[发明专利]一种固定床反应装置和烯烃氧化反应系统

说明书

一种固定床反应装置，包括入口(1)、反应段(3)和出口(2)，在所述反应段(3)内设置第1至第n催化剂床层，反应进料从所述入口(1)进入所述反应段(3)，依次流过所述第1至第n催化剂床层，然后进入所述出口(2)而成为反应出料，其特征在于，所述固定床反应装置还包括提速装置，设流过所述第1至第n催化剂床层的各反应物料的表观速度分别为v₁至v_n，m取区间[2,n]内的任意整数时，所述提速装置使得以下关系式成立，v_m‑1＜v_m。本发明的反应装置在运行烯烃氧化反应时能够延长催化剂的使用寿命，特别是单程使用寿命，同时长期抑制副反应的发生。本发明还公开了一种烯烃氧化反应系统。

技术领域

本发明涉及一种固定床反应装置和烯烃氧化反应系统。

背景技术

环氧化物，比如环氧丙烷，是一类重要的含氧有机化合物。作为环氧丙烷的生产方法，在催化剂(尤其是钛硅分子筛)存在下，通过丙烯氧化来制造环氧丙烷的方法已经推向工业化。

但是，这类烯烃催化氧化方法普遍存在的一个问题是，反应装置运转一段时间后，催化剂对目标氧化反应的活性和选择性均会降低，即催化剂在运转过程中会出现失活现象。目前针对此问题的主要解决方式是将失活的催化剂进行再生。但是，这种再生会增加装置的运行成本并降低装置的运行效率。并且，经再生的催化剂重新投入运行时，催化剂的活性和选择性波动较大，需要很长时间才能稳定；同时，还需要结合提高反应温度等操作来实现反应的平稳运行，但这样会进一步加速催化剂失活并降低其选择性。

另外，这类烯烃催化氧化方法还普遍存在的另一个问题是，反应装置运转一段时间后，催化剂对副反应的选择性会提高，导致反应出料中副产物的比例增加，由此加剧后续分离纯化的难度。

因此，延长催化剂的使用寿命，特别是单程使用寿命，同时长期抑制副反应的发生，仍然是这类烯烃催化氧化方法亟需解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种固定床反应装置和一种烯烃氧化反应系统，能够解决现有技术烯烃催化氧化方法中存在的前述问题，尤其是能够延长催化剂的使用寿命，特别是单程使用寿命，同时长期抑制副反应的发生。

具体而言，本发明涉及以下方面的内容。

1.一种固定床反应装置，包括入口(1)、反应段(3)和出口(2)，在所述反应段(3)内设置第1至第n(n为2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19或20，优选2、3、4、5、6、7、8、9或10，更优选2、3、4或5)催化剂床层，反应进料从所述入口(1)进入所述反应段(3)，依次流过所述第1至第n催化剂床层，然后进入所述出口(2)而成为反应出料，其特征在于，所述固定床反应装置还包括提速装置，设流过所述第1至第n催化剂床层的各反应物料的表观速度分别为v₁至v_n，m取区间[2,n]内的任意整数时，所述提速装置使得以下关系式成立，

v_m-1＜v_m，优选v_m/v_m-1＝1.5-15，更优选v_m/v_m-1＝2-10，进一步优选v_m/v_m-1＝2-5。

2.所述的固定床反应装置，其中所述提速装置是所述反应段(3)的变径段和/或设置在所述反应段(3)内部的构件，所述变径段或所述构件能够使得m取区间[2,n]内的任意整数时，以下关系式成立，