[发明专利]一种气相催化反应方法和移动床反应器及其应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种气相催化反应方法，用于实施该气相催化反应方法的移动床反应器，以及该移动床反应器在气相催化反应中的应用。

背景技术

ε-己内酰胺(以下简称为己内酰胺)是生产锦纶、工业帘子线以及尼龙工程塑料三大系列产品的主要原料。随着工程塑料(如尼龙工程塑料)需求量的不断增加，ε-己内酰胺的需求量也呈逐年增加的趋势。

通常，ε-己内酰胺可以通过将环己酮肟进行气相贝克曼重排反应的方法来制备。目前，气相贝克曼重排反应生产ε-己内酰胺的反应器以流化床和固定床反应器的形式为主。

CN1269360A中披露了一种在流化床中以MFI结构分子筛为催化剂生产己内酰胺的方法。气相贝克曼重排反应后0.1-75％的催化剂通过连续或间歇方式被从反应器送至催化剂再生器，催化剂在再生器中通过高温含氧气体处理，使催化剂再生。再生催化剂的氮含量为10-2500ppm。当催化剂循环量为20kg/h、反应200小时后，该方法获得的环己酮肟的转化率为99.6％，己内酰胺的选择性为95.7％；当催化剂循环量为200kg/h、反应200小时后，环己酮肟的转化率提高到97.8％，己内酰胺的选择性为94.7％。

CN1273971A中报道了流化床-固定床反应器生产己内酰胺的工艺形式。该工艺通过固体催化剂存在的条件下，在流化床反应器中进行环己酮肟的气相贝克曼重排反应，使反应流出物中未反应的环己酮肟再进入装有固体催化剂的固定床反应器继续进行气相贝克曼重排反应以提高己内酰胺的产率。在此工艺方法中，与流化床反应器串联的固定床反应器可以采用多级反应器形式。

然而，采用流化床工艺，存在流程和设备复杂、投资和操作费用较高等缺点；此外，流化床反应器在流态化过程中，催化剂流动速度较快，导致催化剂磨损较大，使己内酰胺生产单耗增加。

CN1621405A中提出了以MFI结构固体催化剂的固定床反应器生产气相贝克曼重排的工艺方法。工艺操作在常压、反应温度为250-500℃、环己酮肟的重量空速为1-8h^-1的条件下进行气相重排反应，环己酮肟的转化率为99.5％，己内酰胺的选择性为97.5％，催化剂的单程寿命达到1200小时。但是该方法存在易结焦、操作周期短，操作成本高等缺点，采用此反应工艺在工程放大等方面具有一定难度。

CN101434569A提出了具有工业应用价值的固定床气相贝克曼重排反应工艺。该工艺采用多段进料的形式，将含有溶剂的惰性载气加热后，连续通入装有多级串联反应器的第一级反应器入口。反应后载气通过压缩机循环使用，反应流出物进入后处理单元。在反应温度为200-500℃、反应压力为0.11-2.5MPa、进料空速为0.5-6h^-1的条件下，环己酮肟的转化率达到99.8％，己内酰胺的选择性为97.5％。但是该方法在环己酮肟进料中非催化碳化比较严重，导致反应后期床层压降明显增加，影响了催化剂使用周期。明显的碳化过程同时会降低己内酰胺的产品收率。而且，采用固定床反应器形式，催化剂不具流动性，在催化剂活性降低的时候要在反应器之间进行切换操作，对系统操作和控制带来一系列不利的影响。此外，固定床反应器形式决定了反应物料是以近似活塞流的形式通过床层，反应器最上部的催化剂首先出现失活现象，结合环己酮肟气相重排己内酰胺反应的特点，上部催化剂床层失活后，在催化剂表面很容易出现结焦，引起反应系统压降的增加，缩短反应周期。

由此可见，虽然流化床具有良好的取热效果、可连续生产等优点，但是催化剂未完全失活的情况下对催化剂进行再生，不仅影响了催化剂的活性，而且催化剂在流态化再生过程中容易粉化，影响催化剂的使用效果。固定床反应器弥补了催化剂频繁再生所产生的一些不足，但是由于环己酮肟具有比较苛刻的进料条件，一旦环己酮肟的进料分散效果不佳容易导致其碳化，造成反应器床层压降显著增加和催化剂快速失活等缺点。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有的气相贝克曼重排反应生产己内酰胺的方法存在的上述缺陷，提供了一种新的气相催化反应方法，用于实施该气相催化反应方法的移动床反应器，以及该移动床反应器在气相催化反应中的应用。

本发明提供了一种连续气相催化反应方法，该方法包括：使气相反应原料沿反应器的轴向依次通过设置在该反应器内的多个反应区，每个反应区内填装有固体催化剂，且所述固体催化剂沿反应器的径向各自独立地进入或排出各个反应区。