[发明专利]芳烃氨氧化制芳腈的流化床反应装置及其反应方法

说明书

本发明涉及一种芳烃氨氧化制芳腈的流化床反应装置，主要解决现有装置氨比大，空气比大，原料利用率低的问题。本发明采用两段变径流化床反应器(1)，原料C7～C8的芳烃及其衍生物分成两股，一股芳烃原料(18)和氨气(19)混合通过芳烃/氨分布器(8)进入流化床下部的密相区(4)，空气(17)从流化床底部空气分布板(9)进入，另一股芳烃原料(20)通过芳烃分布器(6)进入流化床中部的第二密相区(3)，与含钒和铬的催化剂接触生成芳腈流出物(21)，较好地解决了该技术问题。本发明有效降低氨比和空气比，达到节能、降耗、减排的目的，可用于芳烃氨氧化生产芳腈的生产中。

技术领域

本发明涉及一种芳烃氨氧化制芳腈流化床反应装置及其反应方法。

背景技术

芳腈是一类由腈基与芳环直接相连的物质，其与芳环相连的腈基具有较高的反应活性，能够通过发生水解、加成、聚合、加氢、卤化等反应制得多种精细化工产品，广泛用于农药、医药、染料、食品添加剂及高分子单体等领域，是一类重要的精细化学中间体。

芳腈的生产主要有多种方法，但最简单有效、最经济的方法是采用相应的芳烃、氨和空气进行直接氨氧化反应得到芳腈产品。芳烃或带有取代基的芳烃在气相与氨和氧气的反应，我们称之为芳烃的气相氨氧化反应。气相氨氧化反应的反应主要包括固定床和流化床工艺。芳烃的气相氨氧化反应是强放热反应，反应过程中会产生大量的反应热，因此，采用流化床反应器是一种较好的解决方法。

JP10120641公开了一种生产芳腈的流化床工艺，采用V/Mo为主要组分的多组分催化剂，氧气和原料分段进气，分段进气口分别装填不同组成的催化剂生产2，6-二氯苯甲腈及苯甲腈类产品；US6429330、JP2001348370公开了采用流化床生产间苯二甲腈及3-氰基吡啶的方法，采用流化床气相氨氧化工艺，V/Mo/Fe为主要组分的多组分催化剂，其中未反应的氨气通过吸收器再生器回收进行循环；US5747411也公开了一种采用流化床生产邻苯二甲腈的方法，采用载体浸渍负载V/Sb为主要组分的多组分催化剂，CN204429253U公开了一种氨氧化流化床双级分布装置，在第一分布板上方3.6m处设置第二分布板，可减少间苯二甲腈单独精制过程，优化生产工艺，降低生产成本。

上述专利均采用流化床反应形式通过氨氧化生产芳腈，采用含V的多组分催化剂得到较高的产品收率。但是，其工艺条件和设备结构仍可进一步优化，如原料氨气和氮气的排放量偏大，削减了生产工艺的经济性。

发明内容

流化床反应器是芳烃氨氧化的核心设备，流化床内芳烃、氨、空气多股物料的均匀分布和快速混合，以及两段变径流化床反应器结构设计是芳烃氨氧化反应设备工程设计和放大的关键技术难题。本发明所要解决的技术问题之一是现有技术中装置氨比大，空气比大，原料未充分利用，废水中氨含量高，且反应过程中产生大量氮气，削减了生产工艺的经济性的问题，提供一种新的芳烃氨氧化制芳腈的流化床反应装置，该方法提出采用两段变径反应器来实现工艺条件优化，在保证降低总氨比、空气比的条件下来，使两个流化床密相区局部氨比、空气比满足工艺要求，从而获得较高的产品收率，提高了原料的利用率，达到节能、降耗、减排的目的。

本发明所要解决的技术问题之二是提供一种与解决技术问题之一相对应的反应方法。

为解决上述技术问题之一，本发明采用的技术方案如下：

一种芳烃氨氧化制芳腈的流化床反应装置，包括两段变径流化床反应器1、芳烃分布器6、芳烃/氨分布器8、空气分布板9、空气进料管10、催化剂外循环管12与大孔筛板分布器13；两段变径流化床反应器1包括反应器稀相区2、反应器第二密相区3与反应器密相区4；两段变径流化床反应器1内由下而上分别设有空气进料管10、空气分布板9、芳烃/氨分布器8、大孔筛板分布器13与芳烃分布器6。所述两段变径流化床反应器1的反应器第二密相区3的上端与稀相区2相连通；反应器第二密相区3的下端与反应器密相区4的上端通过大孔筛板分布器13相连通；催化剂外循环管12的上端与反应区第二密相区3相连通，催化剂外循环管12的下端与反应区密相区4相连通。