[发明专利]起动反应器的方法和反应器系统

说明书

本发明涉及一种起动反应器的方法和反应器系统。具体地说，本发明涉及一种用于采用催化气相氧化反应生产(甲基)丙烯酸和/或(甲基)丙烯醛中的反应器的起动方法和反应器系统。

丙烯酸除了以共聚物用于丙烯酸纤维或以乳剂形式用于粘合剂之外，还可用作涂层材料、纤维加工材料、皮革加工材料和建筑材料。从这些有关的应用可知，对其需求正在不断地增加。因此，人们希望能够开发出这样一种方法，它可从低费用原料生产出丙烯酸，可允许扩大生产装置的产量并要对环境污染很小，这种想法业已经得到热情的赞同。丙烯酸通常是采用如丙烯的催化气相氧化反应而制备的。

举例来说，用来制备丙烯酸的催化气相氧化反应，本质上是放热反应。维持这种放热反应在某一恒定温度，通常是通过用泵循环一种热介质，并接着用一种与循环路线相连接的冷却装置冷却所述热介质以冷却反应管而实现的。

然而，在起动这种反应器内催化气相氧化反应的时候，反应器在原料气进料之前，必须要先经预热，为了升温以加速反应。因此，在US3762465中公开了一种称作壳-管式反应器，它配置有另外设置在反应器外部的加热装置，用作在启动时期专门运行的加热装置，上述反应器外部的加热装置在成束反应管的终端部位的邻近位置连接到反应器之上，并可允许复杂的关闭调节装置安装在连接位置。

所述用于这类反应器中的热介质是已知的，如有机热介质、熔盐和熔融金属。尽管有机热介质广泛地被采用，但从热稳定角度考虑，它在升高温度超过350℃时不能安全地使用。因此，一般地，熔盐(通常称作“硝石”)是温度范围在350-550℃之间常用的热介质。

举例来说，这种硝石组合物包括一种含有43％亚硝酸钠、7％硝酸钠和53％硝酸钾的混合物和一种由50％亚硝酸钠和50％硝酸钾组成的混合物。前一种混合物的凝固点为142℃，已经知道，当硝石成分的混合比变化时，硝石凝固点升高，并且，当亚硝酸经分解或氧化转化为硝酸钠时，使用中的硝石凝固点升高。因而，一般地，采用硝石的这种性质作为热介质的反应器，它时常是基于假定这种热介质凝固点为180℃而设计的。

举例来说，在采用催化剂对丙烯进行接触气相氧化反应时，在环境温度下为固态的硝石，会保持熔融状态并能够在反应器内部流畅地循环，这是因为反应温度高于热介质的凝固点，而且反应自身实际上是放热反应。然而，由于反应器在起动的时候，它是处于低于热介质凝固点的温度，所以，反应器温度必须升高直到反应器内的热介质呈现为熔融状态。

图2是一种典型剖面图，用来图示说明用于生产如邻苯二甲酸酐、马来酸酐、丙烯酸和甲基丙烯酸的大型反应设备，以及其中的热介质循环路线。在起动这种用于生产丙烯酸反应设备时的所述热介质的流动，可说明如下。参见图2,101表示一个反应器，102表示一个轴向泵，103表示一个蒸汽发生器，103’表示锅炉进料水，103”表示蒸汽，104和106分别表示一个加热器，105表示一个热介质罐，107表示一个泵。当采用硝石作为所述热介质时，由于硝石在环境温度下呈固态，所以，从反应器中排放硝石以及在反应器使用之后将其贮存在热介质罐中的操作是常用的。对于这种情形起动反应器的方法说明如下。首先，贮存于热介质罐105中的热介质，采用加热器104对其进行加热，并使蒸汽流过，直到其熔化。热介质采用泵107进料到反应器101中，用轴向泵102将其循环到反应器中管道外部的流体中，之后，用电加热器106进动加热以升高其温度。蒸汽发生器103是用来冷却加热至不适当高温度的热介质或在引入原料气之后除去反应热。

在起动反应器期间，如果采用硝石作为热介质，则反应器101自身，可采用如图2所示的电加热器106进行加热，以升高温度，或者采用电加热器以升温的热介质，可按上述方法进料到反应器101中。

当热介质是通过采用加热装置(它简便地部署在反应器的外部，如US3762465中所述)进行循环时，则反应管内部是直到令人完全满意的升高温度才加热的。特别地，在起动催化气相氧化反应期间，热介质循环需要很长时间，反应向通常条件转变需要非常长的时间。

而且，由于热介质其自身密度会随着温度而改变，其总体积也会随着反应速度而变化，所产生的反应热数量也随之成比例发生改变。然而，绝对地，还没有措施可供用来缓和由于热介质密度变化而引起的体积成比例变化。很少有人寻求采用可耐压的设备。