[发明专利]乙烯部分氧化生产环氧乙烷的固定床催化反应器

权利要求书

1.使用封闭在反应器壳内的固定床中的多相催化剂由烃的部分氧化生产气态环氧乙烷产物的方法，其包括：

将足量的气态乙烯、氧气、载气、和催化剂促进剂引入具有入口和出口的反应器内，所述反应器具有一定的长度和一定宽度的壳以限定反应器体积；所述反应器体积限定催化剂床的形状；所述催化剂床具有一定长度使得在反应器出口和入口之间的所述催化剂床长度上的流出面积和流入面积的绝对比值差在反应器床的任何地方小于或者等于约1.3M；所述催化剂床限定了处理侧并且具有高于约80％的选择性，所述催化剂床长度小于壳长度并且体积小于所述反应器壳的体积；

循环热交换流体通过所述壳内部的至少一个冷却剂封闭腔换热器以限定方法的冷却剂侧；所述冷却剂封闭腔配备有外表面和内表面；所述冷却剂封闭腔外表面与所述催化剂床相接触且具有入口和出口以供冷却剂流体流过；所述冷却剂封闭腔还限定了冷却剂流动横截面积与冷却表面积的比值小于1的冷却表面积；所述冷却剂侧具有比所述处理侧高的；且

使所述气态乙烯、氧气、载气、和催化剂促进剂流过所述催化剂床并且通过所述反应器中的固定催化剂床出口区；所述区被配置成使所述气态乙烯、氧气、载气、和催化剂促进剂从催化剂床流到换热器的平均保留时间少于或等于4秒，以骤冷所述过程，以得到气态环氧乙烷产物并且使所述气态环氧乙烷产物流过所述反应器出口。

2.权利要求1的方法，其中所述气态乙烯、氧气、载气和催化剂促进剂流过催化剂床的方向与所述热交换流体流过所述冷却剂封闭腔的方向是交叉的。

3.权利要求1的方法，其中所述乙烯、氧气、载气和催化剂促进剂的所述入口和环氧乙烷的所述出口被配置成产生在离开固定催化剂床在反应器出口内进入出口管前至少约5ft/s的排气速度。

4.权利要求1的方法，其中所述总冷却表面积与催化剂床体积的比值小于或等于约187(1/M)。

5.权利要求1的方法，其还包括在骤冷所述氧化反应前从反应的催化剂床加热组件移除含有环氧乙烷的流出物并在头室中收集所述流出物以使返混最小化。

6.权利要求1的方法，其中所述热交换流体在所述冷却剂封闭腔中在最高约750psig的压力时为沸水，以维持催化剂床中最高约270℃的温度。

7.权利要求1的方法，其中所述壳具有所述气态乙烯、氧气的流入和气态产物的流出的低于约350psig的内部压力。

8.权利要求1的方法，其中所述冷却剂封闭腔的横截面积至少等于一个具有最多约0.2″到约1.8″范围内的内径的管。

9.权利要求1的方法，其中配置所述乙烯的入口和所述含有环氧乙烷流出产物的出口，使产生的离开固定床的气体速度范围为约15ft/s到约25ft/s。

10.权利要求1的方法，其中所述入口气体包含乙烯、氧气、载气和促进剂，和所述环氧乙烷流出产物出口具有如下的在所述催化剂床长度上的入口和出口流面积的绝对差异比值：约0.8M到约1.3M，更优选为约0.9M到约1.2M。

12.权利要求1的方法，其中所述气态乙烯、氧气、载气和催化剂促进剂流过催化剂床平行于所述热交换流体流过所述冷却剂封闭腔。

13.权利要求1的方法，其中所述催化剂由扩散长度从约0.02英寸到约0.07英寸的球粒组成。

14.权利要求1的方法，其中所述催化剂床长度大于约9.5米。

15.权利要求1的方法，其中所述催化剂床长度大于约8.5米。

16.权利要求1的方法，其中所述催化剂床的孔隙率范围为从约0.38到约0.49。