氧化烯烃的生产的制作方法

氧化烯烃的生产的制作方法
【专利摘要】本公开包括生产氧化烯烃的系统和方法。两个或更多个反应器包括若干反应管，每个反应管具有限定每个所述管的第一侧的第一表面和限定每个管的第二侧的第二表面。包括用于烯烃催化氧化的催化剂可以位于所述若干反应管的第一侧上。共同的供应管线向每个反应器供应入口物，给所述催化剂提供包含烯烃和氧的混合物。每个反应器的产物出口流接收至少氧化烯烃产物并汇合成单个产物流。冷却剂流体通过所述反应器从所述若干反应管除去热，并流入与所述两个或更多个反应器连接的单个冷却剂鼓中。所述单个冷却剂鼓从每个所述反应器的若干冷却剂流体出口流接收所述冷却剂流体。所述单个冷却剂鼓向每个反应器的若干冷却剂流体入口流供应共同温度的冷却剂流体。
【专利说明】氧化烯烃的生产
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求2011年6月23日提交的美国临时专利申请N0.61/500，428的35U.S.C.§ 119(e)下的权益，所述临时专利申请以其全部内容通过引用并入本文。
【技术领域】
[0003]本公开涉及烃氧化的系统和方法，特别是烯烃氧化的系统和方法。
【背景技术】
[0004]烯烃(例如链烯)是含有通过双键连接的一或多对碳原子的不饱和烃。烯烃以下面的方式之一或二者分类为:(I)环状或无环(脂族)烯烃，在于双键分别位于形成环状(闭环)基团或者开链基团的一部分的碳原子之间，和(2)单烯烃、二烯烃、三烯烃等，在于每个分子的双键数分别是一个、两个、三个或一些其它数。每分子含有两到四个碳原子的烯烃在通常的温度和压力下是气态的；包含五或更多个碳原子的烯烃在通常的温度和压力下通常是液体。当官能团(例如碳-碳双键)断裂(例如裂解)以允许氧分子连接到烯烃上时，发生烯烃的氧化。
[0005]氧化的烯烃用于许多化学工艺中。例如，氧化乙烯在许多大规模化学品生产例如乙二醇、乙二醇醚和乙氧基化物中是重要的原材料。在防冻剂中、聚酯和聚对苯二甲酸乙二醇酯的生产中、液体冷却剂和溶齐?、香水、化妆品、药品、润滑齐?、涂料稀释剂和增塑剂中，可以发现从氧化烯烃环氧乙烷生产的乙二醇和其它衍生物。乙二醇醚是制动液、去污剂、溶剂、漆(lacquer)和涂料(paint)的成分。乙氧基化物是环氧乙烧与高级醇、酸或胺的反应产物。它们用于制造去污剂、表面活性剂、乳化剂和分散剂。
[0006]通过直接氧化 生产氧化烯烃是普遍知道的。所述氧化包括烯烃与氧通过催化剂催化氧化，产生氧化烯烃。通常，所述工艺可以根据氧化剂的来源分成两种工艺——基于空气的工艺和基于氧气的工艺。在第一种中，空气或富氧空气直接进给到所述系统中。在第二种中，来自空气分离装置的高纯度氧气流(例如大于98mol%)用作氧化剂的来源。
[0007]反应容器和氧化烯烃产物通常被冷却，以防止氧化烯烃进一步反应(例如异构化)。未能冷却氧化烯烃产物可以导致进一步反应，其可以造成不想要的副产物。此外，要关注反应容器温度控制，因为烯烃的氧化是高度放热反应，没有适当的温度控制机制可导致“失控(runaway)反应”。通常所述反应容器温度可借助循环通过反应容器的冷却剂、控制助催化剂浓度或二者来控制。

【发明内容】

[0008]本公开的实施方式包括生产氧化烯烃的系统。对于各种实施方式而言，所述系统包括两个或更多个反应器，所述反应器包括若干反应管，每个反应管具有限定每个所述管的第一侧的第一表面和与所述第一表面相反的限定第二侧的第二表面。对于各种实施方式而言，用于烯烃催化氧化的催化剂可以位于所述若干反应管的第一侧上。共同供应管线向所述两个或更多个反应器的每一个供应入口物，以将包含烯烃和氧的混合物提供给催化剂。
[0009]所述两个或更多个反应器的产物出口流接收氧化烯烃产物并汇合成单个产物流。冷却剂流体通过所述两个或更多个反应器以除去所述若干反应管的热，并流入与所述两个或更多个反应器连接的单个冷却剂鼓中。所述单个冷却剂鼓从所述两个或更多个反应器的每个的若干冷却剂流体出口流接收冷却剂流体。所述单个冷却剂鼓向所述两个或更多个反应器的每个的若干冷却剂流体入口流供应共同温度的冷却剂流体，使得所述冷却剂流体通过所述两个或更多个反应器的每一个。
[0010]本公开的实施方式还提供了在所述两个或更多个反应器的每一个的若干反应管的第一侧上的催化剂以基本相等的速率失活。
[0011]本公开的实施方式还包括生产氧化烯烃的方法。对于各种实施方式，所述方法包括从共同供应管线向两个或更多个反应器供应包含烯烃和氧的混合物。所述混合物在所述两个或更多个反应器的每一个中反应，产生每个反应器的氧化烯烃产物流。出自所述两个或更多个反应器的每一个的产物流汇合成包含所述氧化烯烃的单个共同产物流。冷却剂流体通过每个反应器的若干冷却剂流体出口流从每个反应器供应到单个冷却剂鼓。所述单个冷却剂鼓向所述两个或更多个反应器的每个供应共同温度的冷却剂流体，以除去所述混合物反应期间在所述两个或更多个反应器中产生的热。
[0012]本公开的实施方式还提供保持所述两个或更多个反应器的每一个的助催化剂进给浓度在容许水平内。在各种实施方式中，冷却剂流体出口和入口管道设计成提供所述两个或更多个反应器的每一个基本上同等的冷却。
[0013]定义
[0014]在本文中使用时，“烯烃”(例如链烯)是具有碳-碳双键的烃。多于一个分子的烯烃(olefin)本文中被称为“烯烃(olefins)”。烯烃可以在烯烃的混合物中包括多于一个分子的每种烯烃。
[0015]在本文中使用时，“氧化乙烯”(例如，环氧乙烷)在0°C和IOOkPa绝对压力的标准温度和压力(IUPAC)下具有化学式C2H4O15
[0016]在本文中使用时，“间接热交换器”被定义为在一种介质和另一种之间传递热的装置，其中所述介质被固体壁隔开，使得它们不会混合。这样的间接热交换器可以包括但是不限于管壳式换热器、平板式换热器(例如板和框)、错流式热交换器(cross heatexchanger)等。
[0017]在本文中使用时，“族”如本领域所知根据国际纯粹和应用化学联合会(IUPAC)2010年2月19日版本的标准元素周期表来定义。
[0018]在本文中使用时，“失活”是催化活性和/或选择性随时间损失。
[0019]在本文中使用时，“惰性”被定义为在本公开的系统和方法中无反应性的取代基。
[0020]在本文中使用时，“ V ”被定义为摄氏温度。
[0021]在本文中使用时，“Pa”被定义为帕斯卡。一帕斯卡等于lN/m2。
[0022]在本文中使用时，“环境温度”被定义为本公开的工艺运行中所处的环境的温度。使用在本公开的环境温度下的热交换流体不用从中提取热。
[0023]在本文中使用时，“单个冷却剂鼓”被定义为仅有一个如本领域已知的典型构造的冷却剂鼓，用于分离冷却剂流体的蒸汽相与冷却剂流体的液相(例如，所述单个冷却剂鼓的尺寸由总的热负荷确定)。
[0024]在本文中使用时，“不定冠词(a，an)”、“所述”、“若干”、“至少一个”和“一个或多
个”可互换使用。术语“包含”和其变化形式在这些术语出现在说明书和权利要求书中时不具有限制性含义。因此，例如，具有若干反应管的反应器可以解释为所述反应器包括“一个或多个”反应管。
[0025]在本文中使用时，术语“和/或”是指所列出要素的一种、超过一种或全部。
[0026]同样，在本文中，通过端点列举的数值范围包括该范围内包含的所有数值(例如I至 5 包括 1,1.5、2、2.75,3,3.80、4、5 等等)。
【专利附图】

【附图说明】
[0027]图1提供了根据本公开的一个实施方式的生产氧化烯烃产物的工艺的示意图。
[0028]图2提供了根据本公开的一个实施方式的生产氧化烯烃产物的工艺的示意图。
[0029]图3提供了根据本公开的一个实施方式的每个反应器的入口混合物的温度图。
[0030]图4提供了根据本公开的一个实施方式的每个反应器的出口产物的温度图。
[0031]图5提供了根据本公开的一个实施方式的出口冷却剂流体温度图。
[0032]图6提供了具有多个反应器专有冷却剂鼓的系统的出口冷却剂流体温度图。
[0033]图7提供了根据本公开的一个实施方式的出口冷却剂流体压力图。
【具体实施方式】
[0034]本公开的实施方式包括生产氧化烯烃的系统和方法。对于各种实施方式而言，所述系统和方法包括两个或更多个反应器，所述反应器具有若干反应管，每个反应管具有限定每个所述管的第一侧的第一表面和与所述第一表面相反的限定第二侧的第二表面。对于各种实施方式而言，用于烯烃催化氧化的催化剂可以位于所述若干反应管的第一侧上。共同供应管线向每个反应器的入口物供应进给所述催化剂的包含烯烃和氧的混合物。每个反应器的产物出口流接收氧化烯烃产物并汇合成单个产物流。冷却剂流体借助于每个反应器的若干冷却剂流体入口流通过所述反应器，以从所述若干反应管除去热。所述冷却剂流体从每个反应器的若干冷却剂流体出口流流入与所述两个或更多个反应器连接的单个冷却剂鼓中。因此，单个冷却剂鼓接收来自每个反应器的若干冷却剂流体出口流的冷却剂流体。所述单个冷却剂鼓向每个反应器的若干冷却剂流体入口流供应共同温度的冷却剂流体。
[0035]在简化生产氧化烯烃的工艺中，本公开的实施方式允许在生产氧化烯烃产物中使用较少的机械构件。这样的机械构件的例子包括用来运送原材料、冷却剂流体和氧化烯烃产物的机械构件，例如泵，和具有相对于彼此旋转和/或运动的部件的其他构件。因为烯烃氧化反应是放热的，在各个机械构件中可以积聚来自附带反应或计划反应的热。通过减少对这类机械构件的需要，相应减少了在本公开的生产氧化烯烃产物的系统和方法中出现问题的机会。
[0036]另外，本公开的实施方式允许在生产氧化烯烃产物的系统中使用较少的容器和管道。这类容器的例子包括用于反应器冷却剂流体和后冷却器冷却剂补充流体的冷却剂鼓，以及用于冷却氧化烯烃产物和预热混合物供应管线的热交换器。保持氧化烯烃生产系统内的温度控制增加了氧化烯烃产物收率，并且降低了“失控反应”事件的机会。本公开的其他实施方式允许多个反应容器的每一个的催化剂以相同的速率失活。允许所述多个反应器的每一个的催化剂以相同的速率失活提高了所述两个或更多个反应器的催化剂更换的停工可预测性，还通过减少用于更换催化剂需要的停工时间而提高了系统总效率。另外，同时更换所述两个或更多个反应器中的催化剂可减少所述系统中管道、阀和法兰的量，这相应地减少了泄漏和/或排放的机会。
[0037]在下面本公开的详细说明中，参考构成本公开一部分的附图，并且其中通过图解显不了如何可以实施本公开的一种或多种实施方式。这些实施方式被充分地详细描述，使得本领域普通技术人员能够实施本公开的实施方式，并且要理解在不背离本公开范围的情况下可以利用其他实施方式而且可以进行该工艺、化学物质和/或结构的改变。
[0038]本文中的图遵循一种编号规定，其中第一数位对应于绘图号，剩余数位标识图中的元件或构件。不同图之间类似的元件或构件可以使用类似的数位标识。例如，110可以指图1中的参考元件“10”，图2中类似的元件可以称为210。应当理解，在本文中各种实施方式中显示的元件可以被添加、更换和/或除去，从而提供本公开的许多其他实施方式。另夕卜，应当理解，图中提供的元件的比例和相对尺度是用来说明本发明的实施方式，不应该被理解为是限制性意义。
[0039]参考图1，示出了生产氧化烯烃产物的系统100的示意图。关于系统100，两个或更多个反应器 101-1,101-2 包括若干反应管 109-1A、109-1B、109-1N 和 109-2A、109-2B、109-2N，其中N表示N号反应管。所述若干反应管109-1A、109-1B、109-1N和109-2A、109-2B、109-2N各自具有限定每个所述管的第一侧的第一表面和与所述第一表面相反并限定每个所述管的第二侧的第二表面，其中催化剂可以在反应管109-1A、109-1B、109-1N和109-2A、109-2B、109-2N的第一侧上。各种实施方式不限于具有与所述两个或更多个反应器101-1、101-2同样结构的反应器。这类反应器的例子包括但不限于，竖直壳管式、固定床、运输床、流化床、移动床和滴流床反应器。例如，壳管侧反应器可以包括反应管，每个反应管具有限定每个所述管的第一侧的第一表面和与所述第一表面相反并限定每个所述管的第二侧的第二表面。对于各种实施方式而言，所述壳管式反应器中反应管的第一侧可以是反应管的管侧并且第二侧可以是壳侧。如本领域所领会，各种实施方式可以让反应管的第一侧作为所述管的壳侧并且反应管的第二侧可以是管侧。本公开各种实施方式中反应器的其他例子包括折流罐式和塞流式反应器。在各种实施方式中，所述两个或更多个反应器101-1、101-2可以是结构上相同的反应器。结构相同的两个或更多个反应器101-1、101-2的每个的益处包括简化了确定例如助催化剂进料浓度、反应器温度控制、催化剂失活速率和冷却剂负荷要求的工艺计算。在各种实施方式中，所述反应可以在溶剂中在液相中进行。在这样的液相实施方式中，所述溶剂可以放在反应器的壳侧上，而冷却剂可以在管侧上。
[0040]对于各种实施方式而言，选择用于所述两个或更多个反应器的催化剂可以位置相似，使得所述催化剂以基本上同等的速率发生失活。基本同等的速率包括不一定相等但是在彼此相差在一定范围之内的失活率，使得所述两个或更多个反应器的催化剂可以经济地在同一时间更换。每个反应器的催化剂可以在所述若干反应器的每一个中的若干反应管的第一侧上。在各种实施方式中，所述催化剂在所述若干反应管的管侧上(例如其中所述若干反应管的第一侧是管侧)。本公开的其它实施方式可以包括在所述若干反应管的壳侧上的催化剂(例如其中所述若干反应管的第一侧是壳侧)。对于各种实施方式而言，可以使用均相或多相催化剂。多相催化剂的例子包含在载体例如氧化铝、二氧化硅、硅酸铝、二氧化钛、氧化镁和/或碳上含有活性组分，例如含镍、锰、钥和/或钒的络合物或盐。均相氧化催化剂的例子包括但不限于通常的络合物或盐。
[0041]对于各种实施方式而言，用于催化氧化的催化剂可以是lb、lib、Illb、IVb, Vb、VIb、Vllb、Ilia、IVa、Na、Via、VIII族和/或镧系元素的元素，例如以不同组合和比率的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组合和比率的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。在各种实施方式中，催化剂载体包括但不限于刚玉(alumdum) U-氧化招)、玻璃棉、石英、金刚砂和离子交换沸石。载体的物理和化学性质可以决定最终催化剂的性能。因此，应该根据期望的催化剂性能特性来选择载体。
[0042]对于各种实施方式而言，所述工艺可以在不存在或存在助催化剂下进行。助催化剂可以提高催化剂的活性和选择性，并改善催化剂的长期稳定性。在本公开的各种实施方式中，助催化剂可以是醛如乙醛、或碱性添加剂如Ia和Ib族氢氧化物例如氢氧化钠或氢氧化镁之一。在各种例子中，助催化剂可以进给到所述两个或更多个反应器101-1、101-2，并可以包括含氯化合物和/或NOx (例如一氧化氮)。当提供为催化剂本身的组分时，助催化剂金属的总量基于所述催化剂的总重量可以大于0.01重量％。助催化剂金属的总量，基于催化剂的总重量，通常小于I重量％。在各种实施方式中，还可以进给气相抑制剂以抑制所述烯烃不期望的氧化(例如成为二氧化碳和水)。这样的抑制剂的例子包括但不限于烷基卤化物、芳烃、胺和有机金属化合物。
[0043]对于各种实施方式而言，所述两个或更多个反应器101-1、101-2每个具有入口物104、106，它们向所述催化剂供应包含烯烃和氧的混合物。在各种实施方式中，入口物104、106可以源自共同供应管线102。
[0044]对于各种实施方式而言，可以使用烯烃或其混合物。在各种实施方式中，可以使用含有最高50重量％饱和化合物的烯烃原料。在本公开的实施方式中，所述烯烃是乙烯。可以使用单烯烃和含有两个或更多个烯键的化合物，例如二烯。所述烯烃可以是脂族或脂环族的。所述烯烃可以是只含碳和氢原子的简单烃；或者，所述烯烃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卤化物、醚、酯、醇或芳族部分，优选氯、Ch2-醚、酯、或醇部分或C6_12-芳族部分。烯烃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，和类似地，甲基戊烯、乙基丁烯、庚烯、甲基己烯、乙基戊烯、丙基丁烯、辛烯的各种异构体，包括1-辛烯，及其他更高级类似烯烃。本公开的其他烯烃包括但不限于，丁二烯、环戊二烯、二环戊二烯、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。所述烯烃可以是未取代或取代的C2_12_烯烃，更优选未取代或取代的C2,-烯烃。
[0045]对于各种实施方式而言，单个冷却剂鼓105向所述两个或更多个反应器101-1、101-2的每个的冷却剂流体入口流118、120供应共同温度的冷却剂流体。图1示出每个反应器只有一个冷却剂流体入口流。然而，其它实施方式可以每个反应器包括多于一个冷却剂流体入口流。所述冷却剂流体通过所述两个或更多个反应器101-1、101-2的每一个，并从所述若干反应管109-1A、109-1B、109-1N和109-2A、109-2B、109-2N除去因氧化反应产生的热。所述冷却剂流体从所述两个或更多个反应器101-1、101-2每一个的冷却剂流体出口流114、116流入所述单个冷却剂鼓105。图1示出每个反应器只有一个冷却剂流体出口流。然而，其它实施方式可以每个反应器包括多于一个冷却剂流体出口流。在各种实施方式中，冷却剂流体是水溶液。在各种实施方式中，所述单个冷却剂鼓105可以是本领域已知的蒸汽鼓。所述单个冷却剂鼓是所述烯烃氧化系统的所述两个或更多个反应器的冷却系统。本领域已知的使用多个反应器的烯烃氧化系统使用多个冷却剂鼓。在本公开中，对于所述两个或更多个反应器有一个必须操控所述两个或更多个反应器冷却的单个冷却剂鼓。因此，与多个反应器具有多个冷却剂鼓的系统的个体冷却剂鼓的冷却负荷相比，本公开的所述单个冷却剂鼓的冷却负荷增加。因此，本公开的实施方式可以降低去往所述单个冷却剂鼓的入口上的压力(例如应力负荷)，并通过让所述入口物流入所述单个冷却剂鼓的相反端而将负荷(例如应力负荷)更均匀地分配在所述单个冷却剂鼓上。
[0046]参考图2，示出了生产氧化烯烃产物的系统200的示意图。对于系统200来说，两个或更多个反应器201-1、201-2包含若干反应管209-1Α、209-1Β、209-1Ν和209_2A、209_2B、209-2N，其中N表示N号反应管，所述反应管含有用于烯烃催化氧化的催化剂。
[0047]对于各种实施方式而言，所述两个或更多个反应器201-1、201_2每个具有入口物204、206，它们向所述催化剂供应包含烯烃和氧的混合物。在各种实施方式中，入口物204、206可以来自共同供应管线202。共同供应管线202在各种实施方式中可以通过错流式换热器207预热。根据本公开，所述错流式换热器207可用于从共同的氧化烯烃产物流212除去热，所述产物流212由所述两个或更多个反应器201-1、201-2每一个的氧化烯烃产物出口物208、210组成。所述两个或更多个反应器的氧化烯烃产物出口可含有入口流的未反应的组分。从所述共同的氧化烯烃产物流212除去的热可用于预热包含含有烯烃和氧的混合物的共同供应管线234，成为共同供应管线202。流236含有所述两个或更多个反应器的冷却氧化烯烃产物并可以被送去本领域已知的进一步加工。
[0048]对于各种实施方式而言，单个冷却剂鼓205向所述两个或更多个反应器201-1、201-2每个的冷却剂流体入口流218、220供应共同温度的冷却剂流体。图2示出每个反应器只有一个冷却剂流体入口流。然而，其它实施方式可以每个反应器包括多于一个冷却剂流体入口流。所述冷却剂流体通过所述两个或更多个反应器201-1、201-2的每一个，并从所述若干反应管209-1Α、209-1Β、209-1Ν和209-2A、209-2B、209_2N除去热。所述冷却剂流体从所述两个或更多个反应器201-1、201-2每一个的冷却剂流体出口流214、216流入所述单个冷却剂鼓205。图2示出每个反应器只有一个冷却剂流体出口流。然而，其它实施方式可以每个反应器包括多于一个冷却剂流体出口流。本公开实施方式中的冷却剂鼓可以具有去往蒸汽汇集器(header)的出口流238、连续/间断的泄料出口 240、以及本领域普遍的来自起始出口物的冷凝物242。
[0049]对于各种实施方式而言，所述两个或更多个反应器201-1、201_2的每一个的冷却剂流体出口流214、216通过所述单个冷却剂鼓205相反端的入口流入单个冷却剂鼓205。在所述各种实施方式中，所述两个或更多个反应器201-1、201-2每一个的冷却剂流体出口蒸汽214、216和冷却剂入口流218、220彼此交叉，以为所述单个冷却剂鼓205处容器口上的流体流动和负荷力提供应力消除。通过降低容器口上的管道应力和负荷力，相应减少了泄漏和/或排放的机会，以及减少了管道材料疲劳的可能性，还减少了停工时间和增加了产量。
[0050]对于各种实施方式而言，所述两个或更多个反应器201-1、201_2的每一个冷却剂流体出口流214、216和冷却剂入口流218、220要使得为所述两个或更多个反应器201-1、201-2提供基本上同等的冷却。基本上同等的冷却包括冷却负荷不一定相等但相互相差在一定范围之内，使得所述两个或更多个反应器的温度可以保持在共同的温度下。在本公开的实施方式中，所述反应器冷却剂流体管道可以针对具有两个或更多个结构相同的反应器的系统、具有两个或更多个不同反应器的系统及其组合而设计。
[0051]对于各种实施方式而言，所述单个冷却剂鼓205提供足够的冷却剂容量以在跨越所述两个或更多个反应器201-1、201-2每一个的所述若干反应管209-1Α、209-1Β、209-1Ν和209-2A、209-2B、209-2N中包含的催化剂上保持共同的温度。根据本公开，跨越每一个反应器的催化剂的共同温度允许所述催化剂更均匀失活，并可有助于减少失控反应的机会。
[0052]对于各种实施方式而言，所述两个或更多个反应器201-1、201_2每一个的所述若干反应管209-1A、209-1B、209-1N和209-2A、209-2B、209-2N中包含的催化剂以基本等同的速率失活。因为所述两个或更多个反应器中的催化剂以基本等同的速率失活，所以由于许多经济因素(例如用新鲜催化剂装料的性能改善对比新鲜催化剂装料的成本)将需要更换所述两个或更多个反应器的催化剂的时点可以在共同的时间。根据本公开，将减少必须更换所述多个反应器的失活催化剂的停工时间，并因此可提高系统总效率。
[0053]在各种实施方式中，所述两个或更多个反应器201-1、201_2每一个的助催化剂进给浓度可以保持在容许水平内。根据本公开，助催化剂进给浓度可以保持在使得期望的氧化烯烃产物的总收率可以增加的浓度下。
[0054]对于各种实施方式而言，后冷却器203-1、203_2可以与所述两个或更多个反应器201-1,201-2的每一个连接，以预热冷却剂补充供应。在各种实施方式中，所述冷却剂补充供应可以是锅炉给水(BFW)供应。根据本公开，所述冷却剂补充供应来自共同的冷却剂补充供应管线222。所述共同的冷却剂补充供应管线222可以分成后冷却器203-1、203-2的冷却剂补充供应入口 224、226。如图2所示，每一个后冷却器203-1、203-2的预热冷却剂补充出口物228、230可以汇合以形成进给到所述单个冷却剂鼓205的预热冷却剂补充出口物232。
[0055]在各种实施方式中，每个后冷却器203-1、203_2的预热冷却剂补充出口物228、230可以进给到总的后冷却器专用冷却剂鼓。这样的实施方式可以减轻所述单个冷却剂鼓205的总体冷却负荷。根据本公开，每个后冷却器203-1、203-2的每个预热冷却剂补充出口物228、230可以进给到每个后冷却器的后冷却器专用冷却剂鼓。本公开的实施方式还考虑了每个后冷却器有多个后冷却器专用冷却剂鼓，对于所述两个或更多个反应器每一个的氧化烯烃产物出口物用单个错流式换热器。
[0056]对于本公开的各种实施方式而言，所述反应可以在溶剂中在液相内进行。在本文中使用时，用于反应中的烯烃重量百分比要考虑到使用的溶剂。然而，在本公开的各种实施方式中，溶剂不是必需的。可用于液相系统和生产烯烃氧化物的方法中的溶剂是本领域已知的，例如烃、芳烃、酮或酯，例如完全酯化的多酰基酯。溶剂的例子包括但不限于卤代苯、单卤代苯、二卤代苯。各种实施方式中的溶剂的其它例子包括但不限于一溴苯、氯苯、邻-或间-二氯苯、邻-、间-或对-二溴苯、邻-、间-或对-溴氯苯、邻-、间-或对-二氯苯。其它合适的溶剂是聚醚、聚酯、聚醇或卤代、优选氯代脂族醇，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]对于各种实施方式而言，生产氧化烯烃的方法可以包括从共同的供应管线向两个或更多个反应器供应包含烯烃和氧的混合物。所述共同的供应管线可以含有如本文所述的烯烃。所述方法中烯烃的量可以在宽范围内变动，只要产生相应的氧化烯烃即可。烯烃的量取决于具体的工艺特征，包括例如反应器的设计、具体的烯烃、以及经济和安全考虑。本领域技术人员将领会，如何针对具体的工艺特征确定合适的烯烃浓度范围。例如，以摩尔为基准，可以使用相对于氧过量的烯烃。这种过量的烯烃提高了对烯烃氧化物的选择性，并降低了对燃烧产物的选择性(例如二氧化碳)。基于烯烃、氧和溶剂的总摩尔数，所述烯烃的量可大于I摩尔％。基于烯烃、氧和溶剂的总摩尔数，所述烯烃的量可小于99摩尔％。
[0058]对于各种实施方式而言，所述烯烃与氧、例如基本纯的分子氧、或含氧气体例如空气或用氮气或二氧化碳稀释的氧气接触。在烯烃与含氧气体接触的实施方式中，所述气体中的氧浓度可从15至60体积％。在各种实施方式中,其它氧来源可包括臭氧和氮氧化物，例如氧化亚氮。还可以使用空气、分子氧或用二氧化碳稀释的氧气。所述共同供应管线中的氧量可在宽范围内变动，只要所述量足以生产期望的烯烃氧化物即可。共同供应管线中氧量的考虑包括但不限于，安全考虑(例如避免在较高氧量下的易燃组合物)。在各种实施方式中，每摩尔烯烃的氧的摩尔数小于I。例如，基于烯烃、氧和溶剂的总摩尔数，氧的量可在0.01摩尔％和10摩尔％之间。
[0059]对于各种实施方式而言，所述混合物在所述两个或更多个反应器的每一个中反应，产生包含所述氧化烯烃的产物流。在各种实施方式中，本公开的方法可在100°C至300°C的温度下进行。在各种实施方式中，所述多个反应器的压力可为0.1至lOMPa。在所述两个或更多个反应器每一个中的停留时间通常是0.5秒至1800秒(30分钟)。
[0060]对于各种实施方式而言，出自所述两个或更多个反应器的每一个的产物流汇合成氧化烯烃的单个共同产物流。在本公开的各种实施方式中，所述单个共同产物流可进入错流式换热器，以用烯烃和氧的共同混合物供应从所述产物除去热。
[0061]对于各种实施方式而言，冷却剂流体从单个冷却剂鼓通过所述两个或更多个反应器每一个的冷却剂流体入口流以共同的温度供应给所述两个或更多个反应器。出自所述两个或更多个反应器每一个的冷却剂流体通过所述两个或更多个反应器每一个的冷却剂流体出口流供应给所述单个冷却剂鼓。在本公开的各种实施方式中，所述单个冷却剂鼓可通过每一个后冷却器的预热冷却剂补充出口连接到所述两个或更多个反应器每一个的后冷却器。本公开的实施方式还考虑了与所述两个或更多个反应器的每个后冷却器的预热冷却剂补充出口相连接的后冷却器专用冷却剂鼓。
[0062]实施例
[0063]以下实施例进一步详细说明了本公开，但是不应被视为限制本公开的范围。下面的预言性实施例根据但不限于例如图2的系统，说明了生产氧化烯烃的系统的温度或压力
测量结果。
[0064]下面实施例的每一个和相应的图，绘出了针对单一线(unity line)的理想化测量结果。单一线表示所述系统的温度和/或压力的“完美控制”。如本领域人员可领会的，这种情况在实际情况中是不可能的。因此，实施例部分表明温度和/或压力读数是本公开描述的理想系统中预期的，以进一步描绘本公开与现有解决方案之间的区别。
[0065]实施例1-图3
[0066]图3是包含烯烃和氧并供应给两个反应器Rxl和Rx2的混合物(例如，图2，供应给反应器201-1的流204和供应给反应器201-2的流206)的温度的代表性图。相同值的温度读数通过彼此重叠的点表示。这样的理想状况通过斜率为I的虚线表示，也称为单一线。如图3所示，包含烯烃和氧的混合物在每个反应器入口物处的温度读数预测基本相同(例如，温度读数紧跟所述单一线)。如本文所述，每个反应器的入口物的温度读数基本相同是用于所述两个反应器的一个冷却剂鼓和单个错流式换热器的可控性提高的直接结果。
[0067]实施例2-图4
[0068]图4是所述两个反应器Rxl和Rx2的包含氧化烯烃的出口产物(例如，图2，出自反应器201-1的流208和出自反应器201-2的流210)的温度的代表性图。如图4所示，预测每个反应器Rxl和Rx2的产物出口流的温度测量结果基本相同。因此，所述温度测量结果与所述单一线相似。如本文所述，每个反应器的产物出口流的温度读数基本相同是用于所述两个反应器的一个冷却剂鼓和单个错流式换热器的可控性提高的直接结果。
[0069]实施例3 -图5
[0070]图5是反应器Rxl和Rx2每个的冷却剂流体出口物(例如，图2，出自反应器201-1的流214和出自反应器201-2的流216)的温度的代表性图。每个反应器的相同值温度指示将产生斜率为I的线，亦称图5上虚线指示的单一线。如图5所示，预测每个反应器的冷却剂流体出口流的温度测量结果基本上相等。出自所述两个反应器的冷却剂流体出口流温度的准确性质的预测表示，与先前的方法(例如图6)相比，冷却剂温度控制的改善。
[0071]比较例A-图6
[0072]图6是其中三个(3)反应器各自具有反应器专用冷却剂鼓的氧化烯烃生产系统的代表性图。图6绘出了各反应器的冷却剂流体出口物温度，其中Rxl的温度沿着X轴绘制，Rx2和Rx3的温度在y轴上绘制。每个反应器的相同值温度读数将产生斜率为I的线，亦称图6上虚线指示的单一线。该虚线是相等温度线，其中如果所有三个反应器Rxl、Rx2和Rx3如本文所述共享共同的蒸汽鼓，则预测所有三个反应器的温度直接落在这条虚线上。
[0073]如图6所示，因为预测Rx2或Rx3冷却剂出口物温度均不落在所述单一线上，预测Rxl、Rx2和Rx3的各冷却剂出口物的温度是不同的。这种变化的潜在原因除了缺乏单个蒸汽鼓之外，还可能是可变的催化剂性能。与本公开(例如图5)相比，图6说明了每个反应器具有反应器专用冷却剂鼓的生产氧化烯烃的系统，其显示出冷却剂出口物温度中更大的变化(例如不精确)。
[0074]实施例4 -图7
[0075]图7是反应器Rxl和Rx2每个的冷却剂流体出口物(例如，图2，出自反应器201-1的流214和出自反应器201-2的流216)的压力的代表性图。每个反应器的相同值压力读数将产生斜率为I的线，亦称图7上虚线指示的单一线。如图7所示，预测每个反应器的冷却剂流体出口流的压力读数基本上相等，因为它们接近落在所述单一线上。
【权利要求】
1.用于生产氧化烯烃的系统，所述系统包括: 两个或更多个反应器，所述两个或更多个反应器的每一个包括若干反应管，每个反应管包括限定所述若干反应管每一个的第一侧的第一表面和与所述第一表面相反并限定第二侧的第二表面； 在所述若干反应管的第一侧上用于烯烃催化氧化的催化剂； 所述两个或更多个反应器每一个的入口，其向所述催化剂供应包含烯烃和氧的混合物，其中共同供应管线向所述两个或更多个反应器的每个入口供应所述混合物； 所述两个或更多个反应器每一个的产物出口，其接收包含所述氧化烯烃的产物流，其中每个产物出口接至包含所述氧化烯烃的单个共同产物流；和 与所述两个或更多个反应器连接的单个冷却剂鼓，其中通过所述两个或更多个反应器的冷却剂流体从所述若干反应管除去热并从所述两个或更多个反应器每一个的若干冷却剂流体出口流流入所述单个冷却剂鼓中，并且所述单个冷却剂鼓向所述两个或更多个反应器每一个的若干冷却剂流体入口流供应共同温度的冷却剂流体。
2.权利要求1的系统，其中所述系统包含单个错流式换热器，其从所述单个共同产物流中的若干组分除去热。
3.前述权利要求任一项的系统，其中所述两个或更多个反应器每一个的所述若干冷却剂流体出口流通过在所述单个冷却剂鼓的相反端上的入口而流入所述单个冷却剂鼓。
4.前述权利要求任一项的系统，其中往返于所述两个或更多个反应器每一个的冷却剂流体出口和入口流的管道彼 此交叉，以为所述单个冷却剂鼓处容器口上的流体流动和负荷力提供应力消除。
5.前述权利要求任一项的系统，其中后冷却器与所述两个或更多个反应器每一个连接以预热冷却剂补充供应。
6.前述权利要求任一项的系统，其中所述两个或更多个反应器每一个的若干反应管中包含的催化剂以基本等同的速率失活。
7.前述权利要求任一项的系统，其中在跨越所述若干反应器每一个的所述若干反应管中包含的催化剂上保持共同的冷却剂流体温度。
8.权利要求1的系统，其中所述冷却剂流体出口和入口流提供所述两个或更多个反应器每一个的基本相等的冷却。
9.用于生产氧化烯烃的方法，所述方法包括: 从共同的供应管线向两个或更多个反应器供应包含烯烃和氧的混合物； 所述混合物在所述两个或更多个反应器的每一个中反应，产生包含氧化烯烃的产物流； 出自所述两个或更多个反应器每一个的产物流汇合成包含所述氧化烯烃的单个共同产物流； 通过所述两个或更多个反应器每一个的若干冷却剂流体出口流将冷却剂流体从所述两个或更多个反应器的每一个供应到单个冷却剂鼓；和 从所述单个冷却剂鼓向所述两个或更多个反应器的每一个供应共同温度的冷却剂流体，以除去所述混合物反应期间在所述两个或更多个反应器中产生的热。
10.权利要求9的方法，其还包括用单个错流式换热器从所述单个共同产物流中的若干组分除去热。
11.权利要求9和10任一项的方法，其中所述两个或更多个反应器包括若干反应管，所述反应管包括第一侧和第二侧以及用于在所述若干反应管的第一侧上进行烯烃催化氧化的催化剂，并且以使得所述若干反应器每一个的若干反应管中的催化剂以共同的速率失活的速度来发生所述混合物的反应。
12.权利要求11的方法，其中所述方法包括在跨越所述若干反应器每一个的所述若干反应管中包含的催化剂上保持共同的冷却剂流体温度。
13.权利要求9、10和11任一项的方法，其中所述方法包括保持所述两个或更多个反应器每一个的助催化剂进给浓度在容许水平内。
14.权利要求9、10和11任一项的方法，其中所述方法包括: 用与所述两个或更多个反应 器的每一个连接的后冷却器预热冷却剂补充供应；和 向所述单个冷却剂鼓进给每个后冷却器的预热的冷却剂补充出口物。
【文档编号】B01J19/00GK103619459SQ201280030931
【公开日】2014年3月5日 申请日期:2012年6月22日 优先权日:2011年6月23日
【发明者】K·E·纽曼, B·B·奥斯本, J·F·肖尔 申请人:陶氏技术投资有限责任公司