時(shí)，在氣體分散裝置5中的壓力損失小于F的情況下，氣體的分散性變差，當(dāng)為0. 64F以下時(shí)，分散性存在進(jìn)一步惡化的傾向。在本實(shí)施方式的氣相反應(yīng)方法中，作為解決上述分散性的問(wèn)題的方案，在以小于設(shè)定下限壓力損失F的流量來(lái)使用原料氣體分散裝置5的情況下，即，在分散裝置的壓力損失為小于流化床的壓力損失的I. 0倍的情況下，從非活性氣體導(dǎo)入管14向流化床反應(yīng)器I外側(cè)的原料氣體導(dǎo)入管4供給非活性氣體D，并將非活性氣體D和原料氣體B —并供給于流化床反應(yīng)器內(nèi)的氣體分散裝置5。只要非活性氣體為不參與反應(yīng)的氣體，則不限定其組成，例如,可以列舉氮?dú)?、氬氣、氦氣等。其中，從?jīng)濟(jì)性的觀點(diǎn)考慮，優(yōu)選為氮?dú)?。并且，上述非活性氣體既可以單獨(dú)使用也可以并用兩種以上。從使反應(yīng)的速率均整化的觀點(diǎn)考慮，優(yōu)選將從原料氣體分散裝置5的各部位噴嘴吹出的氣體量設(shè)定為基本上相同，而且，優(yōu)選的是，從各部位噴嘴吹出的氣體中的原料氣體濃度也均勻化。因此，優(yōu)選的是，在導(dǎo)入到分散裝置5之前，將非活性氣體導(dǎo)入管14連接于原料氣體導(dǎo)入管4內(nèi)。優(yōu)選將流量計(jì)設(shè)置于非活性氣體導(dǎo)入管14以能夠測(cè)定非活性氣體 的添加流量。另外，對(duì)于從另一個(gè)導(dǎo)入管2供給的含氧氣體A，假設(shè)在將流量設(shè)為小于設(shè)定下限流量的情況下的分散性惡化。但是，(雖然根據(jù)反應(yīng)也有不同)在氧化反應(yīng)中，由于通常將空氣等的由非活性氣體稀釋后的氧氣作為含氧氣體A而進(jìn)行供給，因而，導(dǎo)入管2的流量通常大于原料氣體導(dǎo)入管4的流量。因此，在需要一邊調(diào)整流量一邊確保分散性的情況下，與以將含氧氣體A的流量降低至小于設(shè)定下限流量的方式供給非活性氣體的情況相比，較合理的是，將含氧氣體A的流量保持為設(shè)定流量?jī)?nèi)，利用原料氣體來(lái)調(diào)整流量，并從分散裝置供給非活性氣體D以保持分散性。為了能夠預(yù)混合原料氣體B與非活性氣體D，優(yōu)選將孔板15設(shè)置在原料氣體導(dǎo)入管4內(nèi)。在將原料氣體導(dǎo)入管4的內(nèi)徑設(shè)為D的情況下，從有效地混合原料氣體B與非活性氣體D的觀點(diǎn)考慮，孔板15的開(kāi)口直徑優(yōu)選為0. ID 0. 8D。從良好地混合氣體的觀點(diǎn)考慮，優(yōu)選將孔板15設(shè)置于從距離非活性氣體D的混合位置2D以上的下游到反應(yīng)器I的入口之間的位置。從掌握原料氣體分散裝置5的分散性能的觀點(diǎn)考慮，優(yōu)選將壓力計(jì)10設(shè)置于能夠測(cè)定通往分散裝置5的全部氣體的壓力的位置。并且，為了能夠測(cè)定穩(wěn)定的壓力，優(yōu)選將壓力計(jì)10設(shè)置于從距離非活性氣體混合部2D以上的下游且離開(kāi)孔板15為2D以上的位置到反應(yīng)器I入口之間。從防止催化劑向氣體分散裝置內(nèi)逆流的觀點(diǎn)考慮，優(yōu)選將通往原料氣體分散裝置的原料氣體與非活性氣體的合計(jì)流量設(shè)為0. 35F’以上。另外，在該情況下(0. 35F’的情況下)的氣體分散裝置中的壓力損失相當(dāng)于設(shè)定下限壓力損失F的0. 12倍。從防止原料氣體分散裝置的壓力損失變得過(guò)大而對(duì)用于供給原料氣體的裝置(未圖示)的控制產(chǎn)生障礙的觀點(diǎn)考慮，優(yōu)選將通往原料氣體分散裝置的原料氣體與非活性氣體的合計(jì)流量的上限設(shè)為4. 0F’以下。并且，非活性氣體的流量?jī)?yōu)選為0. 10F’ 3. 0F’，更優(yōu)選為0. 20F’ 2. 0F’，進(jìn)一步優(yōu)選為0. 30F’ I. 0F’。原料氣體的流量?jī)?yōu)選為0. 80F’以下，較優(yōu)選為0. 01F， 0. 75F，，更優(yōu)選為0. 10F， 0. 70F，。在氧化反應(yīng)中，從分散板3導(dǎo)入含氧氣體A。為了以高收率獲得作為目標(biāo)的生成物，優(yōu)選以使含氧氣體A與原料氣體B向反應(yīng)器I導(dǎo)入的導(dǎo)入量的摩爾比(a/b)達(dá)到能夠期待最高收率的由預(yù)先實(shí)驗(yàn)等所求出的最佳的摩爾比的方式對(duì)含氧氣體A向反應(yīng)器I導(dǎo)入的導(dǎo)入量進(jìn)行控制。此處，a表示含氧氣體A中含有的氧的摩爾數(shù)，b表示原料氣體B的摩爾數(shù)。在原料氣體B由兩種以上的混合物構(gòu)成的情況下，優(yōu)選以使對(duì)于a/bl、b2/bl、b3/bl等等原料氣體B中的一種原料的摩爾數(shù)bl與a的比、bl與其他原料的摩爾數(shù)b2、b3的比達(dá)到最佳的方式進(jìn)行控制。將摩爾比(a/b)設(shè)為最佳是指，根據(jù)原料氣體B的增減來(lái)對(duì)含氧氣體A的流量進(jìn)行比例控制。另外，由于非活性氣體D不參與反應(yīng)，因而，不參與上述摩爾比計(jì)算。分散板3以能夠向整個(gè)反應(yīng)器截面均勻地噴出含氧氣體A的方式設(shè)定。為了確保氣體的良好的分散性，在向分散板3流通含氧氣體A而使用時(shí)，優(yōu)選以使該分散板的壓力損失為流化床的壓力損失的0. 50倍 2. 5倍之間的任意值的方式來(lái)進(jìn)行分散板3的流量設(shè)定。此處，使用下式(2)來(lái)說(shuō)明分散板3的流量設(shè)定方法。
[(P3)-(P1)]/[(P1)-(P2)]=C2(2)P3:壓力計(jì)13的壓力。其中，P3表示由設(shè)于分散板下部的壓力計(jì)13所測(cè)定的壓力。C2為常數(shù)，其優(yōu)選為0. 50 2. 5之間的數(shù)值，更優(yōu)選為0. 70 2. O。在反應(yīng)器的使用開(kāi)始時(shí)，含氧氣體A先于原料氣體B而導(dǎo)入反應(yīng)器。在原料氣體B導(dǎo)入之前，優(yōu)選將含氧氣體A的流量提高到式(2)中的C2的下限以上的流量以確保分散板3的氣體分散性。在原料氣體B導(dǎo)入前且在向反應(yīng)器I導(dǎo)入催化劑之前，將非活性氣體D導(dǎo)入分散裝置5。之后，開(kāi)始進(jìn)行原料氣體B的導(dǎo)入，逐漸地提高原料氣體B的流量。伴隨著原料氣體B的導(dǎo)入的增加，在兩者的摩爾比(a/b)成為能夠期待最高反應(yīng)效果的值時(shí)，保持該時(shí)刻的供給量，或者，以根據(jù)需要來(lái)維持摩爾比(a/b)的方式來(lái)進(jìn)一步增加含氧氣體A和原料氣體B這兩者。從反應(yīng)氣體流出管8取出由氣相反應(yīng)產(chǎn)生的反應(yīng)生成氣體C。作為使用本實(shí)施方式的流化床反應(yīng)裝置的氣相反應(yīng)，例如可以列舉出以下反應(yīng)，即，將丙烷和/或丙烯作為原料的氣相氨氧化且反應(yīng)的產(chǎn)物為丙烯腈的反應(yīng)；選自由正丁烷、I-丁烯、2-丁烯、丁二烯和苯構(gòu)成的組中的一種以上作為原料的氣相氧化且反應(yīng)的產(chǎn)物為馬來(lái)酸酐的反應(yīng)；將異丁烯和/或異丁烷作為原料的氣相氨氧化且反應(yīng)的產(chǎn)物為甲基丙烯腈的反應(yīng)；將鄰二甲苯和/或萘作為原料的氣相氧化且反應(yīng)的產(chǎn)物為鄰苯二甲酸酐的反應(yīng)；將羥基芳香族化合物和烷基醇作為原料的氣相烷基化且反應(yīng)的產(chǎn)物為鄰位烷基化羥基芳香族化合物的反應(yīng)；作為具體例可列舉出，將苯酚和甲醇作為原料的氣相烷基化且反應(yīng)的產(chǎn)物為2，6- 二甲苯酚和/或鄰甲酚的反應(yīng)；將甲烷和/或甲醇作為原料的氣相氨氧化且反應(yīng)的產(chǎn)物為氰酸(HCN)的反應(yīng)；選自由乙烷、乙烯和乙醇構(gòu)成的組中的一種以上作為原料的氣相氨氧化且反應(yīng)的產(chǎn)物為乙腈的反應(yīng)。作為使用本實(shí)施方式的流化床反應(yīng)裝置的氣相反應(yīng)，例如可以列舉出以下反應(yīng)，即，將丙烷和/或丙烯作為原料的氣相氨氧化且反應(yīng)的產(chǎn)物為丙烯腈的反應(yīng)；選自由正丁烷、I-丁烯、2- 丁烯、丁二烯和苯構(gòu)成的組中的一種以上作為原料的氣相氧化且反應(yīng)的產(chǎn)物為馬來(lái)酸酐的反應(yīng)；將異丁烯和/或異丁烷作為原料的氣相氨氧化且反應(yīng)的產(chǎn)物為甲基丙烯腈的反應(yīng)；將鄰二甲苯和/或萘作為原料的氣相氧化且反應(yīng)的產(chǎn)物為鄰苯二甲酸酐的反應(yīng)；將羥基芳香族化合物和烷基醇作為原料的氣相烷基化且反應(yīng)的產(chǎn)物為鄰位烷基化羥基芳香族化合物的反應(yīng)；作為具體例可列舉出，將苯酚和甲醇作為原料的氣相烷基化且反應(yīng)的產(chǎn)物為2，6- 二甲苯酚和/或鄰甲酚的反應(yīng)；將甲烷和/或甲醇作為原料的氣相氨氧化且反應(yīng)的產(chǎn)物為氰酸(HCN)的反應(yīng)；選自由乙烷、乙烯和乙醇構(gòu)成的組中的一種以上作為原料的氣相氨氧化且反應(yīng)的產(chǎn)物為乙腈的反應(yīng)。實(shí)施例其次，列舉實(shí)施例和比較例來(lái)進(jìn)一步具體地說(shuō)明本實(shí)施方式，但是，本實(shí)施方式只要不超過(guò)其主旨，則不限于以下的實(shí)施例。另外，作為實(shí)施例和比較例中所使用的流化床反應(yīng)器，其具有以下結(jié)構(gòu)其下部具有原料氣體的分散管和空氣分散板(在不使用空氣的反應(yīng)中，沒(méi)有空氣分散板)，內(nèi)裝有用于去除反應(yīng)熱的除熱管，具有用于測(cè)定反應(yīng)溫度的溫度計(jì)，在反應(yīng)器上部具有用于收集從反應(yīng)器流出的反應(yīng)氣體中的催化劑的旋流器。儀表和附屬設(shè)備使用通常的化學(xué)裝置中所使用的。對(duì)于反應(yīng)產(chǎn)物的收率，通過(guò)對(duì)反應(yīng)氣體進(jìn)行取樣并由利用氣相色譜儀測(cè)定的分析數(shù)據(jù)由下式進(jìn)行計(jì)算。
丙烯腈收率(％ )=(生成的丙烯腈的摩爾數(shù))/ (供給的丙烯的摩爾數(shù))X 100丙烯腈收率(％ )=(生成的丙烯腈的摩爾數(shù))/ (供給的丙烷的摩爾數(shù))X 100馬來(lái)酸酐收率(％)=(生成的馬來(lái)酸酐的摩爾數(shù))/ (供給的正丁烷的摩爾數(shù))X 100鄰甲酚收率(％)=(生成的鄰甲酚的摩爾數(shù))/ (供給的苯酚的摩爾數(shù))X 1002，6_ 二甲苯酚收率(％)=(生成的2，6_ 二甲苯酚的摩爾數(shù))/ (供給的苯酚的摩爾數(shù))XlOO氣相色譜儀的測(cè)定儀器和測(cè)定條件如下。氣相色譜儀島津GC-14B色譜柱Porapack_QS(5OMesh 8OMesh)檢測(cè)器FID載氣氮?dú)庵圃炖缦聦?shí)施利用丙烯、氨和空氣進(jìn)行的丙烯的氨氧化反應(yīng)。流化床反應(yīng)裝置與圖I所示的裝置相同，流化床反應(yīng)器I為內(nèi)徑8m、長(zhǎng)度為L(zhǎng)r20m的立式圓筒型，在距離底部(下部)2m的位置處具有空氣分散板3，在分散板3之上具有供給丙烯和氨用的原料氣體分散管5。對(duì)于原料氣體分散管5，以(原料氣體分散管的壓力損失)/ (流化床壓力損失)=1. 8對(duì)其設(shè)定，并且，設(shè)定流量=11500Nm3/h，設(shè)定下限流量=8570Nm3/h。在距離反應(yīng)器底部5m高度的截面處具有8個(gè)溫度計(jì)，在距離反應(yīng)器底部6m高度的截面處具有4個(gè)溫度計(jì)，將這12個(gè)溫度計(jì)的平均值作為反應(yīng)溫度并進(jìn)行管理。最初，保持4000Nm3/h的氮?dú)鈴姆腔钚詺怏w導(dǎo)入管14流向原料氣體分散管5。將加熱了的空氣從空氣分散板3供給到流化床反應(yīng)器I。之后，將流化床催化劑導(dǎo)入反應(yīng)器I。催化劑使用粒徑10 ii m 100 U m、平均粒徑55 ii m的鑰-秘-鐵系擔(dān)載(負(fù)載)催化劑，填充至靜止床高形成為2. 7m。由[(Pl) _(P2)]表示的流化床壓力損失為0. 27kg/cm2,設(shè)定壓力損失為0. 486kg/cm2,設(shè)定下限壓力損失F為0. 27kg/cm2。開(kāi)始從原料氣體分散管5供給氨。逐漸提高氨流量，在達(dá)到規(guī)定流量之后，開(kāi)始從該原料氣體分散管5供給丙烯。兩原料氣體的合計(jì)流量為7500Nm3/h，流向原料氣體分散管5的原料氣體流量為設(shè)定下限流量的87. 5%載荷。在含有氮?dú)鈺r(shí)，為134%載荷。由[(PO)-(Pl)]表示的分散裝置的壓力損失為0. 486kg/cm2，這是設(shè)定下限壓力損失F的1.8倍(I. 8F)。并且，流化床壓力損失保持在0. 27kg/cm2。比較例I在以與制造例相同的方法開(kāi)始利用丙烯、氨和空氣進(jìn)行的丙烯的氨氧化反應(yīng)后，停止從非活性氣體導(dǎo)入管14向原料氣體分散管5供給氮?dú)?。流化床壓力損失保持在0.27kg/cm2，但是，由[(PO)-(Pl)]表示的分散裝置的壓力損失降低至0.207kg/cm2。即，分散裝置的壓力損失為設(shè)定下限壓力損失F的0. 77倍(0. 77F)。調(diào)整除熱管6以實(shí)施溫度控制，以使反應(yīng)溫度達(dá)到440°C。各流量條件和反應(yīng)效果如下。丙烯流量3641Nm3/h氨流量3859Nm3/h氮?dú)饬髁縊Nm3A·空氣流量32767Nm3/h丙烯腈收率80. 4%實(shí)施例I在比較例I的反應(yīng)后，保持4000Nm3/h的氮?dú)鈴姆腔钚詺怏w導(dǎo)入管14流向原料氣體分散管5。流化床壓力損失保持在0.27kg/cm2，但是，由[(PO)-(Pl)]表示的分散裝置的壓力損失從0. 207kg/cm2上升至0. 486kg/cm2。SP,分散裝置的壓力損失成為設(shè)定下限壓力損失F的I. 8倍(I. 8F)。各流量條件和反應(yīng)效果如下。丙烯流量3641Nm3/h氨流量3859Nm3A氮?dú)饬髁?000Nm3/h空氣流量32767Nm3/h丙烯腈收率81. 9%廣生CO和CO2的反應(yīng)減少，丙稀臆收率提聞。按比例使丙烯、氨和空氣的流量增加，將丙烯和氨的合計(jì)流量設(shè)為11500Nm3/h，停止氮?dú)夤┙o。其他條件與上述相同。流化床壓力損失為0.27kg/cm2，由[(PO)-(Pl)]表示的分散裝置的壓力損失為0. 486kg/cm2，這是設(shè)定下限壓力損失F的I. 8倍(I. 8F)。各流量條件和反應(yīng)效果如下。丙烯流量5583Nm3/h氨流量5917Nm3/h氮?dú)饬髁縊Nm3A空氣流量50243Nm3/h丙烯腈收率81. 8%比較例2在實(shí)施例I的反應(yīng)后，為了調(diào)整生產(chǎn)，減少了丙烯、氨和空氣的流量而將其設(shè)為表I所示的原料氣體流量，但是，沒(méi)有從非活性氣體導(dǎo)入管14向原料氣體分散管5供給氮?dú)?。流化床壓力損失保持在0.27kg/cm2，但是，由[(PO)-(Pl)]表示的分散裝置的壓力損失為0. 269kg/cm2。即，原料氣體導(dǎo)致的壓力損失為設(shè)定下限壓力損失F的0. 996倍(0. 996F)。
此時(shí)的丙烯腈收率為81. 3%。實(shí)施例2在比較例2的反應(yīng)后，保持4000Nm3/h的氮?dú)鈴姆腔钚詺怏w導(dǎo)入管14流向原料氣體分散管5。流化床壓力損失保持在0.27kg/cm2，但是，由[(PO)-(Pl)]表示的分散裝置的壓力損失從0. 269kg/cm2上升至0. 579kg/cm2。即，原料氣體與氮?dú)鈱?dǎo)致的壓力損失成為設(shè)定下限壓力損失F的2. I倍(2. 1F)。此時(shí)的丙烯腈收率為81.9%。產(chǎn)生CO和CO2的反應(yīng)減少，丙烯腈收率提高。比較例3在實(shí)施例2的反應(yīng)后，為了調(diào)整生產(chǎn)，減少了丙烯、氨和空氣的流量而將其設(shè)為表I所示的原料氣體流量，但是，沒(méi)有從非活性氣體導(dǎo)入管14向原料氣體分散管5供給氮?dú)狻?流化床壓力損失保持在0. 27kg/cm2，但是，由[(PO)-(Pl)]表示的分散裝置的壓力損失成為0. 16kg/cm2,這是設(shè)定下限壓力損失F的0. 59倍(0. 59F)。此時(shí)的丙烯腈收率為79. 7%。產(chǎn)生CO和CO2的反應(yīng)增加，丙烯腈收率降低。實(shí)施例3 實(shí)施例7在比較例3的反應(yīng)后，不改變丙烯、氨和空氣的流量，使氮?dú)庖员鞩所示的流量從非活性氣體導(dǎo)入管14流向原料氣體分散管5。在實(shí)施例3 實(shí)施例7中的流化床壓力損失在任何情況下都保持在0. 27kg/cm2，但是，由[(PO)-(Pl)]表示的分散裝置的壓力損失在任何情況下都大于流化床壓力損失F，即，[(PO)-(Pl)] >F。實(shí)施例3 實(shí)施例7中的反應(yīng)效果如表I所示，丙烯腈收率為81. 7% 81. 9 %。比較例4使用與制造例相同的流化床反應(yīng)器1，開(kāi)始進(jìn)行丙烯的氨氧化反應(yīng)的準(zhǔn)備，但是，氮?dú)獠粡姆腔钚詺怏w導(dǎo)入管14流向原料氣體分散管5。將加熱了的空氣從空氣分散板3供給到流化床反應(yīng)器I。之后，將流化床催化劑導(dǎo)入反應(yīng)器I。催化劑使用粒徑10 ii m 100 V- m、平均粒徑55 y m的鑰-秘-鐵系擔(dān)載催化劑,填充使靜止床高形成為2. 7m的量。雖然欲開(kāi)始從原料氣體分散管5供給氨，但是，沒(méi)有能夠使氨流動(dòng)。停止反應(yīng)器，進(jìn)行了原料氣體導(dǎo)入管4和該分散管5的檢查，發(fā)現(xiàn)流化床催化劑阻塞。激I
權(quán)利要求
1.一種氣相反應(yīng)方法，是將原料氣體經(jīng)由在流化床反應(yīng)器內(nèi)設(shè)置的上述原料氣體的分散裝置供給到所述流化床反應(yīng)器而使所述原料氣體進(jìn)行氣相反應(yīng)的方法，其中，具有以下工序 在所述分散裝置的壓力損失為小于流化床的壓力損失I. O倍的情況下，將非活性氣體供給到所述分散裝置。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的氣相反應(yīng)方法，其中， 所述分散裝置的壓力損失為所述流化床的壓力損失的0. 12倍 4. 0倍。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的氣相反應(yīng)方法，其中， 所述分散裝置中的所述原料氣體的壓力損失為所述流化床的壓力損失的0. 64倍以下。
4.根據(jù)權(quán)利要求I至3中任一項(xiàng)所述的氣相反應(yīng)方法，其中， 所述原料氣體為從由丙烯、異丁烯、丙烷、異丁烷和叔丁醇構(gòu)成的組中選取至少一種與氨混合而成的混合氣體。
全文摘要
一種氣相反應(yīng)方法，是將原料氣體經(jīng)由在流化床反應(yīng)器內(nèi)設(shè)置的上述原料氣體的分散裝置供給到上述流化床反應(yīng)器而使上述原料氣體進(jìn)行氣相反應(yīng)的方法，其中，具有以下工序在上述分散裝置的壓力損失為小于流化床的壓力損失1.0倍的情況下，將非活性氣體供給到上述分散裝置。
文檔編號(hào)B01J27/198GK102753262SQ201180006982
公開(kāi)日2012年10月24日 申請(qǐng)日期2011年1月20日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月25日
發(fā)明者佐野和彥 申請(qǐng)人:旭化成化學(xué)株式會(huì)社