專利名稱：起動反應(yīng)器的方法和反應(yīng)器系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種起動反應(yīng)器的方法和反應(yīng)器系統(tǒng)。具體地說，本發(fā)明涉及一種用于采用催化氣相氧化反應(yīng)生產(chǎn)(甲基)丙烯酸和/或(甲基)丙烯醛中的反應(yīng)器的起動方法和反應(yīng)器系統(tǒng)。
丙烯酸除了以共聚物用于丙烯酸纖維或以乳劑形式用于粘合劑之外，還可用作涂層材料、纖維加工材料、皮革加工材料和建筑材料。從這些有關(guān)的應(yīng)用可知，對其需求正在不斷地增加。因此，人們希望能夠開發(fā)出這樣一種方法，它可從低費(fèi)用原料生產(chǎn)出丙烯酸，可允許擴(kuò)大生產(chǎn)裝置的產(chǎn)量并要對環(huán)境污染很小，這種想法業(yè)已經(jīng)得到熱情的贊同。丙烯酸通常是采用如丙烯的催化氣相氧化反應(yīng)而制備的。
舉例來說，用來制備丙烯酸的催化氣相氧化反應(yīng)，本質(zhì)上是放熱反應(yīng)。維持這種放熱反應(yīng)在某一恒定溫度，通常是通過用泵循環(huán)一種熱介質(zhì)，并接著用一種與循環(huán)路線相連接的冷卻裝置冷卻所述熱介質(zhì)以冷卻反應(yīng)管而實(shí)現(xiàn)的。
然而，在起動這種反應(yīng)器內(nèi)催化氣相氧化反應(yīng)的時候，反應(yīng)器在原料氣進(jìn)料之前，必須要先經(jīng)預(yù)熱，為了升溫以加速反應(yīng)。因此，在US3762465中公開了一種稱作殼-管式反應(yīng)器，它配置有另外設(shè)置在反應(yīng)器外部的加熱裝置，用作在啟動時期專門運(yùn)行的加熱裝置，上述反應(yīng)器外部的加熱裝置在成束反應(yīng)管的終端部位的鄰近位置連接到反應(yīng)器之上，并可允許復(fù)雜的關(guān)閉調(diào)節(jié)裝置安裝在連接位置。
所述用于這類反應(yīng)器中的熱介質(zhì)是已知的，如有機(jī)熱介質(zhì)、熔鹽和熔融金屬。盡管有機(jī)熱介質(zhì)廣泛地被采用，但從熱穩(wěn)定角度考慮，它在升高溫度超過350℃時不能安全地使用。因此，一般地，熔鹽(通常稱作“硝石”)是溫度范圍在350-550℃之間常用的熱介質(zhì)。
舉例來說，這種硝石組合物包括一種含有43％亞硝酸鈉、7％硝酸鈉和53％硝酸鉀的混合物和一種由50％亞硝酸鈉和50％硝酸鉀組成的混合物。前一種混合物的凝固點(diǎn)為142℃，已經(jīng)知道，當(dāng)硝石成分的混合比變化時，硝石凝固點(diǎn)升高，并且，當(dāng)亞硝酸經(jīng)分解或氧化轉(zhuǎn)化為硝酸鈉時，使用中的硝石凝固點(diǎn)升高。因而，一般地，采用硝石的這種性質(zhì)作為熱介質(zhì)的反應(yīng)器，它時常是基于假定這種熱介質(zhì)凝固點(diǎn)為180℃而設(shè)計(jì)的。
舉例來說，在采用催化劑對丙烯進(jìn)行接觸氣相氧化反應(yīng)時，在環(huán)境溫度下為固態(tài)的硝石，會保持熔融狀態(tài)并能夠在反應(yīng)器內(nèi)部流暢地循環(huán)，這是因?yàn)榉磻?yīng)溫度高于熱介質(zhì)的凝固點(diǎn)，而且反應(yīng)自身實(shí)際上是放熱反應(yīng)。然而，由于反應(yīng)器在起動的時候，它是處于低于熱介質(zhì)凝固點(diǎn)的溫度，所以，反應(yīng)器溫度必須升高直到反應(yīng)器內(nèi)的熱介質(zhì)呈現(xiàn)為熔融狀態(tài)。
圖2是一種典型剖面圖，用來圖示說明用于生產(chǎn)如鄰苯二甲酸酐、馬來酸酐、丙烯酸和甲基丙烯酸的大型反應(yīng)設(shè)備，以及其中的熱介質(zhì)循環(huán)路線。在起動這種用于生產(chǎn)丙烯酸反應(yīng)設(shè)備時的所述熱介質(zhì)的流動，可說明如下。參見圖2,101表示一個反應(yīng)器，102表示一個軸向泵，103表示一個蒸汽發(fā)生器，103’表示鍋爐進(jìn)料水，103”表示蒸汽，104和106分別表示一個加熱器，105表示一個熱介質(zhì)罐，107表示一個泵。當(dāng)采用硝石作為所述熱介質(zhì)時，由于硝石在環(huán)境溫度下呈固態(tài)，所以，從反應(yīng)器中排放硝石以及在反應(yīng)器使用之后將其貯存在熱介質(zhì)罐中的操作是常用的。對于這種情形起動反應(yīng)器的方法說明如下。首先，貯存于熱介質(zhì)罐105中的熱介質(zhì)，采用加熱器104對其進(jìn)行加熱，并使蒸汽流過，直到其熔化。熱介質(zhì)采用泵107進(jìn)料到反應(yīng)器101中，用軸向泵102將其循環(huán)到反應(yīng)器中管道外部的流體中，之后，用電加熱器106進(jìn)動加熱以升高其溫度。蒸汽發(fā)生器103是用來冷卻加熱至不適當(dāng)高溫度的熱介質(zhì)或在引入原料氣之后除去反應(yīng)熱。
在起動反應(yīng)器期間，如果采用硝石作為熱介質(zhì)，則反應(yīng)器101自身，可采用如圖2所示的電加熱器106進(jìn)行加熱，以升高溫度，或者采用電加熱器以升溫的熱介質(zhì)，可按上述方法進(jìn)料到反應(yīng)器101中。
當(dāng)熱介質(zhì)是通過采用加熱裝置(它簡便地部署在反應(yīng)器的外部，如US3762465中所述)進(jìn)行循環(huán)時，則反應(yīng)管內(nèi)部是直到令人完全滿意的升高溫度才加熱的。特別地，在起動催化氣相氧化反應(yīng)期間，熱介質(zhì)循環(huán)需要很長時間，反應(yīng)向通常條件轉(zhuǎn)變需要非常長的時間。
而且，由于熱介質(zhì)其自身密度會隨著溫度而改變，其總體積也會隨著反應(yīng)速度而變化，所產(chǎn)生的反應(yīng)熱數(shù)量也隨之成比例發(fā)生改變。然而，絕對地，還沒有措施可供用來緩和由于熱介質(zhì)密度變化而引起的體積成比例變化。很少有人尋求采用可耐壓的設(shè)備。
特別地，如果生產(chǎn)的目標(biāo)化合物碰巧為丙烯酸，那么，存在這些時間段，其中反應(yīng)是以兩段進(jìn)行的，其中之一為用來由作為原料的丙烯獲得丙烯醛，和另一為隨后用來由丙烯醛獲得丙烯酸。在這種情形中，除了包括采用第一反應(yīng)器在第一反應(yīng)由丙烯制備丙烯醛和第二反應(yīng)器在第二反應(yīng)由丙烯醛制備丙烯酸的生產(chǎn)工藝之外，通過采用被一個中間管板分隔為第一室和第二室的反應(yīng)器，并在第一反應(yīng)室中進(jìn)行第一反應(yīng)和在第二反應(yīng)室中進(jìn)行第二反應(yīng)的生產(chǎn)工藝也是可以選用的。無論是何種情形，在多種反應(yīng)方式結(jié)合的生產(chǎn)工藝中，與反應(yīng)方式一樣多的反應(yīng)器必須各自地連接在熱介質(zhì)加熱裝置上，這種合并從設(shè)備配置角度考慮證明是不經(jīng)濟(jì)的，而且使工作環(huán)境復(fù)雜化。相反地，如果放熱反應(yīng)是在通常條件下進(jìn)行的，則由于熱介質(zhì)在反應(yīng)器外部得到冷卻，并可循環(huán)使用，除非在起動期間而在其它時間不使用的加熱裝置變?yōu)槎嘤嗟脑O(shè)備。
本發(fā)明人，在對用來起動用于催化氣相氧化反應(yīng)的反應(yīng)器的方法，經(jīng)過不斷的研究之后已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，如果事先加熱到某一升高溫度(高溫)的氣體從反應(yīng)管側(cè)進(jìn)行進(jìn)料，同時，事先加熱的熱介質(zhì)進(jìn)料到反應(yīng)器中，則反應(yīng)器可非常有效地用來使溫度條件優(yōu)化適合于催化氣相氧化反應(yīng)，如果用于反應(yīng)的反應(yīng)系統(tǒng)具有一個特定的裝置用來貯存熱介質(zhì)和一個加熱裝置特定地安置在其中，則反應(yīng)器就可非常有效地被一個加熱裝置加熱到某一升高的溫度。本發(fā)明具有非常好的結(jié)果。具體地說，本發(fā)明關(guān)注的任務(wù)是通過下述的操作完成的。
(1)一種用來起動反應(yīng)器的方法，該反應(yīng)器為一個適用循環(huán)凝固點(diǎn)范圍為50-250℃熱介質(zhì)到該反應(yīng)管的外部的殼-管式反應(yīng)器，其特征在于通過將溫度范圍為100-400℃的氣體引入到所述反應(yīng)管中，從而啟動溫度升高，之后循環(huán)處于加熱狀態(tài)的熱介質(zhì)到反應(yīng)管的外側(cè)。
(2)一種用來制備(甲基)丙烯酸和/或(甲基)丙烯醛的方法，其特征在于在上述(1)所述的起動裝置方法之后，輸入原料氣到反應(yīng)器中。
(3)一種反應(yīng)器系統(tǒng)，它包括一個在其中形成被中間管板分隔的多個室的反應(yīng)器、用來貯存由所述室導(dǎo)出的熱介質(zhì)裝置、用來加熱由所述貯存裝置導(dǎo)出的熱介質(zhì)的加熱裝置和用來輸送經(jīng)所述加熱裝置加熱到升高溫度的所述熱介質(zhì)到所述室的至少一個室中的裝置，其特征在于所述的貯存裝置包括一個可貯存所述組成室中的熱介質(zhì)的至少一部分的罐，且所述罐的容積小于在組成室中循環(huán)的熱介質(zhì)的量。
(4)一種反應(yīng)器系統(tǒng)，它包括一個反應(yīng)器、用來貯存由所述室導(dǎo)出的熱介質(zhì)裝置、用來加熱由所述貯存裝置導(dǎo)出的熱介質(zhì)的加熱裝置和用來輸送經(jīng)所述加熱裝置加熱到升高溫度的所述熱介質(zhì)到所述室的至少一個室中的裝置，其特征在于所述的貯存裝置包括一個可貯存所述組成室中的熱介質(zhì)的至少一部分的罐，所述罐的容積小于在組成室中循環(huán)的熱介質(zhì)的量，和用來輸送熱介質(zhì)到反應(yīng)器的導(dǎo)管，它從反應(yīng)器的上方環(huán)形導(dǎo)管或從位于高于所述環(huán)形導(dǎo)管的水平面的部件連接到所述反應(yīng)器上。
根據(jù)本發(fā)明，它可減少用于加熱反應(yīng)器到某一升高溫度所需要的時間，并能縮短用于起動所需要的時間。尤其是，采用本發(fā)明所設(shè)想的起動反應(yīng)器的方法，可使循環(huán)到反應(yīng)器的熱介質(zhì)具有不同的溫度范圍，如在(甲基)丙烯酸的兩段催化氣相氧化反應(yīng)中，可僅采用一個連接在該反應(yīng)器上的電加熱器使之有效地加熱到某一升高的溫度，從而減少用于起動反應(yīng)器所需要的時間。


圖1為工藝流程圖，用來圖示說明本發(fā)明用來起動反應(yīng)器的方法。
圖2為典型剖面圖，用來說明傳統(tǒng)反應(yīng)系統(tǒng)和其中用來循環(huán)熱介質(zhì)的路線。
圖3為曲線圖，是表示按實(shí)例1所述起動反應(yīng)器方法在實(shí)施時所觀察到的反應(yīng)器中組成室中的溫度變化。
本發(fā)明的第一個方面，是在適合將具有凝固點(diǎn)在50-250℃范圍的熱介質(zhì)循環(huán)到管道外部的流體中的殼-管式反應(yīng)器的操作中涉及一種用來起動反應(yīng)器的方法，其特征在于導(dǎo)入事先加熱至溫度范圍在100-400℃的氣體到所述反應(yīng)管中，從而開始升高反應(yīng)管的溫度，接著循環(huán)處于加熱狀態(tài)的熱介質(zhì)到反應(yīng)管的外部。
為了加熱將要在反應(yīng)器中循環(huán)的熱介質(zhì)，保持熱介質(zhì)在高于凝固點(diǎn)的溫度并使之保持流動性自然是必要的。到目前為止，這種流動性是通過加熱反應(yīng)器外部的熱介質(zhì)并循環(huán)升高溫度的熱介質(zhì)到反應(yīng)器中來實(shí)現(xiàn)的。然而，如果處于升高溫度的熱介質(zhì)的循環(huán)，是一個單一源，則由于反應(yīng)器的溫度升高需要非常長的時間，所以熱介質(zhì)可能部分地冷卻，從而引發(fā)固化作用。本發(fā)明的目的是提供一種用來起動反應(yīng)器的方法，它是通過在向反應(yīng)器中供給熱介質(zhì)之前，輸入一種事先加熱到升高溫度的氣體到反應(yīng)管中，從而保證反應(yīng)器內(nèi)部溫度處于高于凝固點(diǎn)的水平，隨后使熱介質(zhì)進(jìn)行循環(huán)，它可防止熱介質(zhì)再次固化，并減少用于升高反應(yīng)器溫度所需要的時間。現(xiàn)在，將在下文中對本發(fā)明作詳細(xì)的描述。
用于本發(fā)明的殼-管式反應(yīng)器不需要作特別的區(qū)分。迄今本領(lǐng)域已知的所有反應(yīng)器都可采用。一般地，反應(yīng)器在其殼的上方和下方每端都安裝有一個管板，在其殼的內(nèi)部帶有多個相對端被該管板夾持的反應(yīng)管，在反應(yīng)器的殼壁上且有管外流體的入口和一出口，用來除去在反應(yīng)管內(nèi)部所形成的熱。此外，在本發(fā)明中，反應(yīng)器可允許在其中的殼內(nèi)部配置有內(nèi)裝的中間管板，用來將該殼的內(nèi)部分隔成多個室。
對于用作外部流體并環(huán)繞所述管的熱介質(zhì)不作特別的限定，只要求凝固點(diǎn)范圍在50-250℃即可。凝固點(diǎn)一般在50-250℃之間，優(yōu)選范圍為100-200℃，特別優(yōu)選為130-180℃。這一溫度范圍的原因是在于本發(fā)明設(shè)想的起動反應(yīng)器是采用在環(huán)境溫度下處于固態(tài)的熱介質(zhì)用于循環(huán)的。
就具有這樣凝固點(diǎn)的熱介質(zhì)來說，作為例子，可以舉出硝石。在這些可用來控制化學(xué)反應(yīng)溫度的熱介質(zhì)種類中，硝石是特別有利的，因?yàn)樗哂袃?yōu)良的熱穩(wěn)定性，并在升高溫度范圍為350-550℃的溫度下進(jìn)行的熱交換時表現(xiàn)出最高的穩(wěn)定性。
硝石是一種稱為熔鹽的物質(zhì)，它可產(chǎn)生變化的組成并具有變化的凝固點(diǎn)。對于本發(fā)明來說，所有凝固點(diǎn)在上述列出的范圍之內(nèi)的硝石種類都可有利地采用，而不考慮組成類型。作為用作上述描述中硝石的化合物的具體實(shí)例，可以列舉出硝酸鈉、亞硝酸鈉和硝酸鉀。這些化合物可以單獨(dú)使用，也可以兩種或多種的混合物形式使用。
對于輸送到反應(yīng)管中的氣體不作特別的限定，只要當(dāng)它與存在于反應(yīng)管內(nèi)的催化劑和原料氣混合時不會產(chǎn)生不良影響即可。一般地，采用空氣和如二氧化碳、氮?dú)夂蜌鍤庵惖亩栊詺怏w是有利的，隨填充于反應(yīng)管中催化劑種類和輸送的原料氣種類不同而改變。
一種具體說明本發(fā)明起動反應(yīng)器方法的優(yōu)選方式，可參見圖1進(jìn)行說明。如圖1所示，10表示一個鼓風(fēng)機(jī)，21、22和23每個表示一個加熱器，31和32每個表示一個罐，41、42、43和44每個表示一個泵，50表示一個反應(yīng)器，51表示第一室，52表示第二室，而L1、L2、L3、L4、L5、L6、L7、L11、L12、L13、L20、L21、L23、L30和L31每個表示一個熱介質(zhì)管線。罐31是用來回收已經(jīng)用于反應(yīng)器的熱介質(zhì)(熱介質(zhì)回收罐)，罐32是用來臨時貯存和循環(huán)熱介質(zhì)的循環(huán)罐。反應(yīng)器50是一個單一反應(yīng)器(它是具有第一室51和第二室52的反應(yīng)器)，它將在此處下文中得到描述，假定加熱到某一升高溫度的氣體和熱介質(zhì)兩者都是以上升流方式進(jìn)行進(jìn)料的。
首先，向內(nèi)裝有填充必要催化劑反應(yīng)管的反應(yīng)器50中，用鼓風(fēng)機(jī)10輸送入用加熱器21加熱到溫度范圍為100-400℃的氣體。該氣體經(jīng)反應(yīng)器50的上方管板流出反應(yīng)器50。由于該氣體的輸入，反應(yīng)器50的內(nèi)部從反應(yīng)管的內(nèi)部經(jīng)加熱至高溫。反應(yīng)器內(nèi)部升高到的溫度優(yōu)選是達(dá)到高于隨后循環(huán)的熱介質(zhì)的凝固點(diǎn)，它可經(jīng)合適地選擇使適合將要使用的熱介質(zhì)。反應(yīng)器出口氣體的溫度一般是在150-250℃范圍之內(nèi)，優(yōu)選范圍為160-240℃，特別優(yōu)選范圍為170-220℃。由于將要使用的熱介質(zhì)凝固點(diǎn)是在50-250℃范圍之間，所以，只要反應(yīng)器出口溫度處于上述列出的范圍之內(nèi)，隨后供給的熱介質(zhì)就不會引發(fā)再固化。將要供給的氣體和熱介質(zhì)并不是僅以上升流方式進(jìn)行進(jìn)料，根據(jù)具體需要，也可以下降流方式進(jìn)行進(jìn)料。
接著，熱介質(zhì)輸送到反應(yīng)器50的第一室51和第二室52中，并采用各自所連接的泵43和泵44進(jìn)行循環(huán)，直到室的溫度升高到所需要的水平。如果處于升高溫度的熱介質(zhì)是以上述方式進(jìn)料到第一室51或第二室52中的，則反應(yīng)器50將由于熱介質(zhì)的高溫而被反應(yīng)管的外部所加熱，前述高溫氣體進(jìn)料作為一個影響因素，反應(yīng)器溫度的快速升高從而得以實(shí)現(xiàn)。
明確地說，如果熱交換是采用在環(huán)境溫度下呈固態(tài)的熱介質(zhì)進(jìn)行的，則熱介質(zhì)在用于反應(yīng)器50之后，時常是在回收罐中回收(作為例子，如罐31)。在這種情形，熱介質(zhì)沒有存留于反應(yīng)器中，而是貯存在熱介質(zhì)貯存罐31中。因此，罐31中的熱介質(zhì)可用加熱器23加熱到足以保持其原有流動性的程度，處于升高溫度下的熱介質(zhì)接著輸送到反應(yīng)器50中。
熱介質(zhì)進(jìn)入反應(yīng)器50中的輸送，是這樣實(shí)現(xiàn)的采用泵41將該罐中的熱介質(zhì)經(jīng)管線L1輸送到罐32，接著采用泵42將它從罐32經(jīng)管線L20(或L30)、L21、L23和L4進(jìn)料到第一室中，并經(jīng)管線L20(或L30)、L21、L31和L12進(jìn)料到第二室中。
順便提及的是，罐31中的熱介質(zhì)，在起動反應(yīng)期間，可直接輸送到反應(yīng)器50中而不需要流過罐32。熱介質(zhì)進(jìn)入第一室51的輸送，是經(jīng)管線L1、L2、L3和L4而實(shí)現(xiàn)的。熱介質(zhì)進(jìn)入第二室52的輸送是經(jīng)管線L1、L2、L11和L12而實(shí)現(xiàn)的。罐32是安裝用來循環(huán)熱介質(zhì)，因而，它具有比熱介質(zhì)貯存罐31(它是用于回收在反應(yīng)器中使用后的熱介質(zhì)的目的)較小的容積。如果罐31中的熱介質(zhì)輸送到罐32中，并接著繼續(xù)輸送到組成室中，則連續(xù)進(jìn)行從罐31輸入熱介質(zhì)的操作和隨后輸送熱介質(zhì)到組成室的操作，就變?yōu)槭潜匦璧模瑫r持續(xù)觀察罐32的液面，其結(jié)果是罐32中液面控制將變得復(fù)雜。如果熱介質(zhì)在起動反應(yīng)器期間先是輸送到組成室中，因而，可便利地從罐31中將熱介質(zhì)直接地輸送到組成室中而不流過罐32。
之后，輸入到反應(yīng)器中的熱介質(zhì)必定要采用各自所連接的泵43和泵44在組成室內(nèi)進(jìn)行循環(huán)。然而，在有的時候，采用簡便輸入和循環(huán)在先已經(jīng)加熱的熱介質(zhì)不能使反應(yīng)器內(nèi)的溫度升高達(dá)到目標(biāo)水平。這種失敗的原因，是因?yàn)榉磻?yīng)器自身移走了熱介質(zhì)的熱量，并通常引起熱介質(zhì)溫度的下降。在這種情形中，通過從室中取出在室內(nèi)部進(jìn)行循環(huán)的熱介質(zhì)，加熱到需要的水平，然后再次輸入到該室之中，就可避免這種失敗。
具體地說，這種避免是這樣得以實(shí)現(xiàn)的，舉例來說，通過將每個室連接到罐32上從而允許室中的至少部分熱介質(zhì)可輸入到罐32中，用加熱器22對輸入的部分熱介質(zhì)進(jìn)行加熱，然后將加熱后的部分熱介質(zhì)循環(huán)到室中。例如，第一室中熱介質(zhì)到罐32的循環(huán)，是經(jīng)管線L5和L13而實(shí)現(xiàn)的。之后，第二室中熱介質(zhì)的循環(huán)是經(jīng)管線L6而實(shí)現(xiàn)的。通過用泵42，經(jīng)管線L20，提升罐31中的熱介質(zhì)到加熱器22，并用加熱器22對其進(jìn)行加熱，這樣，通過經(jīng)由管線L21、L23和L4或經(jīng)由管線L21、L31和L12，將處于加熱狀態(tài)的熱介質(zhì)循環(huán)到至少一個室中，就可升高反應(yīng)器50的溫度。順便要提及的是，通過輸送罐32中的熱介質(zhì)經(jīng)管線L30和L21到該室中而不流經(jīng)加熱器22，它使輸送不是處于加熱狀態(tài)的熱介質(zhì)到該室中變?yōu)榭赡?。熱介質(zhì)的路線可按照任意本領(lǐng)域已知的方法進(jìn)行選擇。在室中循環(huán)的熱介質(zhì)不需要全部經(jīng)罐32進(jìn)行循環(huán)。第二室52中的熱介質(zhì)，舉例來說，可僅在該室中進(jìn)行循環(huán)。
當(dāng)罐32中液面升高，則液體將會溢出罐32，并最終經(jīng)管線L7流到罐31。舉例來說，當(dāng)熱介質(zhì)穿過每個室或罐的溫度升高時，管線L7是處于使用之中，條件是從罐31輸送的熱介質(zhì)量很大。
本發(fā)明可適用于保留反應(yīng)器中熱介質(zhì)并在其中進(jìn)行固化的情形。具體地說，當(dāng)處于升高溫度的氣體輸入到反應(yīng)器中，如上所述，熱介質(zhì)保留在反應(yīng)器內(nèi)部，它被輸入到反應(yīng)管中的氣體溫度變?yōu)樽罱K呈流動性。因此，當(dāng)被安裝在反應(yīng)器外部的加熱器22加熱后的熱介質(zhì)繼續(xù)循環(huán)時，反應(yīng)器50的溫度就可被熱介質(zhì)的熱量所升高。將要循環(huán)到反應(yīng)器50的熱介質(zhì)溫度不作特別的限定，只要適合選用于使反應(yīng)器達(dá)到所要求的催化反應(yīng)最佳溫度就可。盡管氣體和熱介質(zhì)不僅可以上升流方式而且也可以向下流方式輸送到反應(yīng)器，但是，基于更高效率考慮，氣體優(yōu)選是以向下流方式進(jìn)行進(jìn)料的。由于處于固化狀態(tài)的熱介質(zhì)是從其上部向下熔化的，重力作用從而增大熱介質(zhì)的流速，熱介質(zhì)快速熔化并加熱到升高的溫度。
當(dāng)反應(yīng)器由于上述的熱介質(zhì)循環(huán)的緣故，可保證必需的溫度時，起動的操作就可通過停止加熱器22而終止。當(dāng)熱介質(zhì)在已經(jīng)加熱器22加熱后，循環(huán)到反應(yīng)器50，具有升高溫度的氣體進(jìn)入反應(yīng)器的進(jìn)料可以停止，這是因?yàn)闊峤橘|(zhì)已經(jīng)沒有多大可能再重新進(jìn)行固化了。
現(xiàn)在，將對處于加熱狀態(tài)氣體的溫度與循環(huán)到反應(yīng)器50的熱介質(zhì)溫度間的關(guān)系進(jìn)行描述。當(dāng)輸入到反應(yīng)器50中的具有升高溫度的氣體，低于熱介質(zhì)的溫度時，這種氣體的進(jìn)料優(yōu)選停止進(jìn)行，這是因?yàn)樗鼤恋K反應(yīng)器50溫度的升高。相反地，當(dāng)氣體的溫度較高時，在熱介質(zhì)的循環(huán)過程中，處于升高溫度的氣體輸入可安全地連續(xù)進(jìn)行。由于反應(yīng)器50不需要升高到超出適合使用的溫度，還由于過高的溫度升高會妨礙反應(yīng)的進(jìn)行，所以，應(yīng)當(dāng)選用最佳的溫度。
當(dāng)在一個單一反應(yīng)器中制備丙烯酸時，舉例來說，處于最佳溫度的氣體必須要分別地進(jìn)料到第一室和第二室中，這是因?yàn)樵谕ǔＪ褂玫姆磻?yīng)器中，第二室的反應(yīng)溫度低于第一室的溫度。在這種情形中，單一反應(yīng)器可以極好的熱效率進(jìn)行起動，是通過輸入具有與在較低溫度側(cè)的室溫度相一致溫度的熱介質(zhì)，到每個室中，并僅循環(huán)處于加熱狀態(tài)的熱介質(zhì)到位于較高溫度側(cè)的室。當(dāng)加熱到依然較高溫度的熱介質(zhì)僅循環(huán)到第一室51(它位于較高溫度側(cè))時，從罐32中流出的熱介質(zhì)采用加熱器22進(jìn)行加熱，然后僅循環(huán)到第一室51之中。在這種情形中，要循環(huán)到第二室52的熱介質(zhì)，可僅在第二室52內(nèi)部進(jìn)行循環(huán)，而不循環(huán)到罐32中。即使是在這種情形中，第二室中熱介質(zhì)的溫度，也可通過在相鄰的室和/或第一室中循環(huán)的熱介質(zhì)加熱到升高溫度的氣體，而得到升高。因此，氣體進(jìn)料的停止，取決于第一室和第二室的溫度狀況。
在本發(fā)明中，當(dāng)在室內(nèi)循環(huán)的熱介質(zhì)繼續(xù)加熱，并接著再進(jìn)行循環(huán)時，位于較高溫度側(cè)的室，可為第一室51或第二室52。但是，優(yōu)選地，位于較高溫度側(cè)的室鄰近于上述提及的氣體出口。這種優(yōu)選的原因，是因?yàn)樵摎怏w時常地在第一室中需要具有較高的反應(yīng)溫度。按照上述，在反應(yīng)器已經(jīng)達(dá)到最佳溫度之后，起動反應(yīng)器的操作就可通過停止加熱器22的操作而終止。
在起動反應(yīng)器的操作終止之后，目標(biāo)產(chǎn)品就可通過輸送原料氣體到反應(yīng)器內(nèi)部而制得。
本發(fā)明用于起動反應(yīng)器的方法，特別有利地用于起動用來制備如丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯醛或甲基丙烯醛的反應(yīng)器。丙烯酸等前述提及的物質(zhì)是將要大量生產(chǎn)和消耗的化合物。用于生產(chǎn)它們的反應(yīng)器，因此，也是相應(yīng)非常大型的。要加熱這類反應(yīng)器到升高的溫度是困難的。本發(fā)明特別適合用來在起動這些反應(yīng)器時加熱這類大型反應(yīng)器到升高的溫度。
現(xiàn)在，參見圖1，將對用于制備丙烯酸的殼-管式反應(yīng)器的起動方法作具體明確的說明。
丙烯酸的制備是通過輸送原料氣如丙烯、丙烷、或丙烯醛到一個已知的反應(yīng)器中(其內(nèi)帶有填充著氧化催化劑的反應(yīng)管)，從而在反應(yīng)管中引發(fā)原料氣的催化氣相氧化反應(yīng)。一般地，原料氣的催化氣相氧化反應(yīng)是通過輸入各自預(yù)定數(shù)量的含有分子氧的氣體和惰性氣體到原料氣中而引發(fā)的。因此，丙烯醛是通過采用丙烯作為原料氣而制備的。之后，丙烯酸通過使丙烯醛經(jīng)過相似的催化氣相氧化反應(yīng)而得到的。
在催化氣相氧化反應(yīng)中，由于反應(yīng)管被反應(yīng)熱加熱到溫度范圍在250-450℃，具有的凝固點(diǎn)范圍在130-180℃的硝石一般采用來作為熱介質(zhì)，即在反應(yīng)管外部循環(huán)的流體。本發(fā)明用來起動反應(yīng)器的方法，優(yōu)選是在制備目標(biāo)產(chǎn)品過程中，采用一種混合有惰性氣體的原料氣作為輸入到反應(yīng)管中的氣體，含有分子氧的氣體如空氣。當(dāng)反應(yīng)器50用一個中間管板分隔為第一室51和第二室52時，如圖1所示，經(jīng)過這些室的反應(yīng)管分別填充有與室中引發(fā)的反應(yīng)相適合的催化劑，不同的氣體成分可在經(jīng)過第一室和第二室的反應(yīng)管的內(nèi)部移動。因此，要求所使用的升高溫度的氣體即使暴露在所有催化劑和氣體成分中時也是穩(wěn)定的。需要這種穩(wěn)定性的原因，是因?yàn)榧词巩?dāng)原料氣被輸送到已經(jīng)加熱到某一升高溫度的反應(yīng)器中，升高的溫度不會對原料氣或反應(yīng)催化劑產(chǎn)生什么影響。
所討論的氣體溫度優(yōu)選是設(shè)定在高于硝石凝固點(diǎn)的水平，當(dāng)氣體進(jìn)料到反應(yīng)管內(nèi)部時。氣體溫度的升高可通過在燃燒爐中燃燒燃料或通過采用電加熱器而實(shí)現(xiàn)的。當(dāng)供給熱量的量很大時，從熱量節(jié)約的角度考慮，采用蒸汽實(shí)現(xiàn)氣體的溫度升高是有利的。反應(yīng)器的出口溫度設(shè)定在100-400℃范圍的水平，優(yōu)選是設(shè)定在等于或高于所用硝石的凝固點(diǎn)水平。即使當(dāng)熱介質(zhì)此后進(jìn)行循環(huán)，這種溫度升高也將會有利地用來防止熱介質(zhì)發(fā)生再固化，使得溫度升高得以快速地進(jìn)行，并降低固化產(chǎn)品對所使用裝置的影響。本發(fā)明將氣體供入到反應(yīng)管，主要目的是使熱介質(zhì)的循環(huán)平緩。
順便要提及的是，在采用含有丙烯氣體的兩段式催化氣相氧化反應(yīng)制備丙烯酸中，已知的常用于通過含有丙烯的原料氣的催化氣相氧化反應(yīng)制備丙烯醛的氧化催化劑，可用作前段催化劑。后段催化劑不作特別的區(qū)分。常用于通過主要含有丙烯醛(它是在采用用于催化氣相氧化反應(yīng)的兩段式方法的前段中所得到的)的反應(yīng)氣的氣相氧化反應(yīng)而制備丙烯酸的氧化催化劑，可用作后段催化劑。催化劑的形狀不作特別的限定。催化劑可為球形、柱形、圓柱形等。
之后，反應(yīng)器內(nèi)部的溫度升高是通過供給具有升高溫度的熱介質(zhì)到預(yù)熱的反應(yīng)器中而實(shí)現(xiàn)的，其結(jié)果是反應(yīng)器將從反應(yīng)管的內(nèi)部和外部而被加熱到升高的溫度。
由于熱介質(zhì)在環(huán)境溫度下是呈固態(tài)，所以已經(jīng)用于反應(yīng)器50中的熱介質(zhì)時常會流出反應(yīng)器并貯存在用于回收熱介質(zhì)的罐(熱介質(zhì)回收罐)31中。罐31中的熱介質(zhì)，因此，用加熱器23對其加熱，直到它呈現(xiàn)流體狀態(tài)，接著將處于流體狀態(tài)的熱介質(zhì)憑藉附屬的泵41的壓力輸入到反應(yīng)器中。熱介質(zhì)可經(jīng)由如上所述的罐32或直接從罐31中輸入到組成室中。
已經(jīng)輸入到組成室中的熱介質(zhì)，它分別采用附屬的泵43和泵44進(jìn)行循環(huán)。這些泵優(yōu)選是軸向泵，這是因?yàn)榉磻?yīng)器的尺寸很大，且熱介質(zhì)的體積也是很大的，如此大體積的熱介質(zhì)必須要循環(huán)，才不會發(fā)生過度負(fù)荷。要使用的熱介質(zhì)的溫度僅需要超過熱介質(zhì)的凝固點(diǎn)并能夠使填充在反應(yīng)管中的催化劑保證最佳的溫度。
之后，其中已經(jīng)輸入有熱介質(zhì)的反應(yīng)器50具有組成室與罐32相連接，這樣，組成室中的熱介質(zhì)至少部分可被輸入到罐32中。由于用于丙烯酸的反應(yīng)器，作為例子，尺寸很大，催化劑的體積隨著熱介質(zhì)溫度升高而改變，也成比例地變大。因此，這種體積變化，可通過使由于上述提及的變化而溢出反應(yīng)器的部分熱介質(zhì)流入到罐32中而容易地得到緩和。
當(dāng)使用單一反應(yīng)器通過兩段反應(yīng)而得到丙烯酸時，第一段用來由丙烯作為原料氣制備丙烯醛，第二段用來通過進(jìn)一步氧化丙烯醛而制備丙烯酸，用于兩個組成室中的催化劑是不同的，適合最佳反應(yīng)的室內(nèi)的溫度也是不同的。在這種情形中，反應(yīng)器內(nèi)部溫度可方便且經(jīng)濟(jì)地通過專門輸送的升高溫度的熱介質(zhì)到任一室中而得到升高。特別地，在丙烯酸的催化氣相氧化反應(yīng)中，位于原料氣下游的室可處于較低的溫度。當(dāng)依然處于較高溫度的熱介質(zhì)在上游循環(huán)時，在下游室中的催化劑，也可通過暴露在該較高溫度中而被加熱到升高的溫度。因此，考慮到熱量節(jié)約，先前加熱的熱介質(zhì)僅循環(huán)到第一室中。從上述的反應(yīng)溫度特性出發(fā)，用于制備丙烯酸或甲基丙烯酸的反應(yīng)器，優(yōu)選是通過循環(huán)具有升高溫度的熱介質(zhì)到鄰近具有升高溫度的氣體入口的室中而進(jìn)行起動的。
熱介質(zhì)在不同溫度下循環(huán)到組成室，例如，在起動用于制備丙烯酸反應(yīng)器的操作中，它是通過輸入必須要專門地循環(huán)到第一室51的熱介質(zhì)到罐32，接著用加熱器22加熱其中的熱介質(zhì)，然后將具有升高溫度的熱介質(zhì)專門地循環(huán)到第一室51中而實(shí)現(xiàn)的。在這種情形中，第二室52中的熱介質(zhì)僅在第二室中進(jìn)行循環(huán)。通過溫度升高而產(chǎn)生的熱介質(zhì)體積的增加，可在罐32中得到回收，第二室52是連接在罐32上的。
當(dāng)反應(yīng)器內(nèi)部由于熱介質(zhì)的循環(huán)已經(jīng)加熱到目標(biāo)溫度時，起動反應(yīng)器的操作就可通過停止加熱器的操作而終止。
采用已知方法，通過起動反應(yīng)器并接著輸送原料氣到反應(yīng)器中并制備丙烯酸，目標(biāo)產(chǎn)品可在業(yè)已經(jīng)加熱到升高溫度的反應(yīng)器快速地得到生產(chǎn)。甲基丙烯酸的生產(chǎn)可通過改變原料氣而類似地得以實(shí)現(xiàn)。
本發(fā)明的第二方面在于一種反應(yīng)器系統(tǒng)，它包括一個在其中有多個被一個中間管板所分隔而成的室的反應(yīng)器、用來貯存由所述室導(dǎo)出的熱介質(zhì)的裝置、用來加熱由所述貯存裝置導(dǎo)出的熱介質(zhì)的加熱裝置和用來將由所述加熱裝置加熱到某一升高溫度的所述熱介質(zhì)進(jìn)料到所述室的至少一個室中的裝置，其特征在于所述的貯存裝置包括一個可貯存所述組成室中的至少部分熱介質(zhì)的罐，且所述罐的容積小于在組成室中循環(huán)的熱介質(zhì)的量。
本發(fā)明涉及一種反應(yīng)器系統(tǒng)，它特別適合用來輸送多份具有不同溫度的熱介質(zhì)到多個室中從而給予這些室以成比例地不同內(nèi)部溫度，并從這些室中導(dǎo)出該多份溫度不同的熱介質(zhì)。這種系統(tǒng)并不限于在正常操作時的循環(huán)熱介質(zhì)以升高反應(yīng)器溫度這種情形，和在起動反應(yīng)器時升高反應(yīng)器溫度的情形，只要求能夠通過循環(huán)多份具有不同溫度的熱介質(zhì)可升高室的內(nèi)部溫度到不同水平即可。這種溫度升高是打算用來實(shí)現(xiàn)吸熱反應(yīng)的反應(yīng)器所必需的。
上述的反應(yīng)器系統(tǒng)，其特征表現(xiàn)為預(yù)加熱熱介質(zhì)從而使它能夠保證流動性和進(jìn)一步加熱并循環(huán)處于流體狀態(tài)的熱介質(zhì)到反應(yīng)器中的操作，通過采用一個加熱裝置循環(huán)處于加熱狀態(tài)的熱介質(zhì)到多個室中的能力，和通過采用一個罐緩和由于加熱所引起的熱介質(zhì)體積增大的能力。
現(xiàn)在，下面通過參見圖1將對本發(fā)明的反應(yīng)器系統(tǒng)的特征作具體的說明。首先，由于熱介質(zhì)溫度升高而引起的體積變化，可按照下述方法得到恢復(fù)。首先是，當(dāng)熱介質(zhì)在加熱時，它具有增大的體積，如上所述。當(dāng)使用用來回收在反應(yīng)器終止操作之后的熱介質(zhì)的這樣大的罐(如圖1中所示的罐31)來恢復(fù)這種體積變化時，連接在罐31上的泵41最終用來使熱介質(zhì)流出該罐，由于熱介質(zhì)體積的變化相對于該罐的體積很小，該罐中的液面是降低的。泵41可允許在操作沒有引發(fā)氣蝕現(xiàn)象的條件下進(jìn)行操作。當(dāng)熱介質(zhì)僅以相對罐體積很少的體積進(jìn)行循環(huán)，則泵必定會招致負(fù)荷，這是因?yàn)樗子谝饸馕g現(xiàn)象。因此，該泵連接到較罐31具有較小體積的罐32上，這種罐32是用來恢復(fù)體積變化的。由于罐31是用來回收和貯存反應(yīng)器中全部體積的熱介質(zhì)，它具有較處于室中熱介質(zhì)各部分的總體積更大的容積。用作貯存本發(fā)明熱介質(zhì)的裝置的一個罐，能夠貯存這些組成室中熱介質(zhì)的至少一部分，它要求具有小于在室中循環(huán)的熱介質(zhì)體積的容積。合適地，該容積范圍為在組成室中循環(huán)的熱介質(zhì)量的5-80vol.％，優(yōu)選范圍為10-50vol.％。
根據(jù)本發(fā)明的在室內(nèi)循環(huán)的熱介質(zhì)量，可由下式確定(π/4)(D2-d2×n)×(L-t)×N其中，N表示反應(yīng)器數(shù)目，D表示反應(yīng)器內(nèi)徑，t表示反應(yīng)器管板總厚度(上層管板+中間層管板+下層管板)，d表示反應(yīng)管的外徑，L表示反應(yīng)管的長度，n表示反應(yīng)管的數(shù)目。
在本發(fā)明中，僅使一個罐與多個室相連接就足夠了。如果罐是布置為每個室一個罐，用來恢復(fù)熱介質(zhì)溫度變化，則設(shè)備將變得復(fù)雜，且設(shè)計(jì)費(fèi)用也會升高。通過連接所述室到一個罐上，從而可使得將要輸入的位于所述室中的熱介質(zhì)一部分能夠進(jìn)入到該罐中，這可簡化導(dǎo)管的設(shè)計(jì)和降低導(dǎo)管的數(shù)目，進(jìn)而可提高熱效率，并緩和施加在連接在所述大罐上泵的負(fù)荷。
此外，通過輸送所述組成室中熱介質(zhì)到一個罐中(罐31)，如上所述，能夠降低加熱器的數(shù)目至一個，這是因?yàn)樵摴拗械臒峤橘|(zhì)可采用該加熱器進(jìn)行加熱，且升高溫度的熱介質(zhì)然后可進(jìn)料到組成室中。而且，多份不同溫度的熱介質(zhì)進(jìn)入到組成室中的進(jìn)料，可通過分布用于在罐32和加熱器22間和在罐32和組成室51和52之間熱介質(zhì)循環(huán)的導(dǎo)管而實(shí)現(xiàn)。
用于反應(yīng)器系統(tǒng)中的反應(yīng)器，優(yōu)選是配置有，用于導(dǎo)入到反應(yīng)管的氣體的加熱裝置。借助于這種加熱裝置，本發(fā)明的第一個方面可容易地得以實(shí)現(xiàn)。
本發(fā)明的反應(yīng)器系統(tǒng)，可用來制備(甲基)丙烯酸和(甲基)丙烯醛，這是因?yàn)檫@種反應(yīng)器具有第一室和第二室。時常地，這些化合物使用其中組成室處于不同溫度的反應(yīng)器，如上所述。當(dāng)采用本發(fā)明的反應(yīng)器系統(tǒng)時，反應(yīng)器的組成室可容易地加熱到它們各自的最佳升高溫度。
在本發(fā)明的反應(yīng)器系統(tǒng)中，用來輸送熱介質(zhì)到反應(yīng)器中的導(dǎo)管，優(yōu)選是從反應(yīng)器的上方環(huán)形導(dǎo)管或高于該環(huán)形導(dǎo)管水平面的部件連接到反應(yīng)器上。用于本發(fā)明的“反應(yīng)器的上方環(huán)形導(dǎo)管或水平面高于該環(huán)形導(dǎo)管的部件”表示，除了上方環(huán)形導(dǎo)管外(例如，圖1中由63和64所示的部件)、包括上方環(huán)導(dǎo)管的低端、位于高于該低端水平面的反應(yīng)器殼、用來輸送熱介質(zhì)到反應(yīng)器殼中的軸向泵和用來從該軸向泵向反應(yīng)器殼中輸送熱介質(zhì)的導(dǎo)管。
當(dāng)熱介質(zhì)經(jīng)由反應(yīng)器的上方環(huán)形導(dǎo)管輸入時，熱介質(zhì)是向下流入到反應(yīng)器的內(nèi)部的。相反地，當(dāng)熱介質(zhì)是從相連的軸向泵輸入的，則熱介質(zhì)是向下流入到該軸向泵的內(nèi)部，然后從該軸向泵的低部向上流入到反應(yīng)器的內(nèi)部。一般地，即使在反應(yīng)器充滿了熱介質(zhì)之后，熱介質(zhì)也可連續(xù)地進(jìn)料并可允許溢出反應(yīng)器。將要進(jìn)料到反應(yīng)器內(nèi)部的熱介質(zhì)，不僅由于設(shè)置到達(dá)反應(yīng)器的導(dǎo)管而且由于反應(yīng)器和軸向泵自身的原因，可能損失熱量，并從而在軸向泵和反應(yīng)器內(nèi)發(fā)生固化。當(dāng)經(jīng)由這些導(dǎo)管輸入的熱介質(zhì)，在輸送到軸向泵和反應(yīng)器過程中，是以向下流方式進(jìn)料的，施加在用來循環(huán)熱介質(zhì)的泵(如圖1中的泵32)上的負(fù)荷就可得到緩和，這是因?yàn)闊峤橘|(zhì)在重力作用下下降。如果熱介質(zhì)以上升流進(jìn)料，則壓力將會升高，且循環(huán)熱介質(zhì)泵上的負(fù)荷也會增加，這是因?yàn)楣腆w物質(zhì)易于發(fā)生阻塞。
在反應(yīng)器充滿了熱介質(zhì)之后，軸向泵(如圖1中泵43和44)被開動。當(dāng)軸向泵設(shè)計(jì)為自開始時起以上升流或向下流方式提升反應(yīng)器內(nèi)的熱介質(zhì)時，在反應(yīng)已經(jīng)充滿了熱介質(zhì)之后，熱介質(zhì)的流動方向可以確保沿最初設(shè)計(jì)的方向。本發(fā)明的第三個方面在于一種反應(yīng)器系統(tǒng)，它包括一個反應(yīng)器、用來貯存由所述室導(dǎo)出的熱介質(zhì)的裝置、用來加熱由所述貯存裝置導(dǎo)出的熱介質(zhì)的加熱裝置和用來將由所述加熱裝置加熱到某一升高溫度的所述熱介質(zhì)進(jìn)料到所述室的至少一個室中的裝置，其特征在于所述的貯存裝置包括一個可貯存所述組成室中的至少部分熱介質(zhì)的罐，所述罐的容積小于在組成室中循環(huán)的熱介質(zhì)的量，和用來輸送熱介質(zhì)到反應(yīng)器的導(dǎo)管，它連接在所述反應(yīng)器的上方環(huán)形導(dǎo)管上或連接在位于高于所述環(huán)形導(dǎo)管水平面的部件上。
熱介質(zhì)隨著其溫度變化，其體積也發(fā)生變化。緩和這種體積變化的要求，不僅限于單一反應(yīng)器。通過采用一個可貯存組成室中至少部分熱介質(zhì)的罐作為所述的貯存裝置，如上所述，并設(shè)計(jì)這種罐具有小于在組成室內(nèi)循環(huán)的熱介質(zhì)的量的容積，這樣，就可容易地實(shí)現(xiàn)貯存增大量的熱介質(zhì)。而且，通過從反應(yīng)器的上方環(huán)形導(dǎo)管或位于高于該環(huán)形導(dǎo)管水平面的部件，連接用于輸送熱介質(zhì)到反應(yīng)器的導(dǎo)管到反應(yīng)器上，就可以上述所述的相同方式，緩和由于熱介質(zhì)的固化作用而施加在泵上的負(fù)荷。在反應(yīng)器已經(jīng)充滿了熱介質(zhì)之后，為了在反應(yīng)器內(nèi)提升熱介質(zhì)向上流動，可設(shè)計(jì)軸向泵(例如，圖1中的泵43或44)自開始時起以上升流方式提升熱介質(zhì)。
這里所采用的殼-管式反應(yīng)器，具有的內(nèi)徑為4000mm，且在其殼的上部和下部分別配置有管板，它支撐著9300個長度為6500mm夾持在其中的反應(yīng)管。在下部管板上方的3200mm位置處，布置有一個中間管板，用以將反應(yīng)器的內(nèi)部分隔成兩個室。此外，反應(yīng)器的上部室52和下部室51，分別配置環(huán)形導(dǎo)管。軸向泵43和44分別連接在環(huán)形導(dǎo)管上。
首先，采用表壓為4Mpa的蒸汽在預(yù)加熱器21中預(yù)熱空氣到溫度為210℃。通過采用鼓風(fēng)機(jī)10，將該預(yù)熱后的空氣以190Nm3/min的流量進(jìn)料到反應(yīng)器50中，反應(yīng)出口處(第二室出口)的氣體溫度升高到200℃(第一步驟)。
在確認(rèn)反應(yīng)氣的出口溫度升高達(dá)到200℃之后，采用相連的加熱器23預(yù)熱到200℃的熱介質(zhì)，用泵41將其從罐31中輸送到反應(yīng)器50中。熱介質(zhì)經(jīng)管線L1、L2、L3和L4，從罐31輸送到第一室51中，并經(jīng)管線L1、L2、L11和L12，從罐31輸送到第二室52中。接著，在熱介質(zhì)已經(jīng)輸送到反應(yīng)器50之后，開動分別連接在組成室上的軸向泵43和44，使組成室中的熱介質(zhì)的一部分在組成室內(nèi)進(jìn)行循環(huán)。所述的組成室是與罐32相連接的，這樣，組成室中熱介質(zhì)的一部分，就可經(jīng)管線L5和L13從第一室循環(huán)到罐32中，并經(jīng)管線L1從第二室52循環(huán)到罐32中(第二步驟)。
然后，關(guān)閉鼓風(fēng)機(jī)10，同時，開動連接于罐32之上的泵42，使罐32中的熱介質(zhì)循環(huán)到功率為700 kW的電加熱器22中，并升高其中的熱介質(zhì)的溫度。經(jīng)此加熱到升高溫度的熱介質(zhì)，經(jīng)管線L21、L23和L4，專門地進(jìn)料到第一室51中。因此，第二室52可被第一室51預(yù)熱到升高的溫度(第三步驟)。
第一室中熱介質(zhì)的溫度達(dá)到350℃，第二室52中的熱介質(zhì)溫度達(dá)到260℃，即反應(yīng)所需的預(yù)定溫度，所以加熱器22就可停止以終止起動反應(yīng)器的操作。這一操作所需要的時間為36小時。
當(dāng)反應(yīng)器采用本工作實(shí)例的方法進(jìn)行操作時，觀察到組成室的溫度變化如圖3所示。在圖3的曲線中，①表示起動泵43和44操作的時間，②表示起動泵42和加熱器22操作的時間，和③表示關(guān)閉鼓風(fēng)機(jī)的時間。(對比例)在與用于工作實(shí)例相同的設(shè)備中，反應(yīng)器的起動是按照如下的工藝步驟進(jìn)行的，但是在熱介質(zhì)進(jìn)料之前，省略了向反應(yīng)器50導(dǎo)入處于升高溫度的氣體步驟。
具體地說，采用相連的加熱器23加熱到200℃的熱介質(zhì)，用泵41將其經(jīng)管線L1、L2、L3和L4，從罐31輸送到第一室51中，并經(jīng)管線L1、L2、L11和L12，從罐31輸送到第二室52中。
接著，在熱介質(zhì)已經(jīng)輸送到反應(yīng)器50之后，開動分別連接在組成室上的軸向泵43和44，使組成室中的熱介質(zhì)的一部分在組成室內(nèi)進(jìn)行循環(huán)。采用與工作實(shí)例相同的方式，所述的組成室是與罐32相連接的，這樣，熱介質(zhì)就可經(jīng)管線L5和L13從第一室51循環(huán)到罐32中，并經(jīng)管線L6從罐32循環(huán)到第二室52中。
反應(yīng)器內(nèi)熱介質(zhì)溫度隨后降到158℃，開動泵42，使熱介質(zhì)循環(huán)到功率為700kW的電加熱器22中，并加熱其中的熱介質(zhì)至升高的溫度。已經(jīng)加熱到升高溫度的熱介質(zhì)，與在工作實(shí)例中相似，專門地進(jìn)料到第一室51中。順便要提及的是，第二室52是采用第一室51的熱量預(yù)熱到升高溫度的。由于第二室52中熱介質(zhì)溫度達(dá)到350℃和第一室51中的熱介質(zhì)溫度達(dá)到260℃，即達(dá)到反應(yīng)所需的預(yù)定溫度，終止起動反應(yīng)器操作。這一操作所需要的時間為62小時。
權(quán)利要求
1.一種用來起動反應(yīng)器的方法，該反應(yīng)器為一個適用循環(huán)凝固點(diǎn)范圍在50-250℃之間的熱介質(zhì)到反應(yīng)管外部的殼-管式反應(yīng)器，其特征是通過將溫度范圍在100-400℃的氣體引入到反應(yīng)管中，從而啟動溫度的升高，之后循環(huán)處于加熱狀態(tài)的熱介質(zhì)到反應(yīng)管的外側(cè)。
2.權(quán)利要求1所述的方法，其中所述的熱介質(zhì)循環(huán)是在所述反應(yīng)器出口處的所述氣體溫度達(dá)到150-250℃水平范圍之后開始進(jìn)行的。
3.權(quán)利要求1所述的方法，其中所述的殼-管式反應(yīng)器在其內(nèi)部形成有被中間管板所分隔的多個室。
4.權(quán)利要求3所述的方法，其中所述的反應(yīng)室的溫度升高是通過將溫度在100-400℃范圍之間的氣體引入到穿過所述室的反應(yīng)管而啟動的，然后所述的溫度升高是通過循環(huán)在所有組成室中的熱介質(zhì)到反應(yīng)管的外側(cè)而得以連續(xù)進(jìn)行的。
5.權(quán)利要求3所述的方法，其中所述的反應(yīng)室的溫度升高是通過將溫度在100-400℃范圍之間的氣體引入到穿過所述室的反應(yīng)管而啟動的，然后所述的溫度升高是通過循環(huán)在所有組成室中的熱介質(zhì)到反應(yīng)管的外側(cè)并循環(huán)進(jìn)一步在至少一個室中加熱的熱介質(zhì)到反應(yīng)管外部而得以連續(xù)進(jìn)行的。
6.權(quán)利要求5所述的方法，其中所述的處于加熱狀態(tài)的熱介質(zhì)在其中進(jìn)行循環(huán)的室鄰近于所述氣體的入口。
7.權(quán)利要求1所述的方法，其中所述的熱介質(zhì)為一種硝石。
8.一種用來制備(甲基)丙烯酸和/或(甲基)丙烯醛的方法，其特征是在權(quán)利要求1-7任一權(quán)利要求中列出的所述起動設(shè)備的方法之后，向所述的反應(yīng)器中輸入原料氣。
9.一種反應(yīng)器系統(tǒng)，包括一個在其中形成被中間管板分隔的多個室的反應(yīng)器、用來貯存由所述室導(dǎo)出的熱介質(zhì)的裝置、用來加熱由所述貯存裝置導(dǎo)出的熱介質(zhì)的加熱裝置、和用來輸送經(jīng)所述加熱裝置加熱到升高溫度的所述熱介質(zhì)到所述室的至少一個室中的裝置，其特征是所述的貯存裝置包括一個可貯存所述組成室中熱介質(zhì)的至少一部分的罐，所述的罐的容積小于在所述組成室中循環(huán)的熱介質(zhì)的量。
10.權(quán)利要求9所述的反應(yīng)器系統(tǒng)，其中所述反應(yīng)器具有用來對導(dǎo)入到反應(yīng)管中氣體進(jìn)行加熱的加熱裝置。
11.權(quán)利要求9所述的反應(yīng)器系統(tǒng)，其中用來輸送所述熱介質(zhì)到反應(yīng)器的導(dǎo)管，是從反應(yīng)器的上方環(huán)形導(dǎo)管或從位于高于所述環(huán)形導(dǎo)管水平面的部件連接到所述反應(yīng)器上。
12.一種反應(yīng)器系統(tǒng)，包括一個反應(yīng)器、用來貯存由所述室導(dǎo)出的熱介質(zhì)的裝置、用來加熱由所述貯存裝置導(dǎo)出的熱介質(zhì)的加熱裝置、和用來輸送經(jīng)所述加熱裝置加熱到升高溫度的所述熱介質(zhì)到所述室的至少一個室中的裝置，其特征是所述的貯存裝置包括一個可貯存所述組成室中熱介質(zhì)的至少一部分的罐，所述的罐的容積小于在所述組成室中循環(huán)的熱介質(zhì)的量，用來輸送熱介質(zhì)到反應(yīng)器中的導(dǎo)管，是從反應(yīng)器的上方環(huán)形導(dǎo)管或從位于高于所述環(huán)形導(dǎo)管水平面的部件連接到所述反應(yīng)器上。
13.權(quán)利要求9所述的反應(yīng)器系統(tǒng)，它是用來制備(甲基)丙烯酸和/或(甲基)丙烯醛的。
14.權(quán)利要求12所述的反應(yīng)器系統(tǒng)，它是用來制備(甲基)丙烯酸和/或(甲基)丙烯醛的。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種用來快速起動反應(yīng)器的方法和一種為此的反應(yīng)器系統(tǒng)。在該系統(tǒng)中,一種殼－管式反應(yīng)器用來循環(huán)凝固點(diǎn)范圍在50－250℃之間的熱介質(zhì)到反應(yīng)管外部,其特征是通過輸送溫度范圍在100－400℃的氣體到反應(yīng)管一側(cè)而啟動反應(yīng)器的溫度升高,之后循環(huán)處于加熱狀態(tài)的熱介質(zhì)到反應(yīng)管的外部。通過預(yù)先導(dǎo)入具有升高溫度的氣體到反應(yīng)管中,可以防止熱介質(zhì)在循環(huán)之后再次發(fā)生固化,并使反應(yīng)器能夠快速地得到起動。
文檔編號C07C45/35GK1323779SQ01121499
公開日2001年11月28日 申請日期2001年5月2日 優(yōu)先權(quán)日2000年5月2日
發(fā)明者松本行弘, 西村武, 曾我部秀喜, 坂元一彥, 百百治 申請人:株式會社日本觸媒