专利名称：用于甲醇胺化反应的反应器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种用于甲醇胺化反应的反应器。
甲醇胺化反应生成甲胺。甲胺是医药、农药、溶剂、染料、树脂、橡胶和炸药的原料，还可用作染料助剂、催化剂、阻聚剂和抗氧剂，用途十分广泛。
工业上通常是在氧化铝、氧化硅—氧化铝之类的硅铝催化剂存在下，将甲醇与氨连续反应来制造甲胺。反应一般是在高压和300～500℃温度范围内，在气相中进行。反应产物一甲胺、二甲胺和三甲胺分布接近热力学平衡组成，三甲胺含量最高，一甲胺和二甲胺较低，这类催化剂一般称为平衡型催化剂。由于二甲胺在工业上广泛用作化学中间体，因此，甲醇胺化反应的最主要目的产物是二甲胺。为提高二甲胺产量、降低三甲胺产量，工业上通常采用将多余的三甲胺进行循环、调整原料氮/碳比和应用改进的催化剂。
八十年代中期，工业上出现了使用沸石催化剂生产甲胺的方法。甲醇与氨通过丝光沸石之类的沸石催化剂制造甲胺，反应产物一甲胺、二甲胺、三甲胺分布远离热力学平衡值，能高选择性地生成二甲胺，大大降低了三甲胺的生成，此类催化剂称为非平衡型催化剂。但此类非平衡型催化剂存在的最大缺陷是三甲胺不能通过热力学平衡循环转变成二甲胺，只能到下一工序去加以分离，作为目的产物使用。从某种意义上说，这种方法大大限制了二甲胺总的生产量，有关此方面的技术有较多的文献提及。在下列段落中，概述一下与本发明的领域相关的代表性的非平衡型催化剂方面文献。
美国专利4082805中，Kaeding公开了将ZSM-5、ZSM-11或ZSM-21沸石催化剂用于氨与C1～C5醇进行反应制造胺的方法。
在美国专利4254061中，Weiget公开了一种用Li、Na、K、Ca、Sr、Ba、Ce、Cr改性的丝光沸石，镁碱沸石，毛沸石矿石，斜发沸石矿石催化剂，甲醇与氨反应以提高一甲胺产率的甲胺制造方法。
在日本特许公报平2-2876中介绍，碱金属Na、K并经水蒸汽处理改性的天然H型丝光沸石或合成H型丝光沸石为催化剂，进行甲醇与氨胺化反应能优先生成二甲胺和一甲胺。
日本特许公报平2-16743中，公开了一种添加碱金属Na、K、Li改性的天然丝光沸石或合成丝光沸石选择合成二甲胺的方法。
在美国专利4398041中，公开了一种将C1～C4醇与氨转化为非热力学平衡分布的伯、仲和叔烷基胺的方法。这种方法使用二个反应器，第一反应器装填择形结晶硅铝酸盐非平衡型催化剂，能选择性生成一个烷基取代和二个烷基取代的脂肪胺；第二反应器装有平衡型催化剂，第一反应器流出物一部分送往分离工段，一部分通过第二反应器然后送往分离工段，在分离工段合并的第一反应器一部分馏出物和第二反应器流出物中伯、仲、叔胺的分布为非平衡组成。
日东化学公司二甲胺选择合成工艺也是使用二个反应器。第一反应器装填“择形”酸处理的天然丝光沸石催化剂，反应生成比例较高的是二甲胺，但仍有多余的一甲胺和三甲胺。多余的一甲胺和三甲胺通过装填平衡型催化剂(例如SiO2-Al2O3)的第二反应器而部分地转化成二甲胺。
由上所述，以非平衡型催化剂为基础的二甲胺选择合成工艺需要两个反应器，对于原有的采用平衡型催化剂的甲胺生产装置而言，一方面要增加设备，另外亦增加了操作的复杂性。另外上述文献的固定床反应器由于反应原料气直接从反应器顶部通入，造成反应气体分布不均匀，副反应大，甲胺单收低，反应器操作不稳定等问题。
本实用新型的目的是为了克服以往技术中反应器内部气体分布不均匀，引起副反应大，甲胺单收低，反应器操作不稳定等问题，提供一种用于甲醇胺化反应的反应器。使用该反应器具有能使反应原料气在反应器中分布均匀，从而减少副反应，提高甲胺单收，反应器操作稳定的特点。
本实用新型的目的是通过以下的技术方案来实现的一种用于甲醇胺化反应的反应器，包括壳体1、进料口3和出料口4，在壳体1内设有填料层2-1和填料层2-2，在填料层2-1和填料层2-2之间设置有催化剂筐5，填料层2-2位于壳体1的底部。在进料口3之下，填料层2-1上方设置有一个气体分布器6。气体分布器6由上筒体10-1和下筒体10-2组成，中间有支撑物7连接固定，上下筒体之间留有间距9，下筒体10-2上开有小孔8。
上述技术方案中上下筒体之间的间距9为10～80毫米为佳。下筒体10-2上开有的小孔8的孔径为5～35毫米，开孔率为5～65％；下筒体10-2的高度11为30～150毫米较佳。
甲醇胺化是在高温、高空速条件下进行的反应。本实用新型通过在反应器顶部进料口设置一个气体分布器，使得通过催化剂床层的反应原料气达到了均匀分布，从而使催化剂床层轴向截面的反应温度趋于一致，从而减少了副反应的发生，提高了目的产物甲胺的单程收率，另外由于反应原料气在反应器内均匀分布，使得反应器的压降、温度、压力等能保持稳定，从而保证了反应器操作的稳定性，取得了较好的效果。
图1为甲醇胺化反应的反应器。
图2为甲醇胺化反应器中的气体分布器。
在
图1和图2中，甲醇和氨气的反应原料混合气经反应器进料口3后进入气体分布器6。该分布器6分上筒体10-1和下筒体10-2，中间由一支撑物7连接固定，在上下两筒体之间留有间距9，其长度为10～80毫米，在下筒体10-2上开有小孔8，小孔的孔径为5～35毫米，开孔率为5～65％，另外下筒体10-2的高度11为30～150毫米。反应原料混合气从气体分布器6的小孔8和上下筒体的间距9中喷出，均匀地向下流动。先经填料层2-1进行气体再分布后直接进入催化剂床层5。通过在催化剂床层上充分反应后，通过起支撑作用的填料层2-2，从反应器出料口4出料。在该反应器中反应器顶部气体分布器使原料气能均匀分布，从而避免了引起局部过热问题。填料层2-1对原料气起到了再分布及缓冲作用，填料层2-2对催化剂床层起支撑作用。
下面通过实施例对本实用新型作进一步的阐述。实施例1用丝光沸石催化剂装填于直径为800毫米的工业用轴向固定床绝热反应器中，反应温度428℃，反应压力3.0MPa，重量空速WHSV为3.0小时-1，进反应器原料氮/碳摩尔比为1.95。反应器顶部设置有一个上述气体分布器，分布器的上下筒体之间的间距为40毫米，下筒体开孔率为30％，开孔的孔径为25毫米，下筒体高度为70毫米。装置运转15天后，甲胺单收为97.0％，甲胺选择性为99.9％，装置产量达12000吨/年。比较例1同实施例1的各步骤及条件反应，只是改变反应器直径为600毫米，反应器内不设置气体分布器，其结果为甲胺单收为94.5％，甲胺选择性为98.5％，装置产量为5000吨/年。比较例2同比较例1的各步骤及条件反应，只是改变反应器直径为800毫米，其反应结果为甲胺单收为94.7％，甲胺选择性为98.9％，装置产量为11000吨/年。
权利要求1.一种用于甲醇胺化反应的反应器，包括壳体[1]、进料口[3]和出料口[4]，在壳体[1]内设有填料层[2-1]和填料层[2-2]，在填料层[2-1]和填料层[2-2]之间设置有催化剂筐[5]，填料层[2-2]位于壳体[1]的底部，其特征在于在进料口[3]之下，填料层[2-1]上方设置有一个气体分布器[6]，气体分布器[6]由上筒体[10-1]和下筒体[10-2]组成，中间有支撑物[7]连接固定，上下筒体之间留有间距[9]，下筒体[10-2]上开有小孔[8]。
2.根据权利要求1所述用于甲醇胺化反应的反应器，其特征在于上下筒体之间的间距[9]为10～80毫米。
3.根据权利要求1所述用于甲醇胺化反应的反应器，其特征在于下筒体[10-2]上开有的小孔[8]的孔径为5～35毫米，其开孔率为5～65％。
4.根据权利要求1所述用于甲醇胺化反应的反应器，其特征在于下筒体[10-2]的高度[11]为30～150毫米。
专利摘要本实用新型涉及一种用于甲醇胺化反应的反应器,主要解决以往反应器存在原料气在催化剂床层中分布不均匀,造成催化剂床层局部过热,副反应大,甲胺单收低,操作不稳定的问题,通过在反应器顶部安置一个气体分布器,催化剂床层上层及下面均放置填料层的方法,圆满解决了这些问题,可用于工业生产之中。
文档编号C07C209/00GK2393877SQ9922765
公开日2000年8月30日 申请日期1999年6月24日 优先权日1999年6月24日
发明者言敏达, 刘文杰, 邵百祥, 程文才, 张辉, 朱冬茂, 沈伟 申请人:中国石油化工集团公司, 中国石油化工集团公司上海石油化工研究院