[发明专利]氧化有机化合物的方法和装置

说明书

本发明涉及一种用氧气氧化有机化合物的方法。本发明进一步涉及一种实施该方法的装置。

该方法例如适用于用含氧气体氧化醛以生成其相应的酸。

有机酸的制备例如从WO 99/54274中已知。为此，一种或多种有机液体在液体氧化反应器中用基本纯的氧气或包含至少50％氧气的富含氧的空气氧化。温度保持在目标温度±3℃的范围内。反应后，处理反应混合物。后处理例如通过蒸馏、溶剂萃取、结晶、蒸发、相分离、过滤等进行。为了反应，使用其中反应器中存在导管的环流反应器。在导管和反应器外壁之间的空间中容纳有换热器。借助导管中搅拌器产生反应器中液体的流动。这里所述方法的缺点是尽管借助与第一反应器串联的第二反应器转化率可以增加到至多98％，但反应速率太低以致进一步增加转化率的第三工段在经济上不可行。

用于进行气-液、液-液或气-液-固反应的环流反应器由WO-A 00/30743已知。反应器包括指向下游，设置在反应器上部区域中且经其供入反应物和反应混合物的喷嘴和优选在反应器下部区域中借助泵经其将反应混合物送回外部线路喷嘴中的出口。反应器中设置有基本延伸到反应器整个长度除反应器两端外的同心导管。导管的横截面积为反应器横截面积的1/10至1/2。喷嘴设置在导管上端的上方，优选与它空间相隔导管直径的1/8至1，或以至多数个导管直径的深度浸入导管中。将换热器整合到环空间中。反应器例如用于由丙醛制备丙酸。为此，丙醛用空气氧化。为实现增加转化率据说多个反应器串联。这里所述方法的缺点是甚至在两个反应器串联的情况下，也无法实现醛的基本完全转化。尽管可能会使用第三反应器以实现所需的高转化率，但这样的程序可能在经济上不可行，因为反应器类型的复杂性和相关高额的资金成本。

WO 01/66505公开了通过用氧气或含氧气体氧化相应醛而制备具有4-10个碳原子的脂族羧酸的方法。氧化在温度随工段升高的至少两个工段中在0-100℃的温度范围内进行。温度在每种情况下增加至少5℃。每个反应段提供一个反应器。所述反应器例如为合适的话还包含无规填料的管式反应器，包含无规填料的喷淋塔或泡罩塔。然而，此方法的缺点是反应的大部分热量必须在低于50℃的低温下除去。此外，完全转化不能在此方法可接受的反应时间内实现。例如，由WO 01/66505的实施例1可见，98.2％的转化率直到在6小时以后才实现。

WO 01/46111还公开了氧化有机物的方法，其中将空气、氧气、富氧或含氧空气通入反应体系的液体中。反应在20-100℃的温度和0-3巴的压力下进行。在反应体系中，提供有实现指定量液体混合的方法。为了实现混合，例如可以使用搅拌器、轴向叶轮、涡轮机、注射器、淹没式多孔扩散器、喷射器或表面曝气器。挡板可以安装在反应器中。然而，这里所述方法的缺点还是不能实现转化的基本完全。用纯氧或包含至少50％氧气的气体氧化醛类描述于EP-A 0 792 865中。反应在如US 4,900,480中所述的反应器中进行。此特定反应器可以实现较高的转化率，但以明显更为复杂的反应器为代价。因为需要用惰性气体稀释顶部空间，因此尽管使用纯氧，这些反应器仍具有显著量必须处理的废气。氧化有机化学品的类似方法还描述于EP-A 0 439 013中。

使用泡罩塔或搅拌釜反应器氧化丙醛生成丙酸的方法描述于CN-A 1569798中。此方法实现约99％的高转化率和97.2-98％的选择性，但是尽管使用纯氧作为氧化剂，由CN-A 1 569798的实施例1可见，实现75g/l/h仅中等时空收率。纯氧的使用在反应器出口处当形成易燃相干气相时额外产生相当大的安全问题。

本发明的目的是提供一种具有简单反应器设计且能够得到高时空收率的氧化有机物的方法。另外，应实现有机物的充分完全转化以使下游后处理尽可能简单。例如这可以省去未转化的反应物再循环到反应段中。本发明的另一个目的是提供一种实施该方法的装置。

该目的由一种用氧气氧化至少一种有机物的方法实现，其包括下列步骤：

(a)将至少一种有机物作为液体和含氧气流加入第一反应段中以形成反应混合物，使至少一些氧气与有机化合物反应形成反应产物。

(b)将来自第一反应段的反应混合物加入绝热操作反应段中，其中使未转化的有机物进一步至少部分地反应以得到产物。