[发明专利]一种适用于烯烃氧化的列管式反应器

说明书

本发明公开了一种适用于烯烃氧化的列管式反应器，包括壳体、设在所述壳体两端的第一封头和第二封头，以及设置于所述壳体内的多根反应管；所述的多根反应管位于第一封头的一端封闭，位于第二封头的一端与所述第二封头连通；所述反应管内设有开孔套管，所述开孔套管包括进料段和开孔段，所述进料段穿过所述反应管的封闭端与所述第一封头连通，所述开孔段沿所述反应管的长度方向套设在所述反应管内并且侧壁上设有多个孔口。物料通过开孔的物料套管送入催化剂床层，不再形成物料的浓度梯度，消除催化剂床层热点，传质方面不再有浓度梯度问题，这样不存在物料浓度高的情况引发热量积累传不出去的问题，从而解决传质及传热两方面问题。

技术领域

本发明涉及一种列管式反应器，特别涉及一种用于烯烃氧化的列管式反应器，以及以叔丁醇或异丁烯为原料，在固体催化剂上，由含氧气体作为氧化剂，催化反应制备甲基丙烯醛(MAL)的方法。

背景技术

甲基丙烯酸甲酯(MMA)是重要的有机化工原料，目前制备MMA的工业方法有丙酮氰醇法、异丁烯氧化法、乙烯羰基化法等。丙酮氰醇法原料为氢氰酸和丙酮，此法原料氢氰酸剧毒，且反应过程中使用到了强腐蚀性硫酸，副产硫酸氢铵对环境污染严重，并且原子利用率只有47％。乙烯羰基化法由于国内乙烯供不应求，再加上乙烯运输储存困难较大，因此此法在国内还不具备条件。异丁烯氧化法采用叔丁醇或异丁烯为原料，催化氧化生成甲基丙烯醛(MAL)，然后MAL进一步氧化成甲基丙烯酸(MAA)后再与甲醇发生酯化反应得到MMA；或者MAL可以一步氧化酯化生成MMA。在我国，原料来源丰富的异丁烯并没有得到有效地利用，而一般仅作为低附加值的燃料使用。另一方面，异丁烯法制备MMA原子经济性高(74％)，对环境污染小，是一条绿色环保的高附加值工艺路线。因此，异丁烯法制备MMA在我国有很大的潜力。

由于三步法过程长，中间产物处理难度大，专利JP238863/96提出了一种甲基丙烯酸酯的制造方法，从而产生了目前国际上公认更好的异丁烯两步法制MMA。但无论是二步法还是三步法，均需要首先从异丁烯或叔丁醇制备MAL。该反应的催化剂主要有复合氧化物和杂多化合物两大类。其中Mo-Bi系复合氧化物催化剂应用最广泛，也得到了更多的研究。大多数专利报道中，主成分几乎都为Mo、Bi、Fe三种元素，其余元素的加入目的都是为了提高催化剂稳定性和MAL选择性。例如专利CN1647853A中报道了催化剂添加了Co、Ni、Sn等元素增加转化率和选择性；专利JP11179206报道了添加Ni、W、Co、Mg等元素的催化剂，以提高异丁烯转化率以及MAL选择性；专利US5856259报道了添加Co、Mn、P、Zr等元素的催化剂后，以提高异丁烯转化率以及MAL选择性。

上述催化剂虽然有利于在一定程度上提高制备MAL原料的反应转化率和选择性，然而，不论上述何种催化剂，在使用时，制备甲基丙烯醛过程都将产生大量热量，控制不当，容易引发床层热点温度差异过大，会形成“热点”，存在飞温及爆炸风险，对于催化剂寿命及反应器运行均会带来负面影响。

发明内容

本发明的目的在于提供一种适用于烯烃氧化的列管式反应器，以解决现有技术中制备甲基丙烯醛过程中对热量控制不当，容易引发床层热点温度差异过大，对于催化剂寿命及反应器运行均会带来负面影响的问题。

本发明的另一目的在于提供一种利用上述反应器制备甲基丙烯醛的方法。

为实现上述发明目的的一个方面，本发明采用以下技术方案：