[发明专利]具有逆流再生的催化反应

说明书

发明领域

本发明涉及包含交替的反应和再生阶段的化学反应方法。本发明还涉及适合于实施这些方法的化学反应器的用途。

技术背景

在固定床反应器中实施化学反应，尤其涉及多相催化的化学反应是已知的。在这种类型的方法中，吸收或者发出的热量的控制表示决定性方面。

例如，在放热反应(如燃烧反应)中，当反应启动时，热前线(front chaud)具有在反应器中形成的趋势，并且这种热前线具有随后在该反应器的床中沿着流动移动的趋势，直至任选地显示出离开该床的风险。

为了解决这种问题，已经开发了逆流反应器。这些体系的原理基于该反应物流的反转，其允许使热前线在该反应期间保持在该反应器的床中。

文件WO02/051965并且US5710356提供了这种对称体系的实例，其中相同物流在一个方向中和在相反方向上交替地通过该反应器。

文件US7763174描述了其中吸附剂床位于该催化剂床每侧的变型。

仍然为了优化热传递，已经提出了不对称的逆流反应的方法，以允许放热反应和吸热反应的热耦合。例如，第一流动方向可以用来实施甲烷的燃烧(注入甲烷和空气)，而逆流方向可以用来实施甲烷重整(注入甲烷和水)。第一反应用来加热催化剂床至足以允许第二吸热的甲烷重整反应的水平。文件US2004/0170559举例说明了这种不对称的方法。

在如上所述的逆流反应器体系中，一旦催化剂被减活，没有为该催化剂的再生提供特定的措施。

文件DE10239547举例说明了另一种吸热反应和放热反应的热偶合的实例，这次通过使甲烷重整与催化剂再生结合来进行。根据这种方法，使用蒸汽的甲烷重整在400°K在包含用于注入附加的流的分配器的反应器中进行实施，该附加的流通过集成到该反应器中的供应管道被引入。在再生期间，流动方向被反转和内部分配器用燃料进行供应以达到1000°K的再生温度。

在文件US4461745中实施的方法在于同时地实施反应和再生，每个在反应室一半中，然后使这2个阶段反转，产生自再生步骤的物流总是在反应腔室中与反应物流进行混合以供应在反应阶段中的区域。

在用于氟化或者用于生产丙烯酸化合物的在固定床中实施的催化反应的背景下，催化剂特别地由于焦炭在其上累积而被减活。催化剂的再生可以通过使焦炭燃烧、通过在反应器中注入富含氧或者空气的物流进行实施。

然而，在反应器中的焦炭的比例不是均匀的：大体上朝向该反应器的入口比朝向它的出口存在更多的积累的焦炭。这产生了燃烧控制问题。例如，可出现热前线，引起很高的温差，其可以使催化剂退化。

因此存在对这种类型方法的再生阶段实现更好控制的需要，特别地通过避免使催化剂退化的风险。

发明简述

本发明首先涉及在包含催化剂床的反应室中实施的化学反应方法，其中该反应室包含第一末端和与第一末端相对的第二末端，该方法交替地包含:

－ 反应阶段，包括使反应物流在反应室中从它的第一末端向它的第二末端通过；和

－ 催化剂的再生阶段，包括使再生物流在反应室中从它的第二末端向它的第一末端通过；

根据本发明，该反应室由多个分开的反应腔室组成，所述反应腔室包含催化剂床并包含在它们之间的热交换系统，以有效地实施该热交换。

该反应阶段和该再生阶段是两个分开的在同一个催化剂床组装件上依次和交替地实施的阶段。

根据一种实施方案，该再生物流包含氧，和该催化剂的再生阶段包括使沉积在该催化剂上的焦炭燃烧。

根据一种实施方案，该化学反应方法是:

－ 用于使丙三醇脱水为丙烯醛的方法；或者

－ 用于使乳酸或者乳酸铵脱水为丙烯酸的方法；或者

－ 用于使3-羟基丙酸或者其铵盐脱水为丙烯酸的方法；或者

－ 用于使2-羟基异丁酸或者3-羟基异丁酸或者它们的相应的铵盐脱水为甲基丙烯酸的方法；或者

－ 用于使含氯化合物转化为含氟化合物的方法，优选地用于制备氢氟烯烃或者氢氟烃的方法，尤其用于制备氟代丙烯的方法，最特别优选地用于制备2,3,3,3-四氟丙烯的方法；或者

－ 选择性氧化方法，如使甲醇氧化为甲醛或者氧化为二甲氧基甲烷；使乙醇氧化为乙醛或者二乙氧基乙烷；使邻二甲苯或者萘氧化为邻苯二酸酐；使苯、丁烯、丁醇或者丁烷氧化为马来酸酐；使丙烯氧化为丙烯醛；使异丁烯或者叔丁醇氧化为异丁烯醛。

根据一种实施方案，该方法是放热反应方法: