氧化成邻苯二甲酸酐中的改进的蒸发的制作方法

专利名称：氧化成邻苯二甲酸酐中的改进的蒸发的制作方法
技术领域：
本发明涉及邻苯二甲酸酐的制备方法和装置，尤其是用于产生和处理作为邻苯二 甲酸酐制备用反应器原料的邻二甲苯和含氧气体(尤其是空气)的混合物的系统的构造， 该混合物含有多于44克邻二甲苯/标准立方米空气并因此是可燃和具有爆炸性的。本发 明进一步涉及邻苯二甲酸酯和氢化的邻苯二甲酸酯衍生物的制备。
背景技术：
邻苯二甲酸酐是化学工业中的重要的中间化学品。一种重要的用途是制备邻苯二 甲酸酯例如邻苯二甲酸二异壬酯或二异癸酯，它们用作通常用于聚氯乙烯的增塑剂。邻苯 二甲酸酐已经以工业规模制备了多年，并且一般通过让邻二甲苯和含氧气体的混合物在氧 化催化剂上方通过而用该含氧气体例如空气气相氧化邻二甲苯来制备。制备邻苯二甲酸酐的典型的设备包括原材料输送段，其中制备含氧气体和邻二甲 苯蒸气的热混合物的原材料混合段和用于为反应系统进料的混合物输送段，该反应系统包 括通常由含催化剂的反应器管构成的反应器。这些所述段的组件称为工艺设备。反应是放 热的并且通过流过该反应器管的温度控制流体，例如熔融盐控制该反应器管的温度。在反应后，已经制备的粗邻苯二甲酸酐流到其中将它冷却(一般通过气体冷却 器)的冷却阶段，流到任选的液体冷凝器，最后流到切换冷凝器(switch condenser) 0最 后，让冷凝的邻苯二甲酸酐经历纯化或精制步骤。根据供给原材料段的每立方米空气可以处理的邻二甲苯的克数(称为加载量)测 量邻苯二甲酸酐设备的效率。邻二甲苯的量越大，该设施的效率越大。多年来已经作出了 相当大的努力来提高加载量，并且已经报道了空气中80克/Nm3邻二甲苯以上的加载量。邻苯二甲酸酐制造中的一种困难是，在空气和邻二甲苯的反应所要求的温度下， 该混合物在44克邻二甲苯/标准立方米空气以上的加载量下变得可燃和具有爆炸性。因 此，必须特别小心以避免或降低爆炸的可能性。当爆炸发生且火焰速度超过音速时，这种超 声波爆炸被称作爆震。另外，在次音速火焰速度下，它被称作爆燃。通过在关键位置提供足 够数量的通过防爆片(rupture disc)密封的漏气导管，例如烟囱，避免了爆震的发生，同时 将来自爆燃的燃烧气释放到安全位置。适宜地让一个或多个防爆片位于邻二甲苯蒸发器 上，在反应器入口和出口处，和在下游设备和管道的在可燃性极限内操作的区段上。这些防 爆片可以具有任何适合的设计，但是反向皱曲或弯曲杆型式是优选的。邻苯二甲酸酐设施 中的易于爆燃的区域之一是其中邻二甲苯和空气混合的原材料混合段。发生爆燃的原因 之一是在蒸气/空气混合物到达氧化催化剂时该蒸气/空气混合物中存在不完全蒸发或冷 凝。其它原因可能是经加热的邻二甲苯和经加热的空气的不良混合，混合物的组成不均勻 性，静电聚集的放电或由原料杂质如枯烯或苯乙烯形成的过氧化物的分解。本发明涉及降 低发生爆炸的爆燃的可能性或使发生爆炸的爆燃的可能性最小化。在典型的工业方法中，原料气体混合物的产生迄今如下进行。利用鼓风机从环境 经过过滤器吸入工艺空气，并压缩到允许空气料流输送穿过邻苯二甲酸酐设备的压力水平。在布置在鼓风机下游的换热器中加热这种工艺空气料流。与该工艺气体料流平行地， 利用泵使来自储罐的液态邻二甲苯达到预压力并让它穿过箱型过滤器和预热器，然后将它 供给蒸发器、蒸发器鼓或喷雾鼓。在蒸发器中，与该空气流动平行地，利用喷嘴系统将预加 热的邻二甲苯以液体形式注入经加热的空气料流中。细邻二甲苯液滴在该空气料流中完全 蒸发，并且利用均化阶段(包括例如静态混合器的均化器段)实现该气体料流中径向浓度 和温度分布的进一步平滑。这种原料气体气随后进入反应器，通常是由填充有提供催化剂 床的催化剂的管子构成的管状反应器，在那里，发生氧气将邻二甲苯部分氧化而形成邻苯 二甲酸酐。这种产生原料气体的方法已经被成功地使用，但是在空气料流中连续引入较高加 载量的邻二甲苯(在80g邻二甲苯/Nm3空气以上)，该方法在设备的原材料段的爆炸安全 性方面显示出潜在弱点。邻二甲苯和空气的气态混合物的爆炸下限为大约44g邻二甲苯/ Nm3空气。已经发现，引燃该混合物所要求的最低能量随邻二甲苯加载量的提高而大大地降 低，并因此提高邻二甲苯加载量的期望提高爆炸的可能性。然而，在很大程度上，整个邻苯 二甲酸酐制备方法的经济状况取决于提高邻二甲苯/Nm3空气的加载量。必须安全地操作 加载量在80g邻二甲苯/Nm3空气至120g邻二甲苯/Nm3空气范围内的设备因此具有基本重 要性。美国专利6，984，289 B2涉及通过用空气并在80g_100g邻二甲苯/Nm3空气的加 载量下氧化邻二甲苯来制备邻苯二甲酸酐的方法。这种较高加载量据说在邻二甲苯与空气 混合之前通过使邻二甲苯完全蒸发接着过度加热而变得可能。美国专利4，435，581公开 了其中首先使萘完全蒸发，然后让该蒸气在含氧化催化剂的流化床的反应器中与空气料流 接触的方法。DE 20 2005 012 725 Ul提供了其中经过喷嘴将邻二甲苯喷入空气料流的系 统，其中空气进料管的流动横截面在该喷雾嘴的下游减小，以致蒸气速度和湍流增加，从而 改进反应组分的混合，并这样降低了爆炸风险。DE 20 2005 012 725 Ul还在喷雾嘴的任一 侧提供了锥形冲孔筛以将发生在蒸发段的爆炸的压力波朝防爆片转移，从而保护这些筛上 游和下游的设备免受冲击波破坏。这些筛还帮助空气的流动和空气/邻二甲苯混合物的流 动的均化。美国专利4，119,645也涉及通过氧化邻二甲苯与空气的混合物制备邻苯二甲酸 酐的方法，但是没有提及如何制备该混合物和如何让它流到氧化反应器。US 4，119，645 没有涉及这种混合物的均勻性或如何维持它直到它到达催化剂。专利GB 1550036和GB 1239803也涉及通过氧化邻二甲苯与空气的混合物制备邻苯二甲酸酐的方法。这些方法在 这样的邻二甲苯在空气中的加载量下操作，即该加载量低于或刚好大于爆炸下限并且比当 前工业实践低得多。这些方法因此对邻二甲苯/空气混合物中的不均勻性不敏感得多。GB 1550036和GB 1239803没有提及邻二甲苯/空气混合物的制备和它们的流到氧化反应器。 这些文献没有涉及这种混合物的均勻性或如何维持它直到它到达催化剂。美国专利申请US 2003/0013931 Al涉及作为邻苯二甲酸酐制备用氧化反应器的 原料的邻二甲苯蒸气在空气中的均勻混合物的制备方法和装置。US 2003/0013931 Al涉及 邻二甲苯向空气料流中的迅速蒸发，并为此采用特殊的喷雾嘴。在由侧壁分界的被加热到 邻二甲苯沸点以上的温度的腔室中进行该喷雾，以致投射到管壁上的邻二甲苯液滴立即蒸 发而不沉积为液膜。US 2003/0013931 Al不涉及避免在邻二甲苯/空气混合物通过反应器中的催化剂时在与该邻二甲苯/空气混合物接触的表面上的冷凝。没有提及可加热双壁管 的端部和反应器的顶管板之间的表面。US 2003/0013931 A1也没有提及出于安全原因而可 能提供在原材料混合段或将混合物输送到催化反应器的区段中的氧化反应器的入口头上 的任何防爆片。这些防爆片是安全装置并且在可加热双壁型式中不会容易地能够发挥它们 的关键作用。US 2003/0013931 A1没有意识到邻二甲苯在这些防爆片的内表面或与其连接 的法兰和管道上的可能冷凝的问题。它因此没有涉及防爆片或其它达到氧化反应器中的催 化剂床的入口的设备元件的内表面温度。重要的是，形成用于供给反应器的邻二甲苯和空气的均勻混合物并且这可以通过 提高邻二甲苯的蒸发速率来实现。如我们共同提交的M申请参考文献GB 0718994. 7中所 述那样，已经发现这可以通过采用特定的喷嘴系统和喷嘴内的一组特定的条件以将邻二甲 苯喷入热的空气中来实现，并且具体来说，GB 0718994. 7涉及将邻二甲苯与含氧气体混合 的系统，该系统包括用含氧气体料流进料并且配备有至少一个伸入该含氧气体料流中的喷 管的邻二甲苯蒸发器或蒸发器容器，该喷管配备有至少一个金属喷雾嘴，该金属喷雾嘴适 合于与该含氧气体料流的流动方向并行地该将液态邻二甲苯的液滴注入该含氧气体料流 中，其中在该喷雾嘴表面处的在使用中与该液态邻二甲苯接触的金属具有至少200，优选至 少250，更优选至少600的表示为根据ASTME92-82的维氏(Vickers)硬度值的硬度。该喷 雾嘴优选由硬化钢，更尤其是表面硬化的奥氏体(austenitic)不锈钢制成。所需的表面硬 度优选通过将喷嘴表面氮化，更优选通过冷氮化例如通过KolsterisingOTTM)达到。此外，申请人共同提交的申请参考文献GB 0718994. 7描述了防止液态邻二甲苯 在不希望的位置从喷雾嘴系统渗漏的特定密封系统。这种喷雾嘴系统(包括密封系统，该 密封系统优选包括退火铜密封环)当与特殊设计的含氧气体给料系统和含氧气体与邻二 甲苯混合系统的特定设计结合使用时是尤其有用的。在操作中，在升高的压力下将邻二甲苯预加热到大约140°C，用质量流量计计量流 量，并推入喷雾嘴构造中用于注入经加热的含氧气体，该气体通常是空气。因此将该热的液 态邻二甲苯作为细雾喷入该热空气中，于是该邻二甲苯蒸发。本发明涉及维持邻二甲苯在 蒸气相中。另外，重要的是，邻二甲苯在设备的原材料段内不聚结或冷凝和形成液态沉积 物，以降低当形成液态沉积物时的爆炸风险。当允许邻二甲苯在设备中的至管状反应器的 入口管板的内表面上冷凝时，较大液滴可能与该表面松开并被邻二甲苯蒸气和含氧气体的 混合物夹带。被夹带的较大液滴在它们到达氧化催化剂床时可能不完全地蒸发，并引起局 部过度反应，而提高失控反应和可能的催化剂损害，和爆炸的风险。当这些夹带的较大液滴 变得完全蒸发但是仅仅在它们刚好要到达催化剂床时，它们仍可以在蒸气/气体混合物中 引起其中邻二甲苯的浓度高于平均浓度的较小体积。这样一种不均勻性也可以在到达催化 剂时引起局部过度反应，并引起爆炸。为了降低爆炸风险，因此不但使喷入含氧气体的邻二 甲苯迅速蒸发是重要的，而且从该蒸气/气体混合物的生产至反应器的入口管板避免邻二 甲苯从该混合物冷凝在设备的内表面上同样是重要的。

发明内容
发明概述根据本发明，提供了通过邻二甲苯的催化氧化制造邻苯二甲酸酐的方法，包括在原材料准备步骤中通过将经加热的邻二甲苯液体原料喷入经预热的含氧气体原料中制备邻二甲苯蒸气和含氧气体的混合物，和让该混合物流到包括固定床管状催化反应器的反应 段以进行其中形成邻苯二甲酸酐的反应步骤，其特征在于在该混合物的制备和该混合物流 到该催化反应器期间将该混合物和工艺设备的与该混合物接触的表面维持处于该混合物 中的邻二甲苯的露点以上的温度。根据本发明的邻苯二甲酸酐的制造要求制备尽可能均勻的含氧气体和邻二甲苯 的混合物，该混合物应被维持处于该混合物中的邻二甲苯的露点温度以上的温度，并且将 这种混合物供给氧化反应器。露点是当第一滴液体在正被冷却的蒸气混合物内形成时达到 的温度，并且对于邻二甲苯和含氧气体的混合物而言，它取决于该混合物中邻二甲苯的优 势(prevailing)浓度，和该混合物经历的压力。本文所使用的露点在Perry的Chemical Engineers' Handbook，第五版第13节第17页中进行了定义。通过维持至管状反应器的入 口管板的与该混合物接触的表面处于该混合物中的邻二甲苯的露点以上的温度，邻二甲苯 在那些表面上的冷凝得到避免，并且避免了较大液滴的形成和在该混合物流到反应器时这 种液滴被该混合物夹带。因此避免了过冷点(coldspot)在该关键设备内的存在，以致邻二 甲苯不会冷凝并且降低了催化剂上的局部过度反应、失控反应、催化剂损害和可能有的爆 炸的风险。发明详述原材料准备段通常包括用于导入含氧气体(通常是空气)的原材料输送段和用于 导入邻二甲苯液体的独立原材料输送段。所述原材料输送段中的优选一个，更优选两个包 括在混合物制备之前将原材料预加热的预热器。另外，在原材料准备段中，在原材料混合段 中，将邻二甲苯(通常仍为液体)导入含氧气体，随后让该混合物穿过在混合物输送段中的 均化器和混合器到反应段。通常在合适的位置提供至少一个，优选数个防爆片以使可能发 生在工艺设备内的任何爆燃或爆炸影响最小化。还可以提供观测窗和测量点。设备或工艺 设备的所有这些特征可以提供过冷点，在那里，邻二甲苯可能冷凝并且这因此提高爆炸或 爆燃发生的风险。本发明因此为工艺设备的至少一些外表面和为原材料段的构成部件提供 绝热以维持该混合物和该工艺设备的与该混合物接触的表面在该混合物中的邻二甲苯的 露点以上并因此防止或减少过冷点的形成而因此降低爆炸或爆燃发生的倾向。优选，在含氧气体供应或输送段中，优选具有在环境温度以上的内容物的所有管 道和设备的至少一个，但是优选所有外表面是完全绝热的，更优选还包括在管道之间和将 该管道与设备连接的法兰。更优选，还为含氧气体鼓风机出口提供绝热并且该绝热持续直 到含氧气体进入蒸发器的位置。在此，还优选绝热尽可能完全和连续，例如包括法兰。还优选，在液态邻二甲苯输送段中，邻二甲苯液体原料穿过的工艺设备的外表面 中至少之一配备有绝热。还优选，绝热起始于邻二甲苯原料输送段的邻二甲苯预热器，它通常是蒸汽预热 器，并持续到喷雾嘴组件。进一步优选，蒸发器、混合设备、混合物输送段和/或反应器顶罩 是绝热的，更优选全部绝热，最优选全部完全绝热，包括容器法兰和设备喷嘴。作为绝热的替代方案，但是优选与其组合，可以将热提供给与混合物和/或混合 物组分接触的设备的外表面或壁，尤其是混合物的制备和让混合物流到反应器的工艺设 备。这种热可以通过许多可能的手段提供，但是通常通过伴热(heat tracing)(呈电伴热(electricaltracing)或通过蒸汽或其它经加热流体伴热的形式)或通过夹套，通常蒸汽
夹套提供。采用伴热的情况下，在工艺管道或设备的外表面或壁处提供加热源，例如电阻或 加热管。加热管优选是金属管，通常是铜，或不锈钢，铜是优选的，因为它容易适合于它被施 加于其上的物体的形状。加热管可以含有传热流体，例如热油，但是优选含有蒸汽，该蒸汽 通过冷凝提供热，接着可以回收或不回收冷凝物。在邻苯二甲酸酐设施中蒸汽加热对伴热 或夹套是优选的，原因在于由工艺热产生的蒸汽的充分可利用性。电伴热可以更容易引导 至合适位置，但是可能在电源故障情况下失效。热夹套，通常是蒸汽夹套，如下达到用更大直径的管道包围管道或设备，或在设 备周围或它的至少数部分的周围提供额外的封套，藉此传热流体或蒸汽在该较大和较小管 道之间流动，或流过该封套。替代方案是将半直径管道(half-diameter pipe)连接到某些 设备项的外壁上，例如通过焊接，以形成具有大约半圆的横截面的管道。然后通常让传热流 体穿过该半直径或半圆管道。优选地，蒸发器和混合设备的外部具有半管道蒸汽伴热管线(half-pipe steam tracing lines)，该蒸汽伴热管线使自这种设备的热损失最小化。当将热提供给设备的外表面和/或壁时，优选还提供绝热，以保存提供给加热系 统的能量。经常，将上述绝热和/或热提供系统提供给更易使用的外表面，例如管道和容器 的那些。管道段之间的并且将管道与设备连接的法兰，和将容器及其它设备项与管道连接 的设备喷嘴通常不是绝热的和/或伴热或夹套的，因为它们的外表面的更不规则的形状使 这些供给项(provisions)变得更困难。不将连接工艺设备的法兰绝热和/或加热的另一 个理由是在提高的热膨胀(例如螺栓的热膨胀)下，法兰接头可能损失其密闭性并且可能 发生工艺流体向外面的渗漏。当将法兰接头绝热时，此种渗漏的风险提高，并且渗漏的存在 变得更难以观察到。现已发现，在邻苯二甲酸酐设备的关键段中，强烈优选还让至少一个， 但是优选多于一个，最优选全部设备喷嘴配备有绝热和/或配备有外部加热供给项。已经 发现这减少过冷点的出现，并且是减少爆燃发生的重要贡献者。发现，仅以常规方法提供绝 热和/或热(从而不覆盖法兰和/或设备喷嘴)导致与蒸气/气体混合物接触的设备中的 不合需要的过冷点，和更频繁的爆燃。还已经发现，在暴雨下，雨水可能渗入绝热材料并到达设备的热表面。在蒸发时， 这可能使与蒸气/气体混合物接触的局部过冷点产生。如果蒸发强烈，则它还可能损坏绝 热材料，该绝热材料由于损失其完整性而可能提高进一步水渗入和因此过冷点出现的风 险。因此优选通过合适的措施，例如绝热材料外表面(特别是朝上的那些外表面)的合适 密封使水、冰雹或雪向绝热材料中的渗入最小化。安装在进行反应步骤和/或原材料准备步骤，和/或让混合物从原材料准备步骤 流到反应步骤的工艺设备上的一个或多个防爆片优选还具有之前所述的加热供给项，优选 经由伴热，更优选蒸汽伴热，更尤其是沿着将容器与防爆片组件连接的设备喷嘴的伴热。伴 热优选对环境绝热，以节约能源。朝向防爆片的设备喷嘴，和携带防爆片的法兰通常具有较 大尺寸，并且这些供给项因此对预期效果具有更重要的贡献。爆炸或爆燃的另一个起因是邻二甲苯(为蒸气，但是尤其为液体)当经历湍流或剪切，例如通过穿过节流口，例如过滤器、泵、喷嘴、流量计、控制阀和喷雾嘴时，具有聚集静 电荷的倾向，这归因于其非常低的电导率，该低电导率对于液相通常约为0. IpicoSiemens/ 米。该Siemens或Mho是Ohm的倒数。此种低电导率暗示邻二甲苯(特别是呈其液体形式) 对于静电荷释放具有高的阻力。因此优选在该混合物的制备之前将液态邻二甲苯保留在工 艺设备中持续足够释放静电荷的停留时间。合适的停留时间可以通过合适的设备设计(例 如选择提供较大工艺流体滞留)的设备类型，和在操作期间通过例如控制邻二甲苯从泵到 喷雾嘴的流动达到。
尤其重要的停留时间是液态邻二甲苯从它仍可能吸收静电荷的位置(例如当通 过进料泵、过滤器、流量计和/或控制阀时)流至预热器的入口，和流至液态邻二甲苯被喷 入含氧气体(例如在提供液体和气体的混合的喷雾嘴中)的位置所花费的时间。优选为静 电荷释放提供的停留时间是至少60，更优选至少75，最优选至少85秒。甚至更优选地，已经仅在预热器中，最优选已经仅在预热器管中提供此种最小停 留时间。较长的停留时间要求甚至较大的设备，并因此优选停留时间是至多100，优选至多 95秒。在设备的这一区段中，优选选择提供较大工艺流体滞留的设备项和设计和/或最 小化或避免工艺流体的流动湍流，和/或在它们上的剪切的设备项。优选避免高剪切设备， 尤其是或一般地说任何能够在预加热之间和在混合物制备之前(例如至通过喷雾嘴或喷 嘴喷射)产生静电荷的设备，例如过滤器、流量计或控制阀。在一个优选的实施方案中，邻二甲苯蒸汽预热器是管壳式换热器，其中蒸汽在壳 侧(shell side)，邻二甲苯在管侧。示例性的设计条件是蒸汽侧的14. 5barg压力和185°C， 和邻二甲苯侧的22barg压力和185°C。在此种系统中，邻二甲苯通过多管式换热器，优 选TEMA型C换热器，例如，外管直径为大约60mm且壁厚为2_3mm的18通道管束(pass bundle)，并且优选这样，原因在于通过具有此种或类似尺寸的换热器管的低液体流速。对 于换热器中大约98米的总管长度，225升的滞留体积将在IOOg邻二甲苯/Nm3空气的加载 量和4Nm7hr/管的空气流速下对于具有21000个管子的反应器提供85秒的停留时间。低 电导率或储罐流体，例如邻二甲苯的测量已经表明至少20秒的释放时间足以消散聚集的 静电荷的超过63%。因此，计算的85秒认为是在进入喷雾嘴之前对电荷释放足够的滞留时 间以降低额外静电荷在邻二甲苯液滴上累积而引起爆炸或爆燃的可能性。在此种停留时间 下，液态邻二甲苯给料系统中的静电荷累积对爆炸风险的作用被基本上消除。在另一个方 面中，本发明提供处于135°C以上的温度的含多于44克邻二甲苯/Nm3空气的邻二甲苯和空 气的气态混合物，其中邻二甲苯由预热器供应并且让该混合物流到氧化反应器，其中该邻 二甲苯在预热器中的停留时间为60-100秒，优选75-95秒。还优选为与邻二甲苯液体和/或蒸气，与含氧气体和与邻二甲苯蒸气和含氧气体 的混合物接触的那些区域中的优选全部管道、仪器和工艺设备的金属部件直接地或间接地 提供足够电接地。这种接地优选起始于流体传动装置的下游，例如在液体泵和/或气体鼓 风机或压缩机的出口处。作为替代方案，但是优选与电接地结合地，甚至更优选通过电互连件最小化或消 除这种设备、管道和仪器的连接法兰组之间的电势差，例如通过提供至少一个与至少一个 连接法兰组，优选全部连接法兰组中的法兰的两个强附着和电连接的金属线缆。对于此种连接，可以将金属板焊接到法兰上，可以将金属线缆与金属夹或夹具连接，并且可以将该夹 子或夹具螺栓连接到金属板上以使该金属电缆和法兰之间的电连接中的电阻最小。还发 现，电缆优选应该尽可能直和短，最少弯曲部分。为了提供在电缆连接点之间的距离增大时 提供最少松弛，U形电缆可能是最优选的。最优选在邻二甲苯蒸发器或蒸发器容器的每一部 件上具有这些连接，因为可获得的滞留体积限于在邻二甲苯雾已经离开喷雾嘴后允许足够 的电荷耗散，这样以致使邻二甲苯雾中和与该雾接触的设备段之间的电荷分离最小化。另 一个优先选择是在其中存在邻二甲苯雾的蒸发器和均化器系统中没有热电偶套管，因为该 热电偶套管可能充当有积累静电荷倾向的天线。优选，在含氧气体的输送段中，气体预热器和蒸发器之间的每一法兰通过最小长 度的U形连接电缆与其对接法兰连接。气体预热器优选双重接地并且蒸发器的底篓优选还 独立地接地。这种系统中的任何主阻断阀优选具有独立的接地电缆。还优选，在邻二甲苯进料输送段中，从篮式过滤器入口开始到喷雾嘴组件的每一 法兰通过最小长度的U形连接电缆与其对接法兰连接。过滤器优选是单独接地的，邻二甲 苯预热器优选在壳侧双重接地，并在管侧单接地。还优选蒸发器附近的紧急阻断阀独立地 单接地。此外，优选喷雾嘴组件穿过其安装的蒸发器容器上的设备喷嘴中的每一个接地。 上述情况也适用于蒸发器机体本身，具有其防爆片和防爆片通风道的顶盖。在我们优选的 方法和设备中，蒸发器、静态混合器和反应器之间的连接法兰彼此通过u形电缆连接并且 此外还接地。此外，优选反应器顶罩法兰用U形电缆与反应器机体法兰连接，然后也接地。 还优选主反应器机体是双重接地的。反应器防爆片的通风道优选也接地。所有反应器仪器 接头也可以用U形电缆穿过连接法兰连接，并且此外也接地。接地电缆可以与地轨连接，该地轨允许与接地电缆的连接到达共用系统。例如，反 应器顶罩、混合设备和蒸发器的接地可以都到达同一个接地地轨。这样，与各自直接接地相 比较，各种系统之间的电势差得到进一步最小化。为了改进电荷耗散，导电性构造材料例如 金属好于不导电材料，例如许多聚合物。不容易将两个带电物体间产生火花所要求的间距和电压关联，因为这受它们之间 的介质的电导率，并因此受这种介质的组成影响。然而，可能要求某些试错步骤来测定避免 火花的最小可接受间隙，并且作为准则，空气在两个锐边之间的击穿强度(对于产生火花) 为大约28，000伏特/英寸。因此，反应器入口系统中的两个金属元件之间的3mm间隙将导 致3304伏特的最大容许电压电势差，这假定邻二甲苯蒸气和含氧气体的混合物表现得像 空气。通常，3mm是两个金属设备段(例如蒸发器的入口筛篓(sieve basket))之间的垫片 的厚度，该垫片安装在两个法兰中间。类似地，蒸发器的出口筛篓的底部与蒸发器的壁具有 这种距离。对于该筛篓，3304伏特的最大电势差代表0.578毫焦耳(mj)的储能，并且该能 量当一个火花产生时释放在该火花中。这远远超过对邻二甲苯在这些温度下的最低着火能 发现的文献值，该文献值在125°C下是0. 301mJ，在150°C下是0. 26mJ。在2mm间隙内甚至 2203伏特的电压差也提供在150°C以上的温度下引燃该混合物的足够能量。这表明提供有 效接地和有效电互连件的重要性，尤其是对于设备的彼此紧靠着的部件。本发明进一步提供邻苯二甲酸酐的生产装置，该装置包括包括固定床管状催化 反应器的反应段和包括以下的原材料准备段
(i)独立的用于液体和用于气态原材料的原材料输送段，(ii)原材料混合段，它包括将液体原材料喷入气态原材料以形成蒸发的液体和气体的混合物的系统，和(iii)用于将蒸发的液体和气体的混合物输送到固定床催化反应器的混合物输送 段，(iv)在该原材料准备段和/或反应段上的至少一个防爆片，其中该原材料输送段各自包括原材料加热器，和其中该设备喷嘴的外表面是绝热 的，该设备喷嘴经提供用来将原材料准备段和/或反应段中的工艺设备的各元件连接至该 管状反应器的入口管板，并与蒸发的液体和气体的混合物接触。本发明装置还可以包括本文相对于本发明方法描述的任何单一，或两个或更多 个，或甚至所有特征。具体来说，是指以下特征-至少一个在固定床催化反应器和/或原材料准备段和/或反应段上的防爆片，其 中绝热毡优选可以提供在该防爆片的外表面上，_在该防爆片上的具有泡沫帽的卸荷排气管(relief stack),_用于向原材料输送段、原材料混合段、混合物输送段和/或反应段中的设备的外 表面或壁提供热的装置，此种装置优选是绝热的，-用于将管道、仪器和工艺设备的金属部件，尤其是与液体和/或蒸发的液体原材 料和/或含氧气体和/或蒸发的液体和气体的混合物接触的这些金属部件直接或间接地电 接地的装置，_至少一个金属电缆，该金属电缆将用于连接在使用中与液体和/或蒸发的液体 原材料和/或含氧气体和/或蒸发的液体和气体的混合物接触的设备组件和/或管道和/ 或仪器的至少一个连接法兰组的两个法兰电连接，-包括至少一个喷管的至少一个喷雾嘴系统，所述喷管包括至少一个喷雾嘴，该喷 雾嘴用于将液态原材料喷入气态原材料中以在原材料混合段中形成蒸发的液体和气体的 混合物，和-在喷雾嘴系统的喷雾嘴和喷管之间的金属密封件，它优选由半软性铜，例如根据 ASTM Bill的061退火铜制成，原因在于其软度。本发明尤其可用于与我们共同提交的申请参考文献GB 0718994. 7中描述的用于 邻二甲苯的喷雾嘴系统结合使用，其中优选至少一个喷管伸入原材料混合段中，所述喷管 包括至少一个喷雾嘴，该喷雾嘴用于将液态原材料喷入气态原材料中以在原材料混合段中 形成蒸发的液体和气体的混合物，和与该申请的其中喷嘴和喷管之间的密封由金属密封件 提供的优选实施方案结合使用。在典型的金属喷雾嘴和典型的金属喷管之间使用金属密封 件提供具有良好导电性的系统，其中静电荷的的产生减少并且因此降低了爆炸的风险。可 以制得密封件的适合的金属的实例包括铜和铝。根据ASTM B111，061退火铜是优选的材 料。还优选在喷雾嘴上在它接触铜密封件的地方提供锥形面，以致它是以自己为中心的并 改进喷雾嘴与金属密封件的接触。甚至更优选让锥形面在金属密封件本身上，如果它存在， 该锥形面优选与喷雾嘴的锥形面相配合。虽然本发明可仅用只携带一个喷雾嘴的一个喷管实行，但是优选存在多个喷管， 和/或优选多个喷雾嘴，从而形成喷雾嘴系统。本发明包括，本发明的特征存在于具有这些多数状态的元件中的至少一个中，但是优选地，在最和更优选的情况下，存在于所有元件中。在另一个实施方案中，自单一来源从预热器，经由为与围绕着蒸发器周边或周围 的喷嘴连接的供应环进料的单管线将邻二甲苯供给喷管，这取决于该蒸发器在喷嘴系统位 置是否具有圆形横截面。这样，可以将邻二甲苯供给喷雾嘴时的压力维持得基本上恒定，并 且如果存在多于一个喷嘴，则所有喷嘴的压力基本上相同，这导致每个喷嘴产生含氧气体 和邻二甲苯的类似的混合物。
在另一个实施方案中，在蒸发器内的压力下在邻二甲苯的闪点以下的温度下将邻 二甲苯从预热器供给喷雾嘴。保持邻二甲苯在该温度以下保证邻二甲苯可以停留在喷嘴内 的液相中。供给温度典型地在120°C-16(TC的范围内。该温度优选仅略微低于该闪点并且 在135°C或137°C至142°C，特别是139或140°C的范围中的温度是尤其优选的。这种温度 的使用使液态邻二甲苯能够与含氧气体一起在喷嘴内打旋，通过产生的文丘里效应吸入含 氧气体，并且当它按所选的喷雾型态从喷雾嘴喷出时发生蒸发，该所选的喷雾型态典型地 是喷雾锥，由喷雾嘴的设计所提供。此外，因为喷管(一个或多个)外面的含氧气体通常比 里面的液态邻二甲苯更热，所以可以通过经由喷管壁的传导将热转移至该邻二甲苯，并且 这种温度控制范围允许该邻二甲苯在它被喷雾之前吸收热，而不会引起喷雾嘴中的不合需 要水平的气蚀。已经发现，这些条件的使用减少由喷雾嘴气蚀引起的侵蚀，改进含氧气体/ 邻二甲苯混合物的均勻性并缩短达到完全蒸发所要求的时间。喷雾嘴的所选的喷雾锥还可 以减少由相邻喷雾嘴产生的喷雾型态之间的干扰，这进一步降低邻二甲苯聚结和冷凝的可 能性。另外，喷雾锥可以经选择防止邻二甲苯直接注射到任何金属组件上，该金属组件可能 提供过冷点和冷凝和/或聚结的位置。优选地，喷雾嘴中心轴的方向平行于含氧气体流动的方向。然而，为了避免邻二甲 苯液滴的聚结，尤其是当采用多个喷雾嘴时，喷雾嘴可以与其成一定角度设置和/或定向。在优选的设计中，蒸发器容器具有垂直于该气体流动方向的基本上圆形的横截 面，并且围绕着该蒸发器容器的周边提供延伸穿过该容器横截面的多个喷管。在又一个优 先选择中，八个喷管可以从该蒸发器容器的周边伸入该容器。优选地，采用多个喷管时，围 绕着该容器的周长彼此等距地布置这些喷管。在另一个优先选择中，每个喷管由两个不同长度的管柱构成，从而延伸穿过容器 的横截面不同距离。每个喷管典型地配备有多个喷雾嘴，所述多个喷雾嘴中的至少一个可以与含氧气 体料流的流动方向按0度-45度的角度倾斜，并优选地，交替的喷嘴相互之间倾斜。可以采用的喷雾嘴的数目取决于邻苯二甲酸酐设施的容量和蒸发器或蒸发器单 元的直径。优选的是，当喷雾嘴面向侧面时，它们在喷管(一个或多个)纵轴的不同侧倾斜， 从而形成交替型式，而避免来自一个喷雾嘴的喷雾妨碍来自相邻喷雾嘴的喷雾型态。在两管柱喷管的另一个优选的实施方案中，喷管的较长管柱配备有十个喷雾嘴， 较短管柱配备有六个喷雾嘴。在另一个优先选择中，与容器壁最近的喷雾嘴与容器的壁相 距至少130mm布置，以避免来自该喷雾嘴的喷雾锥碰撞容器壁。已经发现，如果喷雾嘴按与 壁小于IOOmm的距离布置，则邻二甲苯喷雾锥可能接触容器壁，并且可能达到低于其露点并且湿斑可能在容器壁上产生，而提高爆炸或爆燃的风险。携带喷雾嘴(一个或多个)的喷管通常是中空的以便液态邻二甲苯向喷雾嘴(一 个或多个)的输送，并且喷管(一个或多个)(的每个管柱)的末端优选封闭以致邻二甲苯 不能流出喷管或管柱的末端。喷雾嘴本身的设计同样重要，并且优选使用具有60-70度喷雾锥的喷嘴。由 Schlick-Dusen供给的蒸发喷雾嘴(具有1. 3mm孔径(borediameter)的中空圆锥型121V) 是尤其有用的。喷嘴优选由硬化不锈钢制成以使磨损和腐蚀最小化，以维持在延长的设备运转内 所需的喷雾锥。优选地，使用奥氏体(austenitic)不锈钢制造喷嘴，原因在于更好的耐腐 蚀性。如共同提交的申请参考文献GB 0718994. 7所述，喷雾嘴可能被污垢和颗粒和任 何表面处理破坏，并且导致的破坏，尤其是较软奥氏体不锈钢喷嘴的导致的破坏可以通过 用硬化不锈钢制造喷嘴来减少。这适宜地通过钢喷雾嘴的表面硬化达到。表面硬化可以适宜地通过氮化，优选通过维持尺寸稳定性的低温氮化，更优选通 过 Kolsterising(RTM)进行。喷雾嘴中的细微的表面缺陷引起气蚀和侵蚀，并且已经发现，喷嘴破坏的两个主 要的起因是颗粒和过热的邻二甲苯。颗粒可以来自邻二甲苯进料(来自受腐蚀的罐浮顶封 (a tank floating roof seal)的铁锈、沙子、玻璃或矿物棉或纤维)并因此重要的是，将进 料过滤，以及预加热。发现，20微米箱型过滤器不能保持所有颗粒在外面，因此优选使用，任 选地此外还使用，在泵和任选的篮式过滤器下游的10微米尺寸筒式过滤器，更优选5微米 尺寸，最优选1微米尺寸筒式过滤器。同样重要的是防止喷雾嘴被可能来自上游设备和阀门的不希望的材料结垢，并 且优选使用金属密封件，尤其是铜密封件，以避免当使用Teflon密封件时的问题，因为 Teflon可能被热邻二甲苯软化以致形成可能堵塞喷雾嘴的Teflon纤维。还已经注意到，当 应用聚合物带例如聚四氟乙烯如Teflon时，这些带子可能被将喷雾嘴安装到喷管中所要 求的机械力破坏。破损带子的碎片通常积累在喷雾嘴的内部。优选，经由共同来源从邻二甲苯预热器向喷雾嘴供给液态邻二甲苯到喷雾嘴，以 致邻二甲苯在基本上等压下从所有喷嘴注射。这样，每个喷嘴可以产生邻二甲苯在热含氧 气体料流内的类似雾并且该雾可以具有基本上均勻的邻二甲苯液滴尺寸。在一个优选的实 施方案中，经由喷嘴系统将邻二甲苯喷雾以产生如下的液滴质量分布5_15%，通常10% 具有不大于40微米，优选不大于35微米或不大于30微米，更优选不大于25或甚至不大于 20微米的直径的颗粒，30-70%，通常50%具有更大但不大于75微米，优选不大于65微米， 更优选不大于55或甚至不大于50微米的直径的颗粒，20-40%，通常30%具有更大但是不 大于110微米，优选不大于95微米，更优选不大于75微米的直径的颗粒，和余量0-15%，通 常10%具有甚至更大但是优选不大于200微米的直径的颗粒。已经发现，如果经由内径至 多3mm，优选至多2. 5mm，甚至更优选至多2或甚至1. 5mm，最优选至多1. 3mm的喷雾嘴以至 少5巴，优选至少7巴，更优选至少9巴，最优选至少10巴，特别是12巴的差压将邻二甲苯 喷雾，则可以实现这种分布。在另一个优选的实施方案中，从共同来源供给液态邻二甲苯。作为此种实施方案
14的一个替代方案，可以提供环系统用于向携带喷嘴的喷管供给液态邻二甲苯。应该小心维持该环系统和喷嘴系统处于所需温度下，该所需温度可以通过构成该环系统和喷雾嘴系统 的管道及其它金属部件的外表面，以及经预热含氧气体流被引导通过的管道的外表面的高 度有效绝热来实现。此外，可以为这些表面提供热，该热可以通过蒸汽伴热和/或蒸汽夹套 提供。在不希望的位置(例如喷嘴与喷管连接的地方)处不存在热液体渗漏到经加热气 体料流中同样重要。因此，优选在喷雾嘴和携带该喷嘴的喷管之间具有有效的密封，并且已 经发现金属垫片，尤其是热处理的铜垫片(布置在喷雾嘴与喷管连接的地方)提供有效的 密封。与经预热的邻二甲苯混合的含氧气体通常是空气并通常是环境空气，它经过滤以 除去粉尘，尤其是海盐，因为后者可能使氧化催化剂中毒。通常将气体预加热，优选预加热 至180-210°C，一般分两个阶段预加热。对于较高的邻二甲苯加载量，要求较高的温度，以确 保高的混合物温度。在至少80克/Nm3的较高的邻二甲苯加载量下，优选在通过均化器段后 以168-172 的反应器入口温度操作，以确保蒸发完全和降低冷凝风险。优选地，在混合之 前，热气体穿过湍流扼流器(turbulence reducer)(“静止用"翼片)。优选测量其流量， 例如利用文丘里仪器测量其流量，以致它可以被精确地控制，例如相对于反应器管的数目， 控制在大约4Nm3/h/管，这是优选的流量。已经发现，在流量测量之前提供减少热气体中的湍流的附加步骤使得更为容易得 到气体速度(例如利用为文丘里仪器的简单和低压降仪器)的并从而得到气体流量的精确 和代表性的测量。这可以通过流量测量上游的第一组"静止用"或"平直用"翼片达到， 并且这些"静止用"或"平直用"翼片可以具有任何适合的类型或形式以获得湍流扼流 效果。由于设计和构造的简单性，所以优选尽可能用具有小得多的直径，例如3英寸(大约 8cm)或4英寸(大约IOcm)的管子的优选薄壁的管子，并优选使用不同直径的组合在至少 1. 5或2米或大约1-2个管子直径的长度内填充通常大直径的热气体用导管，例如48英寸 或122cm标称直径管子，以达到该大导管的更好填充。大直径导管填充得越好，越少气体能 沿着翼片的周长绕过并且整个静止效果越好。许多构造材料可以被选择用于制造这些平直 用翼片，但是优选钢，通常是碳钢，因为钢管可以彼此焊接并且整个系统然后可以获得足够 的结构完整性。已经发现，将这些翼片彼此连接和/或与更大导管连接的任何焊接、锡焊、 铜焊或胶接施用操作需要小心地进行并且采用足够的后处理和清洁，因为已经发现，来自 该连接操作的碎屑，例如来自焊接的熔渣，它们在试运行时可能残留在设备组中，可以与气 体一起被带到下游并干扰下游蒸发器、均化器和/或甚至在反应器入口处的操作完整性。 由于这种原因，当使用焊接时，优选使用纵向焊接而不是点焊。优先过滤邻二甲苯，优选过滤至1微米，有利地在预热器中预加热至135_145°C， 采用至多100秒，优选60-90秒的停留时间，并经由喷雾嘴系统作为细雾云喷入热气体中， 以致该邻二甲苯在该热气体中蒸发。如此前所提及的那样，优选限制邻二甲苯预热温度以 避免邻二甲苯过热和闪蒸蒸发，因为这可能导致喷雾嘴内的气蚀，而导致喷嘴破坏。当含氧气体是空气时，空气中的邻二甲苯浓度通常在32-120克/Nm3之间，并且可 以例如用32克/Nm3的加载量启动反应器并且可以将该加载量逐渐地进一步提高至80-120 克/Nm3，优选90-105克/Nm3的浓度范围。本发明的方法尤其适合于加工含44-120，优选75-120，更优选80或85到110克邻二甲苯/Nm3空气的混合物。邻二甲苯蒸气和含氧气体的混合物穿过包括冲孔筛(perforatedscreen)和静态 混合器的均化器流到反应器入口。冲孔筛帮助偏转冲击波并保护下游设备免受起源于蒸发 器的冲击波影响。优选该静态混合器包括两个阶段，在其中的一个阶段中，该混合物沿该混 合器内的垂直平面自顶到底和从底到顶流动，并在另一段中，它沿该混合器内的水平面从 一侧流到另一侧。进一步优选从一侧流到另一侧段是该混合物穿过的第二段。在另一个优 先选择中，均化器和混合器两者的至少一个，但是优选全部金属部件电接地。在一个优选的实施方案中，当该混合物朝反应器流动时，它穿过交替的混合设备， 该混合物最初穿过垂直(上和下)混合设备，随后穿过水平的从一侧流到另一侧的混合设 备。不管使用的技术如何，从注射区至反应器，维持邻二甲苯和含氧气体(空气)的均勻混 合物是重要的。邻二甲苯蒸气和含氧气体混合物然后进入填充有经涂覆的陶瓷环催化剂 颗粒的多管式反应器，以在通常350°C -460°C的温度下反应。反应器管的入口压力可以在 0. 3-0. 6barg的范围内，通常是大约0. 45barg,横穿该管子的压降可以在0. 2-0. 4巴的范围 内，通常是大约0.3巴。优选使用给予横穿管子较低压降的催化剂，因为这允许降低出料压 力，并因而还降低向工艺供给含氧气体的压缩机的能量需求，该压缩机是重要的能量消耗 装置。这种降低的压降的另一个优点是可以降低反应器入口压力，这减少可燃材料在设备 内的滞留，从而影响为安全操作所需的防爆片的尺寸和数目，此外还减小邻二甲苯和含氧 气体混合物的可燃性范围。当用具有较低压降的催化剂体系替换具有较高压降的催化剂体 系时，发现还让空气或含氧气体压缩机转子，和齿轮箱和/或其驱动器适应新要求是有利 的，以致新操作点保留在设备的最高效率操作范围中，并且可以充分地实现节能。催化剂管 内的停留时间可以在0. 5-2秒的范围内，通常是大约1秒。这些管子一般垂直地排列，其中 气体和邻二甲苯的反应混合物沿向下方向穿过该管子。氧化反应器通常是包括多个，优选很多填充有氧化催化剂以形成催化剂床的管子 的管状反应器。反应器管中的催化剂床之前是惰性环，优选未经涂覆的陶瓷环的层(优选 具有5-20cm的厚度)，该层通常提供在催化剂的上面。可以从反应器管的外部将该惰性环 层加热并且这种环优选由具有高导热率的材料制成，以当气体邻二甲苯混合物进入管子时 通过从反应器容器壁的热传导促进该混合物的进一步加热。较厚的惰性层不太优选，因为 这将以有效的转化容量为代价。这种惰性层还可以提供抗未蒸发邻二甲苯液滴的保护并且 可以实现邻二甲苯/气体混合物的附加混合。优选仅将惰性材料填充到反应器管的在管板 的顶点处的上段中，因为如果催化剂将存在于该位置中，则难以除去反应热。优选的催化剂是多层催化剂体系，优选由五氧化二钒、二氧化钛和数种其它金属、 碱金属和碱土金属组分按不同浓度构成，通常涂覆在陶瓷环或中空圆筒材料上。此种中空 圆筒可以例如具有7mm为外径(0D)和4mm为内径(ID)，并具有7mm的高度(H)。或者，该圆 筒可以具有8X6X5mm为(0DXHXID)尺寸。催化剂层优选沿着管子沿着邻二甲苯、含氧 气体混合物的流动方向具有增加的活性。可以使用的催化剂例如，在DE 25 10 994.DE 25 47 624.DE 29 14 683、DE 25 46267, DE 40 13 05UW0 98/37965 和 WO 98/37967 中进行 了描述。其中催化活性组合物以壳或涂层的形式施加于载体上的经涂覆催化剂，例如DE 16 42 938 A，DE 17 69 998和WO 98/37967中的经涂覆催化剂已经发现是尤其有用的。催化 剂可以经预锻烧或可以在氧化反应器中经原位锻烧，但是优选使用预锻烧的催化剂，因为原位锻烧的催化剂的使用比预锻烧的催化剂对发生失控反应敏感得多。失控反应是邻二甲 苯浓度迅速增加的结果，例如源自不均勻的邻二甲苯/气体混合物。失控反应导致催化剂 管内形成局部过热点(hot spot)，该局部过热点可能引燃反应混合物此外还通过回火引燃 上游邻二甲苯/含氧气体混合物。在此种情况下，火焰相对气体流动方向逆流移动并以高 于气体速度的速度移动。反应器中的管子优选是薄壁管，优选由低碳钢制造，并通常具有20-30毫米，优选 23-27毫米的内径。优选，管子长于2. 5米，并且3. 25-4米，更优选3. 4-3. 8米的长度是优 选的。已经发现，这种长度的管子的使用允许更多催化剂可用到邻二甲苯和含氧气体的混 合物，从而允许使用更低温度，同时保持几乎100%的转化率。更低温度的使用导致对于邻 二甲苯的更高反应选择性，该选择性通常在80-85%的范围内。这种反应是高度放热的并 且通过提供围绕着在反应器内的管子的外部(在反应器壳侧上)流动的冷却剂控制反应温 度。优选的冷却剂是熔融盐，一般被维持在320°C-38(TC的温度下。可以在工业运转的持 续时间内提高冷却剂温度以补偿催化剂的任何钝化。反应器产物是气体，它一般在大约例如320-380°C的冷却盐温度下离开反应器并通常首先进入气体冷却器，在那里，它首先被冷却，例如被冷却到大约175°C，在该温度下， 该产物仍是蒸气。在冷却阶段的下一个阶段中，任选地在液体冷凝器中进一步冷却该气体， 优选冷却到大约138-142 。粗邻苯二甲酸酐的一部分在液体冷凝器中被冷凝并优选还分 离出来，而剩余的气态材料流到一个或多个切换冷凝器。通常在冷却器和液体冷凝器的应 用侧上相对从冷凝物提升蒸汽进行冷却。已经发现，为了避免气体冷却器中的局部冷凝，和 因此结垢，优选将已经在至少135°C，更优选至少150°C的温度下的用于蒸汽产生冷凝物进 料，如果需求的话，通过在这种冷凝物料流上的预热器。如果邻苯二甲酸酐设施在邻苯二甲 酸酯生产设施附近，则用于将邻苯二甲酸酯设施加热的蒸汽的冷凝物可以容易地用于在该 邻苯二甲酸酐设施中产生蒸汽，任选地在将该冷凝物闪蒸到较低压力水平后。从这种闪蒸 排出的低压蒸汽也可以通过冷凝成其它冷凝物加以回收。通过邻苯二甲酸酐设施产生的蒸 汽可以与为其它热消耗装置供热的蒸汽系统一体化。在切换冷凝器中，气态邻苯二甲酸酐 被凝华(通常呈针状)在冷表面上，即通常后面是熔融阶段的工艺步骤。用于这种凝华的 冷却优选在大约60°C下进行，通常使用传热油作为冷却剂，而熔融在大约180°C下进行，通 常也采用相同类型的油。设备从凝华到熔融和反向的切换引起热应力和疲劳，尤其是对焊 接处，并且已经发现，可以通过限制传热油的温度变化速率到至多50°C /分钟，优选还通过 限制最大传热油温度到至多180°C延长切换冷凝器寿命。还发现，声发射监测可以是监测微裂缝在切换冷凝器的钢中的产生的合适工具， 更尤其是在其中的焊接处的产生，并提供这些微裂缝何时可能生长或聚集并最终导致很可 能产生渗漏的尺寸的指示。当渗漏发生时，热油通常漏入产物邻苯二甲酸酐并将产物污染 到通常不可接受的程度，以致渗漏的切换冷凝器必须停止使用并加以修理。已经发现，在规 划进一步检查与维护干预中，切换冷凝器的声发射监测可以帮助预测失效风险，从而将预 防性元件引入切换冷凝器维护中，这种维护要不然将是更严历补救性的。优选将来自液体冷凝器和来自切换冷凝器的产物合并为粗邻苯二甲酸酐，它流到 中间贮罐用于为蒸馏供料。冷凝器系统还纯化产物，液体冷凝器通常达到95-98%的纯度， 而切换冷凝器一般产生甚至更高的纯度。
切换冷凝器的废气通常具有65°C _75°C的温度并可以适宜地在催化焚烧炉中处理掉。废气中残留的有机物可以在例如290-350°C下在多层蜂窝状催化剂上燃烧。该焚烧 炉的尾气然后优选排放到大气中。或者，可以将切换冷凝器的废气处理到热焚烧炉中或使 之流到含水洗涤器系统中以从该废气回收一些有机材料，例如马来酸酐。在冷凝段后，冷凝和凝华的液态邻苯二甲酸酐流到最后的纯化步骤，该纯化步骤 包括热处理步骤接着蒸馏，通常按一至三个阶段。热处理使可能已在氧化反应期间，或其下 游在甚至痕量水的存在下形成的任何邻苯二甲酸脱水，并且后面是用碱处理或与该处理相 结合，该碱可以中和可能存在的任何酸物质，包括残留的痕量邻苯二甲酸。纯化可以对来自 液体冷凝器和来自切换冷凝器的产物单独地进行或可以在纯化之前将材料合并。脱水通常 通过加热进行，通常加热至250°C -290°C的温度，中和可以用碱例如氢氧化钾或碳酸钠进 行。也可以使用氢氧化钠，但是由于构造材料的应力腐蚀的风险而不太优选。这些步骤可 以在单一容器中并行地进行或在两个容器中顺序地进行。然而优选首先热处理，以使存在 的任何邻苯二甲酸脱水，然后用碱处理来中和，因为这优化邻苯二甲酸酐的产率并避免碱 将邻苯二甲酸转化成不合需要的杂质苯甲酸。还优选用氢氧化钾进行中和。最后，在热处理阶段后，纯邻苯二甲酸酐可以流到稳定器段以除去轻质组分如苯 甲酸，接着流到产物蒸馏段以将邻苯二甲酸酐产物与重质沸腾副产物分离，该两个段可以 合并成单个段，任选地接着是重质副产物浓缩段。然后可以将邻苯二甲酸酐作为熔体或作 为薄片提供为后续反应的中间体。原料混合物和氧化反应器的温度控制是极其重要的，并且供热供给项 (provisions)，例如电伴热和/或蒸汽伴热和/或蒸汽夹套，和根据本发明的绝热优选用来 防止邻二甲苯和反应产物在过冷点(coldspot)上冷凝，尤其是在连接工艺设备的各段和 防爆片的喷嘴处。绝热材料应该优选密封以防止水进入该绝热材料，这可能损害其性能或 损坏其完整性。当使用蒸汽伴热或夹套时，优选提供处于至少8barg，更好12barg，优选至 少15barg，更优选至少16barg，最优选至少19或甚至20barg的压力的蒸汽供给向设备喷 嘴提供热的装置，尤其重要地，连接在爆燃时使反应器内容物向大气卸荷的防爆片的那些。 进一步优选将绝热矿物棉毡放在防爆片表面的上面，且将泡沫帽(优选聚氨酯泡沫帽)提 供在防爆片卸荷排气管的上面，以防止雨和冷空气与防爆片表面接触，从而防止工艺的冷 却。该泡沫帽防止水、冰雹或雪的进入卸荷排气管并聚集在防爆片的上面，和在防爆片上产 生可能的过冷点。该帽优选是轻质的并在向该防爆片鼓风时容易碎裂并且所得的泡沫碎片 是分散的，而不会对可能存在的人员产生危险。将该优选3-8cm厚的绝热毡小心地放下到 该防爆片上免得妨碍该防爆片的卸荷性能。在启动时，优选在低加载量下(在爆炸区域以下)操作初始时期。例如，设施可以 在42g邻二甲苯加载量下(在爆炸区域以下)操作6-24小时以"烧掉"可能存在于工艺 设备内的任何自燃化合物。自燃化合物可以例如由通过酸例如马来酸和邻苯二甲酸的腐蚀 作用产生的反应产物形成。它们包括马来酸铁、邻苯二甲酸铁、马来酸镍、邻苯二甲酸镍、马 来酸铬、邻苯二甲酸铬及在设施的与邻二甲苯原料和/或与反应产物接触的地方的钢中存 在的金属的其它有机盐。在邻二甲苯原料中维持低水平的杂质是重要的。可能存在于邻二甲苯原料中的杂 质包括枯烯或异丙基苯、苯乙烯、乙基苯和甲基乙基苯。对以高加载量操作而言尤其重要的是，枯烯水平基于邻二甲苯限于0. 3wt %以下，因为已经发现在更高的枯烯水平下，与等于 和大于85g/Nm3的邻二甲苯加载量结合，爆燃的可能性显著地提高。过氧化物可以来自邻 二甲苯。例如，枯烯和氧气可以形成氢过氧化物，并且如果给料罐没有被惰性气氛覆盖的 话，氢过氧化物可能已经存在于给料罐中。它还可能存在于邻二甲苯运输期间的卡车或船 舶中。这种氢过氧化物在蒸发条件下不稳定，并且可能引起形成更多枯烯过氧化物和邻二 甲苯氢过氧化物的链反应，这可能导致爆燃。苯乙烯、乙基苯和甲基-乙基苯是可以在邻二 甲苯储罐或在装运期间产生的过氧化物的其它可能的来源。已经发现，苯乙烯超过500ppm 的浓度可以引起聚合，和所得的聚合物在喷雾嘴组件上沉积下来，这由于该聚合物的绝缘 性能而最终导致静电荷的积聚，该静电荷积聚可能导致爆燃。另外，气体中的邻二甲苯和氧 气可以反应形成一些邻二甲苯氢过氧化物作为醛形成中的中间体。一般的结垢也可能提 供用于过氧化物形成的表面，并且这可以与不适当的空气过滤一起和/或在灰尘环境中产 生。已知过氧化物在结垢层中的累积引发爆燃。本发明因此提供用于提供和维持热含氧气体和热邻二甲苯的混合物和用于制备 邻 苯二甲酸酐的改进的方法和设备，该方法和设备使操作能够在高加载量下进行，同时使 爆炸和/或爆燃风险最小化，同时在爆炸温度范围内操作仍如此。通过参考


本发明，其中图1显示了说明邻二甲苯在空气中的特定压力和 浓度下的露点的曲线。图2显示了邻苯二甲酸酐制造设施的氧化段，以及该设备的各部分的总体布局， 该设备的各部件优选是绝热的和/或电接地的和/或电互连的。图3是穿过图1所示的设施的蒸发段的截面。图4显示了本发明携带喷雾嘴的喷管在图3所示的蒸发器段内的位置。图1显示了邻二甲苯的露点如何随邻二甲苯的浓度和邻二甲苯蒸气和作为含氧 气体的空气的混合物的绝对压力变化的曲线。邻二甲苯的浓度为方便起见表示为邻二甲苯 加载量，表示为克/Nm3空气。这些曲线中最低的曲线是1300mbar绝对压力的曲线，所示的 最高曲线是1550mbar绝对压力的曲线。这些曲线对于根据加载量和压力迅速地确定邻二 甲苯在混合物中的露点可能是有帮助的，而不必做实际的计算。图2是由空气和邻二甲苯的混合物制造邻苯二甲酸酐的设备的氧化段的示意图。该氧化段一般由以下子段构成原材料段(1)；反应段(2)；后反应器段(3)；部分 液体冷凝器段(4)和切换冷凝器段(5)。在原材料段(1)中，从环境(70)取得空气，通过鼓风机(72)穿过过滤器(71)，并 供给预热器(73)，之后，可以让它穿过第一湍流扼流器或"平直用翼片"(未显示)并以流 量计(74)精确地测量其流量。流量计优选是文丘里流量计，采用压力和温度校正以提高精 度。然后经过配备有湍流静止用翼片系统(参见图3)的下部筛篓将该经加热的空气供给 蒸发器段(11)的混合区(13)，在那里，将它与由环给料系统(14)提供的经加热的邻二甲苯 的雾混合；用于导入邻二甲苯的喷管没有显示在图2中。通过泵(61)从邻二甲苯原料的供 应点(60)取得邻二甲苯原料经过过滤器(62)到精确的流量计量和控制系统(63)(优选包 括质量流量计)，之后，在预热器(64)中将它预加热，然后将它作为液体供给蒸发器段(11) 的环给料系统(14)用于将它作为雾喷入穿过混合区(13)的经加热的空气料流中。邻二甲 苯和空气的混合物然后穿过上部筛篓(没有示于图2中)进入蒸发器的另一个两阶段混合区(15)，在那里，该混合物被均化。该混合物首先穿过冲孔筛，然后穿过静态混合设备。优 选的混合设备是具有两个混合元件的Sulzer SMV静态混合器，其中邻二甲苯/空气混合物 在第一元件中沿垂直向上和向下方向混合，接着在第二元件中沿水平方向混合。该混合物然后流到反应子段(2)。该反应子段由反应器(22)构成，该反应器包含 一系列填充有催化剂(未显示)的立管(21)。通过在反应器壳侧上循环的并且从盐泵(25) 提供的熔融盐控制反应器的内部温度和反应管(21)的温度。该盐的大部分流到反应管用 于冷却。让该盐的一部分流到盐浴冷却器(26)，在其中，该盐与热水交换热量以产生蒸汽。 将返回的冷却盐与从反应器返回的盐混合，然后进入盐泵。让该盐的小部分流到蒸汽过热 器(23)ο
当离开该反应器时，邻苯二甲酸酐蒸气在气体冷却器(31)中被冷却并流到任选 的后反应器段(3)，该后反应器段可以包含额外的催化剂床，优选绝热催化剂床，通常是与 管状反应器中使用的催化剂相比甚至更高活性催化剂的催化剂床。接下来，该冷却的气体 流到任选的液体冷凝器段(4)，在那里，粗邻苯二甲酸酐被部分地冷凝，剩余的蒸气流到切 换冷凝器段(15)。优选绝热起始于在预热器入口处的邻二甲苯和含氧气体输送段(64和73)，在图2 中分别用点B和C表示。优选这种绝热持续至管状反应器(22)的顶管板，用图2中的点D 表示。还优选从管状反应器(22)的底管板(用图2中的点E表示)向下持续至切换冷凝 器(5)并包括该切换冷凝器(5)(用图2中的点E表示)提供进一步的绝热。已经发现，应 避免催化剂床下游的过冷点，因为它们可能导致自燃材料积累此外还导致爆燃。该设备的与工艺料流接触的相邻金属部件的电接地和互连优选起始于从过滤器 (一个或多个)(62)的入口的邻二甲苯供应系统(用图2中的点A表示)，并从含氧气体供 应系统上的点C向下至上述点D。图3是如图2所示的氧化段的蒸发器子段中的装置的示意横截面图解。图3示出 了向上穿过下部筛篓和静止用翼片系统(9)的空气料流(16)，然后示出了经由喷雾嘴(18) 注入该经加热的空气料流中的热邻二甲苯(17)。该邻二甲苯在该经加热的空气中蒸发并且 该热蒸气混合物向侧面穿过上部筛篓(12)(它是冲孔筛)和蒸气均化器例如静态混合设备 (19)，然后流到反应子段(2)。图4是穿过图3的A-A1向下看到可以根据本发明采用的喷雾嘴系统(18)上的横 截面。图4示出了伸过蒸发器壁的八个喷管(181)，每个喷管配备有两个管柱，较长管柱 (182)和较短管柱(183)。每个喷管(181)还配备有装置(184)用于与经加热的邻二甲苯 的供给源连接。喷管的管柱配备有喷嘴用于将邻二甲苯喷入热空气料流中，示于可能的喷 嘴排列之一中。在图4显示的实施方案中，每个喷管的较长管柱配备有7个喷雾嘴，较短管 柱配备有5个喷雾嘴，但是喷嘴的数目可以改变。喷管通过所有喷管共用的环系统(未显 示)与邻二甲苯供应系统连接并且整个导入系统是绝热的以防止邻二甲苯原料的冷却。根据本发明制备的邻苯二甲酸酐可以用于与醇或醇混合物酯化来制备相应的二 酯。适合的酯化方法在WO 2005/021482,WO 2006/012989和待审专利申请USSN 60/906732 和USSN 60/906797中进行了公开。醇可以是仲醇，例如异丙醇，但是优选是伯醇。适合的 伯醇是C1-C13伯醇，并且可以是支化或未支化的，例如甲醇、乙醇、正丙醇、正丁醇、异丁醇、异己醇、异庚醇、异辛醇、2-乙基己醇、异壬醇、2，4_ 二甲基庚醇、正癸醇、异癸醇、异十一烷 醇、2-丙基庚醇、十一烷基_十二烷基醇、异十三烷醇和它们的混合物。邻苯二甲酸二甲酯 和邻苯二甲酸二乙酯是用于个人护理应用的优选产品。具有含4个或更多(至多13)个碳 原子的烷基链的邻苯二甲酸酯用作聚氯乙烯(PVC)的增塑剂。本发明的方法适合于制备所 有这些邻苯二甲酸酯，尤其是由平均含8-10个碳原子的醇或醇混合物制备的那些，特别是 平均含大约9个碳原子的那些，例如命名为DOP、DINP、DIDP和DTDP的那些。邻苯二甲酸二 异壬酯(DINP)高度优选作为PVC增塑剂，邻苯二甲酸二异癸酯(DIDP)也是如此。邻苯二 甲酸二丙基庚酯(DPHP)也是适合的。这些较高分子量邻苯二甲酸酯提供与较低分子量等 同物例如邻苯二甲酸二 -2-乙基己酯(DEHP或也称作DOP)相比在挠性PVC最终产品中提 供更高的耐久性。邻苯二甲酸二( 异十三烷基)酯(DTDP)在低挥发应用例如专用电线和 电缆制造中是优选的。这些邻苯二甲酸酯可以进一步加以氢化而形成它们相应的1，2_环 己烷二羧酸酯，例如二环己烷酸二-异壬酯，如WO 2003/029339中所公开的那样。后面的 氢化步骤可以通过本领域中已知的技术，例如通过使用EP 1042273或WO 2004/046078中 描述的方法进行。用于酯化的醇可以是所谓的羰基合成醇(oxo-alcohol)，其通过烯烃的加氢甲酰 化(必要时，接着的醛中间体)的氢化制备。加氢甲酰化的适合的方法在W02005/058787 或待审的申请PCT/EP2008/053783和PCT/EP2008/053718中进行了公开，并且醛氢化的适 合的方法在W02005/058782中进行了公开。制备羰基合成醇的加氢甲酰化和氢化方法，以及将邻苯二甲酸酯氢化的方法需 要氢源。氢气可以由各种来源供应，例如但不限于精炼厂工艺、各种起始材料的部分氧化 (POX)、蒸汽重整、自热重整(ATR)等。潜在的氢源之一是称作催化重整，有时也称作钼重整 工艺的精炼厂工艺，其中在多相贵金属氯化物催化剂上将精炼厂液体料流(通常是主要含 C6-C11范围中的环烷烃和/或链烷烃的石脑油或等同物)转变成富含芳族化合物的产物。 这些种类的工艺通常称为"强化重整装置"或"强化重整"工艺(由Exxon开发)或称为 “催化剂连续再生(CCR)工艺”(例如由UOP和IFP提供)。来自此种催化重整工艺的氢气 含有少量氯化物，以体积计约为I-IOppm的水平。据信，这种氯化物中大部分作为氯化氢存 在，该氯化氢更容易通过直接气体分析检测并在4-8ppmv的典型水平。然而怀疑，此外，还 可能存在有机氯化物，并可能地甚至在与该HCl类似的水平。许多氢气消耗工艺对氯化物 中毒敏感，并且氯化物除去步骤通常预见用来从催化重整氢气副产物中除去HC1，最通常降 至至多Ippmv的水平。典型的氯化物除去步骤是氯化物在活化氧化铝，例如得自UOP的氧化 铝 9139A,得自 BASF 的 C1-750 和 C1-760，得自 Alcoa 的 Alcoa 760，得自 Johnson Matthey 的Puraspec上，在ZnO例如SUd-Chemie Actisorb Cl系列的成员，例如Cl 13上，和/或 在分子筛，例如可从UOP获得的CLR-454类型或得自Unicat的Unimol类型上的吸附含氧化合物，例如醇(本文所公开)的制备中的一些典型的工艺步骤然而可能对 氯化物中毒是尤其敏感的，例如用于醛氢化的亚铬酸铜氢化催化剂。醇制备方法还可以 采用加氢甲酰化催化剂循环，该加氢甲酰化催化剂循环包括具有最少吹扫的闭合回路，尤 其是水法闭合回路(aqueous closed loop)，例如采用本文所论述和/或我们的共同待审 专利申请[2008年8月29日提交的USSN 61/092，833和2008年8月29日提交的USSN 61/092,835]中公开的数种技术。有机氯化物在这些工艺中可以再次转变成HCl。与氢气一起来自源头例如催化重整的痕量氯化物因此可能积聚在这些水法回路中的任一个中至 由于氯化物引起的腐蚀可能变得成问题的，和/或这种氯化物充当加氢甲酰化催化剂循环 的化学过程(例如在预成形步骤中)的毒物的水平。来自催化重整装置的作为醇制备方法 的进料的氢气因此可能需要被净化至与其它氢气消耗工艺相比更低的氯化物水平，优选至 至多0. lppmv，更优选至多0. 02ppmv氯化物的水平。已经发现，催化重整氢气还可能含有有 机氯化物化合物，按至多IOppm体积的浓度。已经进一步发现，有机氯化物化合物更难以通 过吸附在常规吸附剂上除去。有机氯化物因此可以更容易地穿过吸附剂床并仍可能在醇生 产工艺中引起问题。此外，活化氧化铝吸附剂也可以将氢气中的HCl的一部分转化成有机 氯化物化合物。活化氧化铝可以与HCl反应形成A1C13。这种AlCl3是用于形成有机氯化 物的催化剂，也是用于使氢气料流中的痕量烯烃聚合成更重质组分(有时称为"绿油") 的催化剂。有机氯化物更难以检测，并且通常不显示在常规氯化物分析方法，例如公知的 Drager 管上。已经发现，碱处理的分子筛，更具体地说，碱处理的沸石不太倾于产生有机氯化物 并且在此种氯化物除去工作中表现好得多，也吸附有机氯化物化合物，同时能够在吸附剂 上达到高达大约20-22wt %的氯化物加载量，基于干燥和无氯化物的基准。优选使用基于碱 处理的沸石，更具体地说当在淤浆中测量时具有至少10，优选11的pH值的沸石的氯化物吸 附剂。这种吸附剂可以包含其它组分例如铝硅酸镁，和粘结剂材料，并且可以呈球体或挤出 物形式。适合的碱性沸石的实例是得自CLS Industrial Purification的产品NB 316，它 含有70-90衬％沸石和氧化钠和10-30%铝硅酸镁并具有体中心立方晶体结构，11的pH值， 10埃的标称孔隙尺寸和630m2/g的表面积。该产品可作为1.6mm直径(1/16")球体或作 为L6mm(l/16〃 )、3·2_(1/8")或4. 8mm(3/16〃 )直径圆柱体获得。吸附剂的沸石可以 具有矿物质来源，或可以是合成的。沸石可以具有一种单晶结构，或是具有不同晶体结构的 沸石的混合物。优选使用八面沸石(具有较大12环孔隙)和Linde沸石A (为较小8环孔 隙)的混合物。吸附剂优选除了沸石之外还包含粘结剂材料，但是可能是无粘结剂的。粘 土是适合的粘结剂材料，例如亚氯酸盐。吸附剂可以自新鲜沸石配制，或可以基于使用适合 的沸石作为催化剂或吸附材料的不同工艺的废副产物，优选在再生(例如通过氧化再生) 后。优选使用具有至少300m2/g，优选至少400m2/g，更优选至少450m2/g，通常488m2/g的大 表面积的吸附剂。更高的表面积也是适合的，例如500m2/g或600m2/g和以上。优选通过用 碱溶液(通常含Na0H、Ca(0H)2、K0H或它们的混合物)处理提高吸附剂的活性和容量。优选仅供给更敏感消耗装置的氢气用碱处理的分子筛处理，以致可以使产生的废 吸附剂的量最小化。到不太敏感消耗装置的催化重整氢气优选可以仅经历常规净化。当活 化氧化铝吸附剂用于这种常规净化时，优选排出氢气以便在活化氧化铝吸附剂上游用碱处 理的分子筛处理，以致使待用该碱处理的分子筛处理的氢气中的有机氯化物的量最小化。 在此对来自催化重整工艺的氢气描述的那些同样适用于来自其它来源的可能含有例如氯 化物的氢气，原因在于氯化物存在于至少一种它们的原料中。邻苯二甲酸酐(PAN)具有大约131°C的熔点并且在环境温度下是固体。因此它可 以在生产工艺中从它的熔融形式转变成固态薄片，并且可以作为薄片被储存、销售和商业 上处理。在这种情况下，通常使PAN薄片熔融，然后将熔融PAN泵送入消耗工艺。PAN经常 以其熔融形式(通常在160°C或以上的温度下)储存，销售，运输和处理。
熔融PAN显示蒸气压，并且设备中的含PAN的蒸气空间因此含有PAN蒸气。在含PAN蒸气的设备项冷却时，PAN可以作为雪状薄片凝固。这可以例如在高架系统中，在工艺 设备和/或储存容器通向大气的出口中，和在源自那里的蒸气云中产生。后一种情况从环 境角度是不合需要的，并且可能引起工业卫生的关注，原因在于PAN经由与皮肤接触或通 过吸入对人类的可能的影响。在设备内，它产生对于设备管线堵塞的关注，这可能导致对储 罐的真空拉力，该真空拉力可能导致罐破裂。已经发现，这些关注可以通过在高架系统和通风管线中的合适位置提供固体缓冲 体积(a solid knock-out volume)来显著地减少，在该固体缓冲体积中，蒸气速度短期突 然下降。效果是蒸气料流中的薄片的一部分(若不是全部)在这种较低蒸气速度下不被进 一步载运并聚集在该缓冲体积的底部。然后可以在合适的时间从该缓冲体积底部回收聚集 的固体并再引入工艺。在大气通风管线中，例如，缓冲体积可以通过"雪盒"，即在通风道 底部的弯管或T形管的较宽片段(piece)提供，该片段在底部体积的一侧上或在T-端之一 上配备有可人工除去的盖子，经由该盖子可以定期移除该薄片。已经发现，这些"雪盒"和固体缓冲体积提供在PAN生产设施，以及作为热液体 的PAN的处理、储存和运输设施中，此外还在PAN消耗处理设施，例如邻苯二甲酸酯生产设 备中是有利的。已经发现，提供此种固体缓冲体积的较佳位置是设备中的其中蒸气是冷却剂的位 置，通常还有产生较低压力的地方。在这些位置，形成并且可以回收的固体的量通常较高。虽然现已完全地描述了本发明，但是本领域技术人员将领会到，在不脱离本发明 的精神和范围的情况下，可以在所要求的宽的参数范围内实施本发明。
权利要求
通过邻二甲苯的催化氧化制造邻苯二甲酸酐的方法，包括在原材料准备步骤中通过将经加热的邻二甲苯液体原料喷入经预热的含氧气体原料中制备邻二甲苯蒸气和含氧气体的混合物，和让该混合物流到包括固定床管状催化反应器的反应段以进行其中形成邻苯二甲酸酐的反应步骤，其特征在于在该混合物的制备和该混合物流到该催化反应器期间将该混合物和工艺设备的与该混合物接触的表面维持处于该混合物中的邻二甲苯的露点以上的温度。
2.根据权利要求1的方法，其中该工艺设备的与该混合物接触的外表面中至少之一是 绝热的以维持该混合物和该工艺设备的与该混合物接触的表面在该混合物中的邻二甲苯 的露点以上。
3.根据权利要求1或2的方法，其中将热提供给该工艺设备的与该混合物接触的外表 面中至少之一。
4.根据上述权利要求中任一项的方法，其中提供设备喷嘴用于将该工艺设备的与该混 合物接触的各元件连接和其中将热提供给该设备喷嘴中至少一个的外表面。
5.根据权利要求3或4的方法，其中通过电伴热和/或蒸汽伴热和/或蒸汽夹套提供热。
6.根据上述权利要求中任一项的方法，其中在制备该混合物之前在预热器中将该邻二 甲苯液体原料预加热。
7.根据上述权利要求中任一项的方法，其中在制备该混合物之前在预热器中将该含氧 气体预加热。
8.根据上述权利要求中任一项的方法，其中该邻二甲苯液体原料穿过的该工艺设备的 外表面中至少之一配备有绝热。
9.根据上述权利要求中任一项的方法，其中用于进行该反应步骤和/或该原材料准备 步骤和/或用于让该混合物从该原材料准备步骤流到该反应步骤的该工艺设备配备有至 少一个与防爆片连接的设备喷嘴并且将绝热毡提供在该防爆片的外表面上。
10.根据权利要求9的方法，其中该防爆片配备有具有泡沫帽的卸荷排气管。
11.根据权利要求9或10的方法，其中将热提供给与防爆片连接的该设备喷嘴中的至 少一个。
12.根据权利要求11的方法，其中通过蒸汽伴热和/或蒸汽夹套将热提供给该设备喷 嘴并且供给该防爆片喷嘴的蒸汽伴热和/或蒸汽夹套的蒸汽压力是至少8barg。
13.根据权利要求12的方法，其中该蒸汽压力是至少12barg。
14.根据权利要求6-13中任一项的方法，其中在制备该混合物之前将该液态邻二甲苯 保留在该工艺设备中持续足够释放静电荷的停留时间。
15.根据权利要求14的方法，其中至少一个喷雾嘴用于该混合物的制备并且该停留时 间是该邻二甲苯从该预热器的入口流到提供混合的一个或多个该喷雾嘴所花费的时间。
16.根据权利要求14的方法，其中该停留时间是该邻二甲苯流过该邻二甲苯预热器所 花费的时间。
17.根据权利要求14的方法，其中该邻二甲苯预热器是多管式换热器并且该停留时间 是该邻二甲苯流过该邻二甲苯预热器的管子所花费的时间。
18.根据权利要求14-17中任一项的方法，其中不使该液体邻二甲苯暴露于能够在该混合物的预加热和制备之间产生静电荷的设备。
19.根据权利要求14-18中任一项的方法，其中该停留时间是至少60秒。
20.根据上述权利要求中任一项的方法，其中该工艺设备的与该邻二甲苯液体和/或 蒸气和/或该含氧气体和/或邻二甲苯蒸气和含氧气体的混合物接触的金属部件(包括管 道和仪器)直接或间接地电接地。
21.根据上述权利要求中任一项的方法，其中在工艺设备组件(包括管道和/或仪器) 之间的至少一个连接法兰组的法兰之间的电势差如下被最小化提供至少一个与该连接法 兰组的法兰中的两个电连接的金属电缆。
22.根据权利要求21的方法，其中将金属板焊接到该法兰中的至少一个上并且将该金 属电缆与螺栓连接到该金属板上的金属夹连接以降低该金属电缆和该法兰之间的电连接 中的电阻。
23.根据上述权利要求中任一项的方法，其中进行原材料段准备步骤的设备包括蒸发 器容器，和其中通过使用至少一个喷雾嘴注射该液体邻二甲苯在该蒸发器容器中制备该邻 二甲苯蒸气和该含氧气体的混合物，该喷雾嘴提供在至少一个伸入该含氧气体料流中的喷管上。
24.根据权利要求23的方法，其中至少一个喷管配备有一系列适合于与该含氧气体料 流的流动方向并行地将该液体邻二甲苯的液滴注入该含氧气体料流中的喷雾嘴。
25.根据上述权利要求中任一项的方法，其中该含氧气体在与该邻二甲苯混合之前穿 过湍流扼流器。
26.根据上述权利要求中任一项的方法，其中该含氧气体是空气并且该混合物含有 44-1 IOg邻二甲苯/Nm3空气。
27.根据权利要求26的方法，其中该混合物含有SO-IlOg邻二甲苯/Nm3空气。
28.根据上述权利要求中任一项的方法，还包括用醇或醇混合物将该邻苯二甲酸酐酯 化而形成邻苯二甲酸酯。
29.根据权利要求28的方法，其中该醇是包含支化烷基链的伯醇。
30.根据权利要求28或29的方法，其中该醇或醇混合物具有平均4-13个碳原子。
31.根据权利要求30的方法，其中该醇或醇混合物具有平均8-10个碳原子。
32.根据权利要求30的方法，其中该醇或醇混合物具有平均大约9个碳原子。
33.根据权利要求28-32中任一项的方法，还包括将该邻苯二甲酸酯氢化而形成1， 2-环己烷二羧酸酯。
34.邻苯二甲酸酐的生产装置，该装置包括包括固定床管状催化反应器的反应段和 包括以下的原材料准备段(i)独立的用于液体和用于气态原材料的原材料输送段，( )原材料混合段，它包括将该液体原材料喷入该气态原材料以形成蒸发的液体和气 体的混合物的系统，和(iii)用于将该蒸发的液体和气体的该混合物输送到该固定床催化反应器的混合物输 送段，(iv)在该原材料准备段和/或在该反应段上的至少一个防爆片，其中该原材料输送段各自包括原材料加热器，和其中该设备喷嘴的外表面是绝热的，该设备喷嘴经提供用来将该原材料准备段和/或该反应段中的工艺设备的各元件连接至 该管状反应器的入口管板并与蒸发的液体和气体的混合物接触。
35.根据权利要求34的装置，其中在该防爆片的外表面上提供绝热毡。
36.根据权利要求35的装置，其中该防爆片配备有包括泡沫帽的卸荷排气管。
37.根据权利要求34-36中任一项的装置，还包括用于加热绝热材料的装置。
38.根据权利要求37的装置，其中该加热装置是电伴热和/或蒸汽伴热和/或蒸汽夹套。
39.根据权利要求34-38中任一项的装置，还包括用于使该装置的管道、仪器和工艺设 备的在使用中与该液体和/或蒸发的液体原材料和/或该含氧气体和/或蒸发的液体和气 体的混合物接触的金属部件直接或间接地电接地的装置。
40.根据权利要求34-39中任一项的装置，包括至少一组两个法兰，该两个法兰用于连 接在使用中与该液体和/或蒸发的液体原材料和/或该含氧气体和/或蒸发的液体和气体 的混合物接触的设备组件和/或管道和/或仪器，和其中使至少一个金属电缆与该连接法 兰组的法兰中的两个电连接。
41.根据权利要求34-40中任一项的装置，包括至少一个伸入该原材料混合段中的喷 管，所述喷管包括至少一个喷雾嘴，该喷雾嘴用于将该液体原材料喷入该气态原材料中以 在该原材料混合段中形成蒸发的液体和气体的混合物。
42.根据权利要求41的装置，包括在该喷雾嘴和该喷管之间的金属密封件。
全文摘要
在采用空气氧化邻二甲苯的邻苯二甲酸酐制备中，通过将系统绝热以避免过冷点而保持邻二甲苯在其露点以上的温度下来提高邻二甲苯加载量，而不会提高爆炸的可能性；此外，该系统可以是电互连和接地的以降低火花引发爆炸或爆燃的风险。
文档编号B01J19/18GK101808974SQ200880108714
公开日2010年8月18日 申请日期2008年9月9日 优先权日2007年9月28日
发明者A·奥斯卡姆, E·克雷茵, N·德蒙克 申请人:埃克森美孚化学专利公司