氧化烯烴的生產(chǎn)的制作方法
【專利摘要】本公開包括生產(chǎn)氧化烯烴的系統(tǒng)和方法。兩個或更多個反應器包括若干反應管，每個反應管具有限定每個所述管的第一側(cè)的第一表面和限定每個管的第二側(cè)的第二表面。包括用于烯烴催化氧化的催化劑可以位于所述若干反應管的第一側(cè)上。共同的供應管線向每個反應器供應入口物，給所述催化劑提供包含烯烴和氧的混合物。每個反應器的產(chǎn)物出口流接收至少氧化烯烴產(chǎn)物并匯合成單個產(chǎn)物流。冷卻劑流體通過所述反應器從所述若干反應管除去熱，并流入與所述兩個或更多個反應器連接的單個冷卻劑鼓中。所述單個冷卻劑鼓從每個所述反應器的若干冷卻劑流體出口流接收所述冷卻劑流體。所述單個冷卻劑鼓向每個反應器的若干冷卻劑流體入口流供應共同溫度的冷卻劑流體。
【專利說明】氧化烯烴的生產(chǎn)
[0001]相關申請的交叉引用
[0002]本申請要求2011年6月23日提交的美國臨時專利申請N0.61/500，428的35U.S.C.§ 119(e)下的權益，所述臨時專利申請以其全部內(nèi)容通過引用并入本文。
【技術領域】
[0003]本公開涉及烴氧化的系統(tǒng)和方法，特別是烯烴氧化的系統(tǒng)和方法。
【背景技術】
[0004]烯烴(例如鏈烯)是含有通過雙鍵連接的一或多對碳原子的不飽和烴。烯烴以下面的方式之一或二者分類為:(I)環(huán)狀或無環(huán)(脂族)烯烴，在于雙鍵分別位于形成環(huán)狀(閉環(huán))基團或者開鏈基團的一部分的碳原子之間，和(2)單烯烴、二烯烴、三烯烴等，在于每個分子的雙鍵數(shù)分別是一個、兩個、三個或一些其它數(shù)。每分子含有兩到四個碳原子的烯烴在通常的溫度和壓力下是氣態(tài)的；包含五或更多個碳原子的烯烴在通常的溫度和壓力下通常是液體。當官能團(例如碳-碳雙鍵)斷裂(例如裂解)以允許氧分子連接到烯烴上時，發(fā)生烯烴的氧化。
[0005]氧化的烯烴用于許多化學工藝中。例如，氧化乙烯在許多大規(guī)?；瘜W品生產(chǎn)例如乙二醇、乙二醇醚和乙氧基化物中是重要的原材料。在防凍劑中、聚酯和聚對苯二甲酸乙二醇酯的生產(chǎn)中、液體冷卻劑和溶齊?、香水、化妝品、藥品、潤滑齊?、涂料稀釋劑和增塑劑中，可以發(fā)現(xiàn)從氧化烯烴環(huán)氧乙烷生產(chǎn)的乙二醇和其它衍生物。乙二醇醚是制動液、去污劑、溶劑、漆(lacquer)和涂料(paint)的成分。乙氧基化物是環(huán)氧乙燒與高級醇、酸或胺的反應產(chǎn)物。它們用于制造去污劑、表面活性劑、乳化劑和分散劑。
[0006]通過直接氧化 生產(chǎn)氧化烯烴是普遍知道的。所述氧化包括烯烴與氧通過催化劑催化氧化，產(chǎn)生氧化烯烴。通常，所述工藝可以根據(jù)氧化劑的來源分成兩種工藝——基于空氣的工藝和基于氧氣的工藝。在第一種中，空氣或富氧空氣直接進給到所述系統(tǒng)中。在第二種中，來自空氣分離裝置的高純度氧氣流(例如大于98mol%)用作氧化劑的來源。
[0007]反應容器和氧化烯烴產(chǎn)物通常被冷卻，以防止氧化烯烴進一步反應(例如異構(gòu)化)。未能冷卻氧化烯烴產(chǎn)物可以導致進一步反應，其可以造成不想要的副產(chǎn)物。此外，要關注反應容器溫度控制，因為烯烴的氧化是高度放熱反應，沒有適當?shù)臏囟瓤刂茩C制可導致“失控(runaway)反應”。通常所述反應容器溫度可借助循環(huán)通過反應容器的冷卻劑、控制助催化劑濃度或二者來控制。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本公開的實施方式包括生產(chǎn)氧化烯烴的系統(tǒng)。對于各種實施方式而言，所述系統(tǒng)包括兩個或更多個反應器，所述反應器包括若干反應管，每個反應管具有限定每個所述管的第一側(cè)的第一表面和與所述第一表面相反的限定第二側(cè)的第二表面。對于各種實施方式而言，用于烯烴催化氧化的催化劑可以位于所述若干反應管的第一側(cè)上。共同供應管線向所述兩個或更多個反應器的每一個供應入口物，以將包含烯烴和氧的混合物提供給催化劑。
[0009]所述兩個或更多個反應器的產(chǎn)物出口流接收氧化烯烴產(chǎn)物并匯合成單個產(chǎn)物流。冷卻劑流體通過所述兩個或更多個反應器以除去所述若干反應管的熱，并流入與所述兩個或更多個反應器連接的單個冷卻劑鼓中。所述單個冷卻劑鼓從所述兩個或更多個反應器的每個的若干冷卻劑流體出口流接收冷卻劑流體。所述單個冷卻劑鼓向所述兩個或更多個反應器的每個的若干冷卻劑流體入口流供應共同溫度的冷卻劑流體，使得所述冷卻劑流體通過所述兩個或更多個反應器的每一個。
[0010]本公開的實施方式還提供了在所述兩個或更多個反應器的每一個的若干反應管的第一側(cè)上的催化劑以基本相等的速率失活。
[0011]本公開的實施方式還包括生產(chǎn)氧化烯烴的方法。對于各種實施方式，所述方法包括從共同供應管線向兩個或更多個反應器供應包含烯烴和氧的混合物。所述混合物在所述兩個或更多個反應器的每一個中反應，產(chǎn)生每個反應器的氧化烯烴產(chǎn)物流。出自所述兩個或更多個反應器的每一個的產(chǎn)物流匯合成包含所述氧化烯烴的單個共同產(chǎn)物流。冷卻劑流體通過每個反應器的若干冷卻劑流體出口流從每個反應器供應到單個冷卻劑鼓。所述單個冷卻劑鼓向所述兩個或更多個反應器的每個供應共同溫度的冷卻劑流體，以除去所述混合物反應期間在所述兩個或更多個反應器中產(chǎn)生的熱。
[0012]本公開的實施方式還提供保持所述兩個或更多個反應器的每一個的助催化劑進給濃度在容許水平內(nèi)。在各種實施方式中，冷卻劑流體出口和入口管道設計成提供所述兩個或更多個反應器的每一個基本上同等的冷卻。
[0013]定義
[0014]在本文中使用時，“烯烴”(例如鏈烯)是具有碳-碳雙鍵的烴。多于一個分子的烯烴(olefin)本文中被稱為“烯烴(olefins)”。烯烴可以在烯烴的混合物中包括多于一個分子的每種烯烴。
[0015]在本文中使用時，“氧化乙烯”(例如，環(huán)氧乙烷)在0°C和IOOkPa絕對壓力的標準溫度和壓力(IUPAC)下具有化學式C2H4O15
[0016]在本文中使用時，“間接熱交換器”被定義為在一種介質(zhì)和另一種之間傳遞熱的裝置，其中所述介質(zhì)被固體壁隔開，使得它們不會混合。這樣的間接熱交換器可以包括但是不限于管殼式換熱器、平板式換熱器(例如板和框)、錯流式熱交換器(cross heatexchanger)等。
[0017]在本文中使用時，“族”如本領域所知根據(jù)國際純粹和應用化學聯(lián)合會(IUPAC)2010年2月19日版本的標準元素周期表來定義。
[0018]在本文中使用時，“失活”是催化活性和/或選擇性隨時間損失。
[0019]在本文中使用時，“惰性”被定義為在本公開的系統(tǒng)和方法中無反應性的取代基。
[0020]在本文中使用時，“ V ”被定義為攝氏溫度。
[0021]在本文中使用時，“Pa”被定義為帕斯卡。一帕斯卡等于lN/m2。
[0022]在本文中使用時，“環(huán)境溫度”被定義為本公開的工藝運行中所處的環(huán)境的溫度。使用在本公開的環(huán)境溫度下的熱交換流體不用從中提取熱。
[0023]在本文中使用時，“單個冷卻劑鼓”被定義為僅有一個如本領域已知的典型構(gòu)造的冷卻劑鼓，用于分離冷卻劑流體的蒸汽相與冷卻劑流體的液相(例如，所述單個冷卻劑鼓的尺寸由總的熱負荷確定)。
[0024]在本文中使用時，“不定冠詞(a，an)”、“所述”、“若干”、“至少一個”和“一個或多
個”可互換使用。術語“包含”和其變化形式在這些術語出現(xiàn)在說明書和權利要求書中時不具有限制性含義。因此，例如，具有若干反應管的反應器可以解釋為所述反應器包括“一個或多個”反應管。
[0025]在本文中使用時，術語“和/或”是指所列出要素的一種、超過一種或全部。
[0026]同樣，在本文中，通過端點列舉的數(shù)值范圍包括該范圍內(nèi)包含的所有數(shù)值(例如I至 5 包括 1,1.5、2、2.75,3,3.80、4、5 等等)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0027]圖1提供了根據(jù)本公開的一個實施方式的生產(chǎn)氧化烯烴產(chǎn)物的工藝的示意圖。
[0028]圖2提供了根據(jù)本公開的一個實施方式的生產(chǎn)氧化烯烴產(chǎn)物的工藝的示意圖。
[0029]圖3提供了根據(jù)本公開的一個實施方式的每個反應器的入口混合物的溫度圖。
[0030]圖4提供了根據(jù)本公開的一個實施方式的每個反應器的出口產(chǎn)物的溫度圖。
[0031]圖5提供了根據(jù)本公開的一個實施方式的出口冷卻劑流體溫度圖。
[0032]圖6提供了具有多個反應器專有冷卻劑鼓的系統(tǒng)的出口冷卻劑流體溫度圖。
[0033]圖7提供了根據(jù)本公開的一個實施方式的出口冷卻劑流體壓力圖。
【具體實施方式】
[0034]本公開的實施方式包括生產(chǎn)氧化烯烴的系統(tǒng)和方法。對于各種實施方式而言，所述系統(tǒng)和方法包括兩個或更多個反應器，所述反應器具有若干反應管，每個反應管具有限定每個所述管的第一側(cè)的第一表面和與所述第一表面相反的限定第二側(cè)的第二表面。對于各種實施方式而言，用于烯烴催化氧化的催化劑可以位于所述若干反應管的第一側(cè)上。共同供應管線向每個反應器的入口物供應進給所述催化劑的包含烯烴和氧的混合物。每個反應器的產(chǎn)物出口流接收氧化烯烴產(chǎn)物并匯合成單個產(chǎn)物流。冷卻劑流體借助于每個反應器的若干冷卻劑流體入口流通過所述反應器，以從所述若干反應管除去熱。所述冷卻劑流體從每個反應器的若干冷卻劑流體出口流流入與所述兩個或更多個反應器連接的單個冷卻劑鼓中。因此，單個冷卻劑鼓接收來自每個反應器的若干冷卻劑流體出口流的冷卻劑流體。所述單個冷卻劑鼓向每個反應器的若干冷卻劑流體入口流供應共同溫度的冷卻劑流體。
[0035]在簡化生產(chǎn)氧化烯烴的工藝中，本公開的實施方式允許在生產(chǎn)氧化烯烴產(chǎn)物中使用較少的機械構(gòu)件。這樣的機械構(gòu)件的例子包括用來運送原材料、冷卻劑流體和氧化烯烴產(chǎn)物的機械構(gòu)件，例如泵，和具有相對于彼此旋轉(zhuǎn)和/或運動的部件的其他構(gòu)件。因為烯烴氧化反應是放熱的，在各個機械構(gòu)件中可以積聚來自附帶反應或計劃反應的熱。通過減少對這類機械構(gòu)件的需要，相應減少了在本公開的生產(chǎn)氧化烯烴產(chǎn)物的系統(tǒng)和方法中出現(xiàn)問題的機會。
[0036]另外，本公開的實施方式允許在生產(chǎn)氧化烯烴產(chǎn)物的系統(tǒng)中使用較少的容器和管道。這類容器的例子包括用于反應器冷卻劑流體和后冷卻器冷卻劑補充流體的冷卻劑鼓，以及用于冷卻氧化烯烴產(chǎn)物和預熱混合物供應管線的熱交換器。保持氧化烯烴生產(chǎn)系統(tǒng)內(nèi)的溫度控制增加了氧化烯烴產(chǎn)物收率，并且降低了“失控反應”事件的機會。本公開的其他實施方式允許多個反應容器的每一個的催化劑以相同的速率失活。允許所述多個反應器的每一個的催化劑以相同的速率失活提高了所述兩個或更多個反應器的催化劑更換的停工可預測性，還通過減少用于更換催化劑需要的停工時間而提高了系統(tǒng)總效率。另外，同時更換所述兩個或更多個反應器中的催化劑可減少所述系統(tǒng)中管道、閥和法蘭的量，這相應地減少了泄漏和/或排放的機會。
[0037]在下面本公開的詳細說明中，參考構(gòu)成本公開一部分的附圖，并且其中通過圖解顯不了如何可以實施本公開的一種或多種實施方式。這些實施方式被充分地詳細描述，使得本領域普通技術人員能夠?qū)嵤┍竟_的實施方式，并且要理解在不背離本公開范圍的情況下可以利用其他實施方式而且可以進行該工藝、化學物質(zhì)和/或結(jié)構(gòu)的改變。
[0038]本文中的圖遵循一種編號規(guī)定，其中第一數(shù)位對應于繪圖號，剩余數(shù)位標識圖中的元件或構(gòu)件。不同圖之間類似的元件或構(gòu)件可以使用類似的數(shù)位標識。例如，110可以指圖1中的參考元件“10”，圖2中類似的元件可以稱為210。應當理解，在本文中各種實施方式中顯示的元件可以被添加、更換和/或除去，從而提供本公開的許多其他實施方式。另夕卜，應當理解，圖中提供的元件的比例和相對尺度是用來說明本發(fā)明的實施方式，不應該被理解為是限制性意義。
[0039]參考圖1，示出了生產(chǎn)氧化烯烴產(chǎn)物的系統(tǒng)100的示意圖。關于系統(tǒng)100，兩個或更多個反應器 101-1,101-2 包括若干反應管 109-1A、109-1B、109-1N 和 109-2A、109-2B、109-2N，其中N表示N號反應管。所述若干反應管109-1A、109-1B、109-1N和109-2A、109-2B、109-2N各自具有限定每個所述管的第一側(cè)的第一表面和與所述第一表面相反并限定每個所述管的第二側(cè)的第二表面，其中催化劑可以在反應管109-1A、109-1B、109-1N和109-2A、109-2B、109-2N的第一側(cè)上。各種實施方式不限于具有與所述兩個或更多個反應器101-1、101-2同樣結(jié)構(gòu)的反應器。這類反應器的例子包括但不限于，豎直殼管式、固定床、運輸床、流化床、移動床和滴流床反應器。例如，殼管側(cè)反應器可以包括反應管，每個反應管具有限定每個所述管的第一側(cè)的第一表面和與所述第一表面相反并限定每個所述管的第二側(cè)的第二表面。對于各種實施方式而言，所述殼管式反應器中反應管的第一側(cè)可以是反應管的管側(cè)并且第二側(cè)可以是殼側(cè)。如本領域所領會，各種實施方式可以讓反應管的第一側(cè)作為所述管的殼側(cè)并且反應管的第二側(cè)可以是管側(cè)。本公開各種實施方式中反應器的其他例子包括折流罐式和塞流式反應器。在各種實施方式中，所述兩個或更多個反應器101-1、101-2可以是結(jié)構(gòu)上相同的反應器。結(jié)構(gòu)相同的兩個或更多個反應器101-1、101-2的每個的益處包括簡化了確定例如助催化劑進料濃度、反應器溫度控制、催化劑失活速率和冷卻劑負荷要求的工藝計算。在各種實施方式中，所述反應可以在溶劑中在液相中進行。在這樣的液相實施方式中，所述溶劑可以放在反應器的殼側(cè)上，而冷卻劑可以在管側(cè)上。
[0040]對于各種實施方式而言，選擇用于所述兩個或更多個反應器的催化劑可以位置相似，使得所述催化劑以基本上同等的速率發(fā)生失活?；就鹊乃俾拾ú灰欢ㄏ嗟鹊窃诒舜讼嗖钤谝欢ǚ秶畠?nèi)的失活率，使得所述兩個或更多個反應器的催化劑可以經(jīng)濟地在同一時間更換。每個反應器的催化劑可以在所述若干反應器的每一個中的若干反應管的第一側(cè)上。在各種實施方式中，所述催化劑在所述若干反應管的管側(cè)上(例如其中所述若干反應管的第一側(cè)是管側(cè))。本公開的其它實施方式可以包括在所述若干反應管的殼側(cè)上的催化劑(例如其中所述若干反應管的第一側(cè)是殼側(cè))。對于各種實施方式而言，可以使用均相或多相催化劑。多相催化劑的例子包含在載體例如氧化鋁、二氧化硅、硅酸鋁、二氧化鈦、氧化鎂和/或碳上含有活性組分，例如含鎳、錳、鑰和/或釩的絡合物或鹽。均相氧化催化劑的例子包括但不限于通常的絡合物或鹽。
[0041]對于各種實施方式而言，用于催化氧化的催化劑可以是lb、lib、Illb、IVb, Vb、VIb、Vllb、Ilia、IVa、Na、Via、VIII族和/或鑭系元素的元素，例如以不同組合和比率的Mo、Mn、Wo、Zn、Re、Au、Pd、Ag、V、Ru、La和/或Ti，以及以本文中提到的不同組合和比率的Sc、Y、Ce、Zr、Nb、Ta、Cr、Fe、Os、Co、Rh、Ir、N1、Pd、Pt、Cu、Ga、In、Ge、Sn、Se、Te、As、Sb 和/或Bi。在各種實施方式中，催化劑載體包括但不限于剛玉(alumdum) U-氧化招)、玻璃棉、石英、金剛砂和離子交換沸石。載體的物理和化學性質(zhì)可以決定最終催化劑的性能。因此，應該根據(jù)期望的催化劑性能特性來選擇載體。
[0042]對于各種實施方式而言，所述工藝可以在不存在或存在助催化劑下進行。助催化劑可以提高催化劑的活性和選擇性，并改善催化劑的長期穩(wěn)定性。在本公開的各種實施方式中，助催化劑可以是醛如乙醛、或堿性添加劑如Ia和Ib族氫氧化物例如氫氧化鈉或氫氧化鎂之一。在各種例子中，助催化劑可以進給到所述兩個或更多個反應器101-1、101-2，并可以包括含氯化合物和/或NOx (例如一氧化氮)。當提供為催化劑本身的組分時，助催化劑金屬的總量基于所述催化劑的總重量可以大于0.01重量％。助催化劑金屬的總量，基于催化劑的總重量，通常小于I重量％。在各種實施方式中，還可以進給氣相抑制劑以抑制所述烯烴不期望的氧化(例如成為二氧化碳和水)。這樣的抑制劑的例子包括但不限于烷基鹵化物、芳烴、胺和有機金屬化合物。
[0043]對于各種實施方式而言，所述兩個或更多個反應器101-1、101-2每個具有入口物104、106，它們向所述催化劑供應包含烯烴和氧的混合物。在各種實施方式中，入口物104、106可以源自共同供應管線102。
[0044]對于各種實施方式而言，可以使用烯烴或其混合物。在各種實施方式中，可以使用含有最高50重量％飽和化合物的烯烴原料。在本公開的實施方式中，所述烯烴是乙烯?？梢允褂脝蜗N和含有兩個或更多個烯鍵的化合物，例如二烯。所述烯烴可以是脂族或脂環(huán)族的。所述烯烴可以是只含碳和氫原子的簡單烴；或者，所述烯烴可以在碳原子上用惰性取代基取代。惰性取代基的例子包括但不限于鹵化物、醚、酯、醇或芳族部分，優(yōu)選氯、Ch2-醚、酯、或醇部分或C6_12-芳族部分。烯烴的例子包括但不限于，丙烯、1-丁烯、2-丁烯、2-甲基丙稀、1-戍稀、2_戍稀、2_甲基-1- 丁稀、2_甲基_2_ 丁稀、1-己稀、2_己稀、3_己稀，和類似地，甲基戊烯、乙基丁烯、庚烯、甲基己烯、乙基戊烯、丙基丁烯、辛烯的各種異構(gòu)體，包括1-辛烯，及其他更高級類似烯烴。本公開的其他烯烴包括但不限于，丁二烯、環(huán)戊二烯、二環(huán)戊二烯、苯乙烯、α -甲基苯乙烯、二乙烯基苯、烯丙基氯、烯丙醇、烯丙醚、烯丙基乙醚、丁酸烯丙酯、乙酸烯丙酯、烯丙基苯、烯丙基苯基醚、烯丙基丙醚、和烯丙基茴香醚。所述烯烴可以是未取代或取代的C2_12_烯烴，更優(yōu)選未取代或取代的C2,-烯烴。
[0045]對于各種實施方式而言，單個冷卻劑鼓105向所述兩個或更多個反應器101-1、101-2的每個的冷卻劑流體入口流118、120供應共同溫度的冷卻劑流體。圖1示出每個反應器只有一個冷卻劑流體入口流。然而，其它實施方式可以每個反應器包括多于一個冷卻劑流體入口流。所述冷卻劑流體通過所述兩個或更多個反應器101-1、101-2的每一個，并從所述若干反應管109-1A、109-1B、109-1N和109-2A、109-2B、109-2N除去因氧化反應產(chǎn)生的熱。所述冷卻劑流體從所述兩個或更多個反應器101-1、101-2每一個的冷卻劑流體出口流114、116流入所述單個冷卻劑鼓105。圖1示出每個反應器只有一個冷卻劑流體出口流。然而，其它實施方式可以每個反應器包括多于一個冷卻劑流體出口流。在各種實施方式中，冷卻劑流體是水溶液。在各種實施方式中，所述單個冷卻劑鼓105可以是本領域已知的蒸汽鼓。所述單個冷卻劑鼓是所述烯烴氧化系統(tǒng)的所述兩個或更多個反應器的冷卻系統(tǒng)。本領域已知的使用多個反應器的烯烴氧化系統(tǒng)使用多個冷卻劑鼓。在本公開中，對于所述兩個或更多個反應器有一個必須操控所述兩個或更多個反應器冷卻的單個冷卻劑鼓。因此，與多個反應器具有多個冷卻劑鼓的系統(tǒng)的個體冷卻劑鼓的冷卻負荷相比，本公開的所述單個冷卻劑鼓的冷卻負荷增加。因此，本公開的實施方式可以降低去往所述單個冷卻劑鼓的入口上的壓力(例如應力負荷)，并通過讓所述入口物流入所述單個冷卻劑鼓的相反端而將負荷(例如應力負荷)更均勻地分配在所述單個冷卻劑鼓上。
[0046]參考圖2，示出了生產(chǎn)氧化烯烴產(chǎn)物的系統(tǒng)200的示意圖。對于系統(tǒng)200來說，兩個或更多個反應器201-1、201-2包含若干反應管209-1Α、209-1Β、209-1Ν和209_2A、209_2B、209-2N，其中N表示N號反應管，所述反應管含有用于烯烴催化氧化的催化劑。
[0047]對于各種實施方式而言，所述兩個或更多個反應器201-1、201_2每個具有入口物204、206，它們向所述催化劑供應包含烯烴和氧的混合物。在各種實施方式中，入口物204、206可以來自共同供應管線202。共同供應管線202在各種實施方式中可以通過錯流式換熱器207預熱。根據(jù)本公開，所述錯流式換熱器207可用于從共同的氧化烯烴產(chǎn)物流212除去熱，所述產(chǎn)物流212由所述兩個或更多個反應器201-1、201-2每一個的氧化烯烴產(chǎn)物出口物208、210組成。所述兩個或更多個反應器的氧化烯烴產(chǎn)物出口可含有入口流的未反應的組分。從所述共同的氧化烯烴產(chǎn)物流212除去的熱可用于預熱包含含有烯烴和氧的混合物的共同供應管線234，成為共同供應管線202。流236含有所述兩個或更多個反應器的冷卻氧化烯烴產(chǎn)物并可以被送去本領域已知的進一步加工。
[0048]對于各種實施方式而言，單個冷卻劑鼓205向所述兩個或更多個反應器201-1、201-2每個的冷卻劑流體入口流218、220供應共同溫度的冷卻劑流體。圖2示出每個反應器只有一個冷卻劑流體入口流。然而，其它實施方式可以每個反應器包括多于一個冷卻劑流體入口流。所述冷卻劑流體通過所述兩個或更多個反應器201-1、201-2的每一個，并從所述若干反應管209-1Α、209-1Β、209-1Ν和209-2A、209-2B、209_2N除去熱。所述冷卻劑流體從所述兩個或更多個反應器201-1、201-2每一個的冷卻劑流體出口流214、216流入所述單個冷卻劑鼓205。圖2示出每個反應器只有一個冷卻劑流體出口流。然而，其它實施方式可以每個反應器包括多于一個冷卻劑流體出口流。本公開實施方式中的冷卻劑鼓可以具有去往蒸汽匯集器(header)的出口流238、連續(xù)/間斷的泄料出口 240、以及本領域普遍的來自起始出口物的冷凝物242。
[0049]對于各種實施方式而言，所述兩個或更多個反應器201-1、201_2的每一個的冷卻劑流體出口流214、216通過所述單個冷卻劑鼓205相反端的入口流入單個冷卻劑鼓205。在所述各種實施方式中，所述兩個或更多個反應器201-1、201-2每一個的冷卻劑流體出口蒸汽214、216和冷卻劑入口流218、220彼此交叉，以為所述單個冷卻劑鼓205處容器口上的流體流動和負荷力提供應力消除。通過降低容器口上的管道應力和負荷力，相應減少了泄漏和/或排放的機會，以及減少了管道材料疲勞的可能性，還減少了停工時間和增加了產(chǎn)量。
[0050]對于各種實施方式而言，所述兩個或更多個反應器201-1、201_2的每一個冷卻劑流體出口流214、216和冷卻劑入口流218、220要使得為所述兩個或更多個反應器201-1、201-2提供基本上同等的冷卻。基本上同等的冷卻包括冷卻負荷不一定相等但相互相差在一定范圍之內(nèi)，使得所述兩個或更多個反應器的溫度可以保持在共同的溫度下。在本公開的實施方式中，所述反應器冷卻劑流體管道可以針對具有兩個或更多個結(jié)構(gòu)相同的反應器的系統(tǒng)、具有兩個或更多個不同反應器的系統(tǒng)及其組合而設計。
[0051]對于各種實施方式而言，所述單個冷卻劑鼓205提供足夠的冷卻劑容量以在跨越所述兩個或更多個反應器201-1、201-2每一個的所述若干反應管209-1Α、209-1Β、209-1Ν和209-2A、209-2B、209-2N中包含的催化劑上保持共同的溫度。根據(jù)本公開，跨越每一個反應器的催化劑的共同溫度允許所述催化劑更均勻失活，并可有助于減少失控反應的機會。
[0052]對于各種實施方式而言，所述兩個或更多個反應器201-1、201_2每一個的所述若干反應管209-1A、209-1B、209-1N和209-2A、209-2B、209-2N中包含的催化劑以基本等同的速率失活。因為所述兩個或更多個反應器中的催化劑以基本等同的速率失活，所以由于許多經(jīng)濟因素(例如用新鮮催化劑裝料的性能改善對比新鮮催化劑裝料的成本)將需要更換所述兩個或更多個反應器的催化劑的時點可以在共同的時間。根據(jù)本公開，將減少必須更換所述多個反應器的失活催化劑的停工時間，并因此可提高系統(tǒng)總效率。
[0053]在各種實施方式中，所述兩個或更多個反應器201-1、201_2每一個的助催化劑進給濃度可以保持在容許水平內(nèi)。根據(jù)本公開，助催化劑進給濃度可以保持在使得期望的氧化烯烴產(chǎn)物的總收率可以增加的濃度下。
[0054]對于各種實施方式而言，后冷卻器203-1、203_2可以與所述兩個或更多個反應器201-1,201-2的每一個連接，以預熱冷卻劑補充供應。在各種實施方式中，所述冷卻劑補充供應可以是鍋爐給水(BFW)供應。根據(jù)本公開，所述冷卻劑補充供應來自共同的冷卻劑補充供應管線222。所述共同的冷卻劑補充供應管線222可以分成后冷卻器203-1、203-2的冷卻劑補充供應入口 224、226。如圖2所示，每一個后冷卻器203-1、203-2的預熱冷卻劑補充出口物228、230可以匯合以形成進給到所述單個冷卻劑鼓205的預熱冷卻劑補充出口物232。
[0055]在各種實施方式中，每個后冷卻器203-1、203_2的預熱冷卻劑補充出口物228、230可以進給到總的后冷卻器專用冷卻劑鼓。這樣的實施方式可以減輕所述單個冷卻劑鼓205的總體冷卻負荷。根據(jù)本公開，每個后冷卻器203-1、203-2的每個預熱冷卻劑補充出口物228、230可以進給到每個后冷卻器的后冷卻器專用冷卻劑鼓。本公開的實施方式還考慮了每個后冷卻器有多個后冷卻器專用冷卻劑鼓，對于所述兩個或更多個反應器每一個的氧化烯烴產(chǎn)物出口物用單個錯流式換熱器。
[0056]對于本公開的各種實施方式而言，所述反應可以在溶劑中在液相內(nèi)進行。在本文中使用時，用于反應中的烯烴重量百分比要考慮到使用的溶劑。然而，在本公開的各種實施方式中，溶劑不是必需的?？捎糜谝合嘞到y(tǒng)和生產(chǎn)烯烴氧化物的方法中的溶劑是本領域已知的，例如烴、芳烴、酮或酯，例如完全酯化的多?；?。溶劑的例子包括但不限于鹵代苯、單鹵代苯、二鹵代苯。各種實施方式中的溶劑的其它例子包括但不限于一溴苯、氯苯、鄰-或間-二氯苯、鄰-、間-或?qū)?二溴苯、鄰-、間-或?qū)?溴氯苯、鄰-、間-或?qū)?二氯苯。其它合適的溶劑是聚醚、聚酯、聚醇或鹵代、優(yōu)選氯代脂族醇，例如2-氯-1-丙醇、3-氯-1-丙醇、1-溴-2-丙醇、二氯-或二溴-丙醇。
[0057]對于各種實施方式而言，生產(chǎn)氧化烯烴的方法可以包括從共同的供應管線向兩個或更多個反應器供應包含烯烴和氧的混合物。所述共同的供應管線可以含有如本文所述的烯烴。所述方法中烯烴的量可以在寬范圍內(nèi)變動，只要產(chǎn)生相應的氧化烯烴即可。烯烴的量取決于具體的工藝特征，包括例如反應器的設計、具體的烯烴、以及經(jīng)濟和安全考慮。本領域技術人員將領會，如何針對具體的工藝特征確定合適的烯烴濃度范圍。例如，以摩爾為基準，可以使用相對于氧過量的烯烴。這種過量的烯烴提高了對烯烴氧化物的選擇性，并降低了對燃燒產(chǎn)物的選擇性(例如二氧化碳)?；谙N、氧和溶劑的總摩爾數(shù)，所述烯烴的量可大于I摩爾％?；谙N、氧和溶劑的總摩爾數(shù)，所述烯烴的量可小于99摩爾％。
[0058]對于各種實施方式而言，所述烯烴與氧、例如基本純的分子氧、或含氧氣體例如空氣或用氮氣或二氧化碳稀釋的氧氣接觸。在烯烴與含氧氣體接觸的實施方式中，所述氣體中的氧濃度可從15至60體積％。在各種實施方式中,其它氧來源可包括臭氧和氮氧化物，例如氧化亞氮。還可以使用空氣、分子氧或用二氧化碳稀釋的氧氣。所述共同供應管線中的氧量可在寬范圍內(nèi)變動，只要所述量足以生產(chǎn)期望的烯烴氧化物即可。共同供應管線中氧量的考慮包括但不限于，安全考慮(例如避免在較高氧量下的易燃組合物)。在各種實施方式中，每摩爾烯烴的氧的摩爾數(shù)小于I。例如，基于烯烴、氧和溶劑的總摩爾數(shù)，氧的量可在0.01摩爾％和10摩爾％之間。
[0059]對于各種實施方式而言，所述混合物在所述兩個或更多個反應器的每一個中反應，產(chǎn)生包含所述氧化烯烴的產(chǎn)物流。在各種實施方式中，本公開的方法可在100°C至300°C的溫度下進行。在各種實施方式中，所述多個反應器的壓力可為0.1至lOMPa。在所述兩個或更多個反應器每一個中的停留時間通常是0.5秒至1800秒(30分鐘)。
[0060]對于各種實施方式而言，出自所述兩個或更多個反應器的每一個的產(chǎn)物流匯合成氧化烯烴的單個共同產(chǎn)物流。在本公開的各種實施方式中，所述單個共同產(chǎn)物流可進入錯流式換熱器，以用烯烴和氧的共同混合物供應從所述產(chǎn)物除去熱。
[0061]對于各種實施方式而言，冷卻劑流體從單個冷卻劑鼓通過所述兩個或更多個反應器每一個的冷卻劑流體入口流以共同的溫度供應給所述兩個或更多個反應器。出自所述兩個或更多個反應器每一個的冷卻劑流體通過所述兩個或更多個反應器每一個的冷卻劑流體出口流供應給所述單個冷卻劑鼓。在本公開的各種實施方式中，所述單個冷卻劑鼓可通過每一個后冷卻器的預熱冷卻劑補充出口連接到所述兩個或更多個反應器每一個的后冷卻器。本公開的實施方式還考慮了與所述兩個或更多個反應器的每個后冷卻器的預熱冷卻劑補充出口相連接的后冷卻器專用冷卻劑鼓。
[0062]實施例
[0063]以下實施例進一步詳細說明了本公開，但是不應被視為限制本公開的范圍。下面的預言性實施例根據(jù)但不限于例如圖2的系統(tǒng)，說明了生產(chǎn)氧化烯烴的系統(tǒng)的溫度或壓力
測量結(jié)果。
[0064]下面實施例的每一個和相應的圖，繪出了針對單一線(unity line)的理想化測量結(jié)果。單一線表示所述系統(tǒng)的溫度和/或壓力的“完美控制”。如本領域人員可領會的，這種情況在實際情況中是不可能的。因此，實施例部分表明溫度和/或壓力讀數(shù)是本公開描述的理想系統(tǒng)中預期的，以進一步描繪本公開與現(xiàn)有解決方案之間的區(qū)別。
[0065]實施例1-圖3
[0066]圖3是包含烯烴和氧并供應給兩個反應器Rxl和Rx2的混合物(例如，圖2，供應給反應器201-1的流204和供應給反應器201-2的流206)的溫度的代表性圖。相同值的溫度讀數(shù)通過彼此重疊的點表示。這樣的理想狀況通過斜率為I的虛線表示，也稱為單一線。如圖3所示，包含烯烴和氧的混合物在每個反應器入口物處的溫度讀數(shù)預測基本相同(例如，溫度讀數(shù)緊跟所述單一線)。如本文所述，每個反應器的入口物的溫度讀數(shù)基本相同是用于所述兩個反應器的一個冷卻劑鼓和單個錯流式換熱器的可控性提高的直接結(jié)果。
[0067]實施例2-圖4
[0068]圖4是所述兩個反應器Rxl和Rx2的包含氧化烯烴的出口產(chǎn)物(例如，圖2，出自反應器201-1的流208和出自反應器201-2的流210)的溫度的代表性圖。如圖4所示，預測每個反應器Rxl和Rx2的產(chǎn)物出口流的溫度測量結(jié)果基本相同。因此，所述溫度測量結(jié)果與所述單一線相似。如本文所述，每個反應器的產(chǎn)物出口流的溫度讀數(shù)基本相同是用于所述兩個反應器的一個冷卻劑鼓和單個錯流式換熱器的可控性提高的直接結(jié)果。
[0069]實施例3 -圖5
[0070]圖5是反應器Rxl和Rx2每個的冷卻劑流體出口物(例如，圖2，出自反應器201-1的流214和出自反應器201-2的流216)的溫度的代表性圖。每個反應器的相同值溫度指示將產(chǎn)生斜率為I的線，亦稱圖5上虛線指示的單一線。如圖5所示，預測每個反應器的冷卻劑流體出口流的溫度測量結(jié)果基本上相等。出自所述兩個反應器的冷卻劑流體出口流溫度的準確性質(zhì)的預測表示，與先前的方法(例如圖6)相比，冷卻劑溫度控制的改善。
[0071]比較例A-圖6
[0072]圖6是其中三個(3)反應器各自具有反應器專用冷卻劑鼓的氧化烯烴生產(chǎn)系統(tǒng)的代表性圖。圖6繪出了各反應器的冷卻劑流體出口物溫度，其中Rxl的溫度沿著X軸繪制，Rx2和Rx3的溫度在y軸上繪制。每個反應器的相同值溫度讀數(shù)將產(chǎn)生斜率為I的線，亦稱圖6上虛線指示的單一線。該虛線是相等溫度線，其中如果所有三個反應器Rxl、Rx2和Rx3如本文所述共享共同的蒸汽鼓，則預測所有三個反應器的溫度直接落在這條虛線上。
[0073]如圖6所示，因為預測Rx2或Rx3冷卻劑出口物溫度均不落在所述單一線上，預測Rxl、Rx2和Rx3的各冷卻劑出口物的溫度是不同的。這種變化的潛在原因除了缺乏單個蒸汽鼓之外，還可能是可變的催化劑性能。與本公開(例如圖5)相比，圖6說明了每個反應器具有反應器專用冷卻劑鼓的生產(chǎn)氧化烯烴的系統(tǒng)，其顯示出冷卻劑出口物溫度中更大的變化(例如不精確)。
[0074]實施例4 -圖7
[0075]圖7是反應器Rxl和Rx2每個的冷卻劑流體出口物(例如，圖2，出自反應器201-1的流214和出自反應器201-2的流216)的壓力的代表性圖。每個反應器的相同值壓力讀數(shù)將產(chǎn)生斜率為I的線，亦稱圖7上虛線指示的單一線。如圖7所示，預測每個反應器的冷卻劑流體出口流的壓力讀數(shù)基本上相等，因為它們接近落在所述單一線上。
【權利要求】
1.用于生產(chǎn)氧化烯烴的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括: 兩個或更多個反應器，所述兩個或更多個反應器的每一個包括若干反應管，每個反應管包括限定所述若干反應管每一個的第一側(cè)的第一表面和與所述第一表面相反并限定第二側(cè)的第二表面； 在所述若干反應管的第一側(cè)上用于烯烴催化氧化的催化劑； 所述兩個或更多個反應器每一個的入口，其向所述催化劑供應包含烯烴和氧的混合物，其中共同供應管線向所述兩個或更多個反應器的每個入口供應所述混合物； 所述兩個或更多個反應器每一個的產(chǎn)物出口，其接收包含所述氧化烯烴的產(chǎn)物流，其中每個產(chǎn)物出口接至包含所述氧化烯烴的單個共同產(chǎn)物流；和 與所述兩個或更多個反應器連接的單個冷卻劑鼓，其中通過所述兩個或更多個反應器的冷卻劑流體從所述若干反應管除去熱并從所述兩個或更多個反應器每一個的若干冷卻劑流體出口流流入所述單個冷卻劑鼓中，并且所述單個冷卻劑鼓向所述兩個或更多個反應器每一個的若干冷卻劑流體入口流供應共同溫度的冷卻劑流體。
2.權利要求1的系統(tǒng)，其中所述系統(tǒng)包含單個錯流式換熱器，其從所述單個共同產(chǎn)物流中的若干組分除去熱。
3.前述權利要求任一項的系統(tǒng)，其中所述兩個或更多個反應器每一個的所述若干冷卻劑流體出口流通過在所述單個冷卻劑鼓的相反端上的入口而流入所述單個冷卻劑鼓。
4.前述權利要求任一項的系統(tǒng)，其中往返于所述兩個或更多個反應器每一個的冷卻劑流體出口和入口流的管道彼 此交叉，以為所述單個冷卻劑鼓處容器口上的流體流動和負荷力提供應力消除。
5.前述權利要求任一項的系統(tǒng)，其中后冷卻器與所述兩個或更多個反應器每一個連接以預熱冷卻劑補充供應。
6.前述權利要求任一項的系統(tǒng)，其中所述兩個或更多個反應器每一個的若干反應管中包含的催化劑以基本等同的速率失活。
7.前述權利要求任一項的系統(tǒng)，其中在跨越所述若干反應器每一個的所述若干反應管中包含的催化劑上保持共同的冷卻劑流體溫度。
8.權利要求1的系統(tǒng)，其中所述冷卻劑流體出口和入口流提供所述兩個或更多個反應器每一個的基本相等的冷卻。
9.用于生產(chǎn)氧化烯烴的方法，所述方法包括: 從共同的供應管線向兩個或更多個反應器供應包含烯烴和氧的混合物； 所述混合物在所述兩個或更多個反應器的每一個中反應，產(chǎn)生包含氧化烯烴的產(chǎn)物流； 出自所述兩個或更多個反應器每一個的產(chǎn)物流匯合成包含所述氧化烯烴的單個共同產(chǎn)物流； 通過所述兩個或更多個反應器每一個的若干冷卻劑流體出口流將冷卻劑流體從所述兩個或更多個反應器的每一個供應到單個冷卻劑鼓；和 從所述單個冷卻劑鼓向所述兩個或更多個反應器的每一個供應共同溫度的冷卻劑流體，以除去所述混合物反應期間在所述兩個或更多個反應器中產(chǎn)生的熱。
10.權利要求9的方法，其還包括用單個錯流式換熱器從所述單個共同產(chǎn)物流中的若干組分除去熱。
11.權利要求9和10任一項的方法，其中所述兩個或更多個反應器包括若干反應管，所述反應管包括第一側(cè)和第二側(cè)以及用于在所述若干反應管的第一側(cè)上進行烯烴催化氧化的催化劑，并且以使得所述若干反應器每一個的若干反應管中的催化劑以共同的速率失活的速度來發(fā)生所述混合物的反應。
12.權利要求11的方法，其中所述方法包括在跨越所述若干反應器每一個的所述若干反應管中包含的催化劑上保持共同的冷卻劑流體溫度。
13.權利要求9、10和11任一項的方法，其中所述方法包括保持所述兩個或更多個反應器每一個的助催化劑進給濃度在容許水平內(nèi)。
14.權利要求9、10和11任一項的方法，其中所述方法包括: 用與所述兩個或更多個反應 器的每一個連接的后冷卻器預熱冷卻劑補充供應；和 向所述單個冷卻劑鼓進給每個后冷卻器的預熱的冷卻劑補充出口物。
【文檔編號】B01J19/00GK103619459SQ201280030931
【公開日】2014年3月5日 申請日期:2012年6月22日 優(yōu)先權日:2011年6月23日
【發(fā)明者】K·E·紐曼, B·B·奧斯本, J·F·肖爾 申請人:陶氏技術投資有限責任公司