[发明专利]生产氯化和/或氟化丙烯和高级烯烃的绝热活塞流反应器及方法

说明书

领域

本发明涉及活塞流反应器，所述活塞流反应器能够绝热操作并适合于进行连续、气相、自由基反应以生产氯化和/或氟化丙烯和高级烯烃。本发明还提供了结合该活塞流反应器的方法。

背景

管式反应器在大量大宗化学品的生产中是普遍存在的，尤其是在其中连续操作是适宜的或需要的方法中。管式反应器中理想的流动条件是‘活塞流’，并且在这些理想的条件下，在反应器中的停留时间对于流的所有组元都是相同的，并且存在典型地横过反应器的半径的均匀速度剖面。产物混合也理想地被限制于相同龄期的材料，即混合仅在径向出现。换言之，当活塞流动通过反应器时，活塞组分在径向完全混合，而不存在轴向上的混合。

虽然在实践中不存在理想的活塞流，保持合理良好的活塞流(以至于流动剖面十分类似于活塞流速度剖面)通过管式反应器提供显著有益。作为其中之一，活塞流相比非活塞流在反应的和未反应的材料之间提供更好的分离。这对于反应速率受反应物浓度影响的方法是适宜的。并且，良好的活塞流允许精确控制停留时间，这在转化率和/或选择性对于停留时间敏感的方法中可以是关键的。

很多因素可以影响使活塞流条件接近于理想的能力。例如，轴向上的显著混合可以降低活塞流的品质，如器壁摩擦和扩散等。通过增加流体速度和/或反应器通道长度可以消除这些中的很多的影响。获得停留时间、有效的混合和良好的活塞流的正确组合可以导致需要数百米长的管式反应器。而这种长度的反应器存在温度控制和热传递特性上的附加困难。

因此适宜的是提供一种管式反应器，所述管式反应器能够接近活塞流，同时也提供最优的，例如停留时间、热传递特性、温度控制和混合。

简述

在本文中提供这样一种反应器。更详细地，本文所描述的反应器可以提供以下各项中的一项或多项：更精确的温度控制、进入和/或离开反应器的热传递的最小化、反应组分的适当停留时间和或最优化的混合。作为结果，可见所需的转化率和/或选择性。该反应器因此特别适合于在该反应器内适宜地进行包含以下的反应：否则可能展现减少的寿命的热敏感组分如催化剂，或在适宜地在反应器内进行的方法的操作技术条件内的温度下不合乎需要的反应或分解的反应组分。

在本发明的一个方面中，提供一种绝热活塞流反应器，所述绝热活塞流反应器适合在用于生产氯化和/或氟化丙烯和高级烯烃的连续、气相、自由基方法中使用，其中所述反应器包括促进减少在进入反应器之前或离开反应器之时的回混和/或再循环或减少在可能出现的任何回混的过程中副产物的形成的设计。在一些实施方案中，该反应器还可以包括在所需的转化率下使副产物生成最小化的设计。

提供了数个这样的设计，包括i)使至所述反应器的热传递和/或来自所述反应器的热传递最小化的设计；ii)使在反应组分与至少一个反应器管壁的至少一部分之间的边界处的反应组分的流动最优化的设计；iii)促进反应器流出物的温度降低至低于它则不出现副产物的显著形成的温度的设计，和/或iv)允许通过控制所述反应器流出物的所述温度调节在所述反应器中进行的方法的生产率的设计。可以采用这些中的一个或多个的组合，在这样的情况下，由一个设计提供的优点可能由一个或多个其他设计的添加而杠杆化，或许甚至是互相协同地。

因为本发明的反应器预期对其中使用所述反应器的连续方法提供时间和成本节约，所以不仅是采用所提供的反应器的方法，而且可以使由而生产的产物发扬这些优点，即，至下游方法，或最终使用。并且因此，在本文还提供用于使用在本发明的反应器中生产的氯化和/或氟化丙烯或高级烯烃制备下游产物的方法，所述氯化和/或氟化丙烯或高级烯烃在一些实施方案中可以是氯化丙烯，所述下游产物在一些实施方案中可以是2，3，3，3-四氟丙-1-烯(HFO-1234yf)或1，3，3，3-四氟丙-1-烯(HFO-1234ze)。

附图简述

本发明的这些和其它特点、方面和优点在参考附图阅读以下详细描述之后将变得更好理解，其中：

图1是常规混合器的截面形式的示意图；

图2根据本发明的一个实施方案的混合器的截面形式的示意图；

图3是根据本发明的一个实施方案的绝热活塞流反应器的温度相对于以英尺计的反应器长度的曲线图；和

图4是生产率和选择性相对于出口反应器温度的曲线图。

详述