專(zhuān)利名稱(chēng)：生產(chǎn)醇的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總地涉及化學(xué)反應(yīng)領(lǐng)域。更具體地說(shuō)，本發(fā)明涉及并入高 剪切來(lái)合成醇的方法。
背景技術(shù)：
用于烯烴、特別是低級(jí)烯烴諸如乙烯、丙烯或丁烯的水合來(lái)制備 相應(yīng)的醇諸如乙醇、丙醇或丁醇的方法具有工業(yè)重要性，因?yàn)榇荚诠?業(yè)、科學(xué)、醫(yī)學(xué)和技術(shù)的許多領(lǐng)域中被應(yīng)用。根據(jù)在使用乙醇作為燃 料來(lái)源方面的最新發(fā)展，醇的改進(jìn)產(chǎn)生方法已經(jīng)變得更加令人想要。 已知多種用于醇水合反應(yīng)的方法，但是使用無(wú)機(jī)酸諸如硫酸或磷酸作 為催化劑，已經(jīng)成為最普遍的工業(yè)生產(chǎn)方法。另外，異丙醇目前被廣 泛用作溶劑、消毒劑和燃料添加劑。在化學(xué)工業(yè)中，異丙醇在有機(jī)合 成中是非常有用的中間體。
典型地，醇諸如乙醇或異丙醇可使用在硅膠上被承載的磷酸進(jìn)行 烯烴水合而被生產(chǎn)。然而，在該方法中，在硅膠上被承載的磷酸可被 洗脫，導(dǎo)致催化劑活性變差。因此，必需持久地加入磷酸。因此，出 現(xiàn)與處理被排放的廢液和設(shè)備材料被腐蝕有關(guān)的問(wèn)題。另外，需要大 量的能量來(lái)回收未反應(yīng)的乙烯或分離和純化所生成的乙醇，因?yàn)橐蚁?的轉(zhuǎn)化率低。
使用硫酸的液相方法也被廣泛地采用，用于在工業(yè)上進(jìn)行丙烯或 丁烯的水合。然而，在該方法中，需要大量的能量用于水解一旦形成的硫酸酯。因?yàn)楸幌♂尩牧蛩崴芤旱臐舛群驮佼a(chǎn)生，設(shè)備在高溫下 可能受到酸的劇烈侵蝕。
從平衡觀點(diǎn)考慮，優(yōu)選烯烴的水合在低溫和高壓下進(jìn)行，并且通 常，這些反應(yīng)條件提供烯烴向醇的高轉(zhuǎn)化率。然而，必需獲得在工業(yè) 上令人滿意的反應(yīng)速率，并且，實(shí)際上，為了獲得這種高的反應(yīng)速率 采用了惡劣的高溫和高壓條件。為此，希望開(kāi)發(fā)用于烯烴水合的高活 性固體酸催化劑，其能夠降低能量消耗并且不引起設(shè)備腐蝕或其它問(wèn) 題。
已經(jīng)試圖使用固體催化劑用于烯烴水合。例如，已經(jīng)提出了使用 由二氧化硅、氧化鋁、氧化鋯、二氧化鈦、氧化鉬和氧化鉤組成的復(fù) 合氧化物，金屬磷酸鹽諸如磷酸鋁和磷酸鋯，以及被稱(chēng)作"沸石"的 結(jié)晶鋁硅酸鹽諸如絲光沸石和Y型沸石。然而，這些催化劑具有低活 性并且當(dāng)反應(yīng)在高溫進(jìn)行時(shí)活性逐漸變差。
從從上討論可知，先前的方法依賴(lài)于改善在水合反應(yīng)中所用的催 化劑。目前，進(jìn)行了很少的考察或沒(méi)有考察來(lái)改善反應(yīng)物例如烯烴和 水的混合，用于改進(jìn)反應(yīng)和使反應(yīng)最佳化。
因此，需要通過(guò)改善烯烴被混入水相中以生產(chǎn)醇的被促進(jìn)方法。
發(fā)明概述
本文描述了用于合成醇的方法和系統(tǒng)。該方法和系統(tǒng)并入了高剪 切裝置的新應(yīng)用，以促進(jìn)烯烴在水中的分散和溶解。該高剪切裝置使 得可采用更低的反應(yīng)溫度和壓力，并還減少反應(yīng)時(shí)間。所公開(kāi)的方法 和系統(tǒng)的另外的優(yōu)點(diǎn)和方面描述如下。
在一實(shí)施方案中，生產(chǎn)醇的方法包括將烯烴引入到水物流中以形 成氣體-液體物流。該方法還包括使氣體-液體物流流過(guò)高剪切裝置從而形成分散體，該分散體具有平均直徑小于約1微米的氣泡。另外，該
方法包括使氣體-液體物流接觸反應(yīng)器內(nèi)的催化劑以使烯烴氣體水合，
形成醇。
在一實(shí)施方案中，烯烴水合用系統(tǒng)包含至少一個(gè)包含轉(zhuǎn)子和定子的高剪切裝置。轉(zhuǎn)子和定子以約0.02毫米到約5毫米的剪切縫隙分隔開(kāi)。剪切縫隙是在轉(zhuǎn)子和定子之間的最小距離。該高剪切混合裝置能
夠產(chǎn)生至少一個(gè)轉(zhuǎn)子的大于約23 m/s(4,500 ft/min)的尖端速度。另外，
該系統(tǒng)包含被配置用于遞送包括液相的液體物流至高剪切裝置的泵。該系統(tǒng)還包含被連接至高剪切裝置的烯烴水合用反應(yīng)器。該反應(yīng)器被配置用于從所述高剪切裝置接收所述分散體。
上文己經(jīng)相當(dāng)概括性地描述了本發(fā)明的特征和技術(shù)優(yōu)點(diǎn)，以便可以更好地理解下文所述的發(fā)明的詳細(xì)說(shuō)明。本發(fā)明的另外的特征和優(yōu)點(diǎn)將在下文中進(jìn)行描述并且構(gòu)成了本發(fā)明權(quán)利要求書(shū)的主題。本領(lǐng)域技術(shù)人員可理解所公開(kāi)的概念和具體實(shí)施方案可容易地被采用，作為用于改變或設(shè)計(jì)其它用于執(zhí)行本發(fā)明相同目的的結(jié)構(gòu)。本領(lǐng)域技術(shù)人員還可理解，這種等價(jià)構(gòu)造并不脫離由權(quán)利要求書(shū)所宣稱(chēng)的本發(fā)明的實(shí)質(zhì)和范圍。


圖1是根據(jù)本發(fā)明的某些實(shí)施方案，用于生產(chǎn)醇的方法的工藝流程圖。
圖2是用于圖1系統(tǒng)的實(shí)施方案中的多級(jí)高剪切器件的縱向剖視圖。
注釋和命名
在以下的說(shuō)明書(shū)和權(quán)利要求書(shū)中通篇使用的某些術(shù)語(yǔ)是指具體的系統(tǒng)部件。該文獻(xiàn)不意在區(qū)別名稱(chēng)不同但功能相同的組件。在以下的討論和權(quán)利要求書(shū)中，術(shù)語(yǔ)"包含"和"包括"以開(kāi)放式形式被使用，并因此可被解釋為是指"包括，但不限于"。
優(yōu)選方案詳述
所公開(kāi)的用于烯烴水合的方法和系統(tǒng)采用了高剪切機(jī)械裝置以提供烯烴氣體和水在反應(yīng)器/混合器裝置中在受控環(huán)境下的快速接觸和混合。本文使用的術(shù)語(yǔ)"烯烴氣體"包括實(shí)質(zhì)上純的烯烴以及含有烯烴的氣體混合物。特別地，所述系統(tǒng)和方法的實(shí)施方案可用于從烯烴水合生產(chǎn)醇。優(yōu)選地，該方法包括液體水和烯烴氣體的非均相反應(yīng)。高剪切裝置減少了對(duì)反應(yīng)的傳質(zhì)限制，從而增加總反應(yīng)速率。
牽涉液體、氣體和固體的化學(xué)反應(yīng)依賴(lài)于時(shí)間、溫度和壓力來(lái)決定反應(yīng)速率。如果希望兩種或更多種不同相的原材料(例如固體和液體；液體和氣體；固體、液體和氣體)發(fā)生反應(yīng)，控制反應(yīng)速率的限
制因素之一牽涉反應(yīng)物的接觸時(shí)間。在非均相催化反應(yīng)的情況下，存
在另外的速率限制因素從催化劑表面除去已反應(yīng)的產(chǎn)物從而使得談
催化劑能夠催化另外的反應(yīng)物。反應(yīng)物和/或催化劑的接觸時(shí)間通常通過(guò)混合得以控制，所述混合操作提供在化學(xué)反應(yīng)中所牽涉的兩種或更多種反應(yīng)物的接觸。包括如本文所述的外部高剪切裝置或混合器的反應(yīng)器組件使得有可能降低傳質(zhì)限制，從而使得反應(yīng)更密切地接近動(dòng)力學(xué)極限。當(dāng)反應(yīng)速率被加速時(shí)，停留時(shí)間可被減少，從而增加可獲得的處理量。產(chǎn)品收率因高剪切系統(tǒng)和方法而被增加。或者，如果現(xiàn)有方法的產(chǎn)品收率是可接受的話，那么通過(guò)并入合適的高剪切來(lái)減少所需的停留時(shí)間可允許使用比傳統(tǒng)方法更低的溫度和/或壓力。
烯烴水合用系統(tǒng)?，F(xiàn)在參考圖1來(lái)描述高剪切烯烴水合用系統(tǒng)，
圖1是用于通過(guò)烯烴水合來(lái)生產(chǎn)醇的高剪切系統(tǒng)100的實(shí)施方案的工藝流程圖。代表性系統(tǒng)的基礎(chǔ)組件包括外部高剪切裝置(HSD)140、容器110和泵105。如圖1所示，高剪切裝置可位于容器/反應(yīng)器110以外。這些部件中的每一個(gè)在下文中進(jìn)行更詳細(xì)的描述。管道121連接至泵105用于引入任一的烯烴反應(yīng)物。管道113將泵105連接至HSD140，以及管道118將HSD 140連接至容器110。管道122連接至管道113用于引入烯烴氣體。管道117連接至容器IIO用于除去未反應(yīng)的烯烴和其它反應(yīng)氣體。如果需要，另外的部件或工藝步驟可被并入在容器IIO和HSD 140之間，或被并入到泵105或HSD 140的前面。高剪切裝置(HSD)諸如高剪切混合器或高剪切磨， 一般地基于它們混合流體的能力進(jìn)行分類(lèi)。混合是使流體內(nèi)的非均相物質(zhì)或粒子的尺寸減小的過(guò)程。對(duì)于混合的程度或充分性的一個(gè)量度是混合裝置產(chǎn)生的、使流體粒子碎裂的每單位體積的能量密度?；诒贿f送的能量密度對(duì)這些裝置進(jìn)行分類(lèi)。存在三類(lèi)具有足夠的能量密度從而一致性地產(chǎn)生具有在0至50微米范圍內(nèi)的粒子或氣泡尺寸的混合物或乳液的工業(yè)混合器。高剪切機(jī)械裝置包括均化器以及膠體磨。
高剪切裝置(HSD)諸如高剪切混合器或高剪切磨， 一般地基于它們混合流體的能力進(jìn)行分類(lèi)。混合是使流體內(nèi)的3 N均相物質(zhì)或粒子的尺寸減小的過(guò)程。對(duì)于混合的程度或充分性的一個(gè)量度是混合裝置產(chǎn)生的、使流體粒子碎裂的每單位體積的能量密度。基于被遞送的能量密度對(duì)這些裝置進(jìn)行分類(lèi)。存在三類(lèi)具有足夠的能量密度從而一致性地產(chǎn)生具有在o至50微米范圍內(nèi)的粒子或氣泡尺寸的混合物或乳液的工業(yè)混合器。
勻化闊系統(tǒng)一般地被分在高能量裝置類(lèi)別內(nèi)。待處理的流體在極高壓下被泵送通過(guò)狹隙閥進(jìn)入具有更低壓力的環(huán)境中。跨閥壓差以及所得的渦流和空化作用將流體內(nèi)的任何粒子進(jìn)行破碎。這些閥系統(tǒng)最常被用在乳的均化中并且可獲得在約0.01微米到約1微米范圍內(nèi)的平均粒子尺寸。位于該分類(lèi)的另一端的是被分在低能量裝置類(lèi)別內(nèi)的高剪切系統(tǒng)。這些系統(tǒng)通常具有在待處理流體的儲(chǔ)器中以高速旋轉(zhuǎn)的槳或流體轉(zhuǎn)子，所述流體在許多更常見(jiàn)的應(yīng)用中是食品。當(dāng)在被處理流體中的粒子或氣泡的尺寸大于20微米可被接受時(shí)，這些低能量系統(tǒng)通常被使用。就被遞送至流體的混合能量密度而言，介于低能量高剪切裝置和 均質(zhì)閥系統(tǒng)之間的是膠體磨，其被分在中間能量裝置類(lèi)別內(nèi)。典型的 膠體磨構(gòu)造包括錐形的或碟形的轉(zhuǎn)子，該轉(zhuǎn)子通過(guò)被密切控制的轉(zhuǎn)子-
定子縫隙與互補(bǔ)的液冷式定子分隔開(kāi)，該轉(zhuǎn)子-定子縫隙大概為0.025 毫米到10.0毫米。轉(zhuǎn)子通常由電動(dòng)馬達(dá)通過(guò)直接傳動(dòng)或帶機(jī)構(gòu)進(jìn)行驅(qū) 動(dòng)。許多經(jīng)過(guò)適當(dāng)調(diào)節(jié)的膠體磨在被處理流體中實(shí)現(xiàn)約0.01微米到約 25微米的平均的粒子或氣泡尺寸。這些能力使得膠體磨適合于許多應(yīng) 用，所述應(yīng)用包括膠體和油/水基乳化處理，諸如化妝品、蛋黃醬，硅 氧烷/銀汞齊形成所需的乳化處理，或屋頂焦油混合。
通過(guò)測(cè)量馬達(dá)能量(kW)和流體輸出(L/min)可獲得進(jìn)入流體的能量 輸入近似值(kW/L/min)。在一些實(shí)施方案中，高剪切裝置的能量消耗大 于1000 W/m3。在實(shí)施方案中，能量消耗為約3000 W/m3到約7500 W/m3。在高剪切裝置內(nèi)產(chǎn)生的剪切速率可大于20,000 s—1。在實(shí)施方案 中，產(chǎn)生的剪切速率為20,000 s"至100，000s—'。
尖端速度是與正產(chǎn)生被施加于反應(yīng)物上的能量的-一個(gè)或多個(gè)旋轉(zhuǎn) 部件的末端有關(guān)的速度(m/sec)。對(duì)于旋轉(zhuǎn)部件而言，尖端速度是轉(zhuǎn)子 尖端在每單位時(shí)間內(nèi)運(yùn)行的圓周距離，并且 一 般地由以下方程式來(lái)定 義V(m/SeC)=;r'D'n，其中V是尖端速度，D是轉(zhuǎn)子的直徑(單位是 米)，和n是轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速(單位是轉(zhuǎn)/秒)。因此，尖端速度是轉(zhuǎn)子直 徑和轉(zhuǎn)速的函數(shù)。另外，尖端速度可如下計(jì)算由轉(zhuǎn)子尖端記錄的圓 周距離2兀R (其中R是轉(zhuǎn)子的半徑(例如，單位是米))乘以旋轉(zhuǎn)頻 率(例如，單位是轉(zhuǎn)數(shù)/分鐘即rpm)。
對(duì)于膠體磨，典型的尖端速度大于23m/sec(4500 ft/min)，并且可 大于40 m/sec(7900 ft/min)。為了本公開(kāi)的目的，術(shù)語(yǔ)"高剪切"是指 能夠達(dá)到超過(guò)5 m/sec(1000 ft/min)的尖端速度并且需要外部機(jī)械驅(qū)動(dòng) 的動(dòng)力裝置以驅(qū)動(dòng)能量進(jìn)入要起反應(yīng)的產(chǎn)品的物流內(nèi)的機(jī)械式轉(zhuǎn)子定
10子裝置(諸如磨或混合器)。高剪切裝置將高尖端速度與極小剪切縫隙相 結(jié)合以在被處理的材料上產(chǎn)生顯著的摩擦。因此，在操作期間，在剪
切混合器的尖端處產(chǎn)生約1000 MPa(約145,000 psi)到約1050 MPa(152,300 psi)的局部壓力和高溫。在某些實(shí)施方案中，局部壓力為 至少約1034 MPa(約150,000 psi)。
現(xiàn)在參見(jiàn)圖1，提供了高剪切裝置200的原理圖。高剪切裝置200 包含至少一個(gè)轉(zhuǎn)子-定子組合。轉(zhuǎn)子-定子組合還可被非限制性地稱(chēng)為發(fā) 生器220、 230、 240或級(jí)。高剪切裝置200包含至少兩個(gè)發(fā)生器，并 且最優(yōu)選地，該高剪切裝置包含至少三個(gè)發(fā)生器。
第一發(fā)生器220包括轉(zhuǎn)子222和定子227。第二發(fā)生器230包括轉(zhuǎn) 子223和定子228;第三發(fā)生器240包括轉(zhuǎn)子224和定子229。對(duì)于每 個(gè)發(fā)生器220、 230、 240，轉(zhuǎn)子通過(guò)輸入250進(jìn)行可旋轉(zhuǎn)式驅(qū)動(dòng)。發(fā)生 器220、 230、 240圍繞軸260以旋轉(zhuǎn)方向265進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。定子227被 固定接合至高剪切裝置的壁255。
發(fā)生器包括位于轉(zhuǎn)子和定子之間的縫隙縫。第一發(fā)生器220包括 第一縫隙225;第二發(fā)生器230包括第二縫隙235;以及第三發(fā)生器240 包括第三縫隙245?？p隙225、 235、 245的寬度為約0.025毫米(O.Ol 英寸)到10.0毫米(0.4英寸)。或者，所述方法包括采用其中縫隙225、 235、 245為約0.5毫米(0.02英寸)到約2.5毫米(O.l英寸)的高剪切裝置 200。在某些情況中，縫隙被保持在約1.5毫米(0.06英寸)?；蛘?，縫隙 225、 235、 245的寬度對(duì)于發(fā)生器220、 230、 240而言是不同的。在某 些情況下，第一發(fā)生器220的縫隙225大于第二發(fā)生器230的縫隙235， 第二發(fā)生器230的縫隙235又大于第三發(fā)生器240的縫隙245。
另外，縫隙225、 235、 245的寬度可包括粗糙、中等、細(xì)和超細(xì) 的特征。轉(zhuǎn)子222、 223和224以及定子227、 228和229可為有齒設(shè) 計(jì)。每個(gè)發(fā)生器可包含兩組或更多組轉(zhuǎn)子-定子齒，如本領(lǐng)域已知的那樣。轉(zhuǎn)子222、 223和224可包括圍繞每個(gè)轉(zhuǎn)子的周邊進(jìn)行周邊間隔的 多個(gè)轉(zhuǎn)子齒。定子227、 228和229可包括圍繞每個(gè)定子的周邊進(jìn)行周 邊間隔的多個(gè)定子齒。在一些實(shí)施方案中，轉(zhuǎn)子的內(nèi)徑為約11.8厘米。 在實(shí)施方案中，定子的外徑為約15.4厘米。在另外的實(shí)施方案中，轉(zhuǎn) 子和定子還可具有交替的直徑以便改變尖端速度和剪切壓力。在某些 實(shí)施方案中，三級(jí)中的每一級(jí)采用包括縫隙為約0.025毫米到約3毫米 的超細(xì)發(fā)生器進(jìn)行操作。當(dāng)包含固體粒子的物料物流205要被發(fā)送通 過(guò)高剪切裝置200時(shí)，首先選擇合適的縫隙寬度用于適當(dāng)?shù)販p小粒子 尺寸和增加粒子表面積。在實(shí)施方案中，這對(duì)于通過(guò)剪切和分散粒子 來(lái)增加催化劑表面積是有利的。
高剪切裝置200被供給包括物料物流205的反應(yīng)混合物。物料物 流205包含可分散相和連續(xù)相的乳液。乳液是指液化的混合物，該液 化混合物包含兩個(gè)不容易混合和溶解在一起的可區(qū)分的物質(zhì)(或相)。大 部分的乳液具有連續(xù)相(或基質(zhì))，連續(xù)相在其中保持另一個(gè)相或物質(zhì)的 非連續(xù)的小滴、氣泡和/或粒子。乳液可能非常粘，諸如漿料或糊狀物， 或者可為具有被懸浮在液體中的微小氣泡的泡沫。本文使用的術(shù)語(yǔ)"乳 液"涵蓋了包含氣泡的連續(xù)相，包含粒子(例如固體催化劑)的連續(xù)相， 包含液體小滴的連續(xù)相(該液體實(shí)質(zhì)上不溶于連續(xù)相)，及其組合。
物料物流205可包含粒狀固體催化劑組分。物料物流205被泵出 發(fā)生器220、 230、 240，從而使得形成了產(chǎn)品分散體210。在每個(gè)發(fā)生 器中，轉(zhuǎn)子222、 223、 224相對(duì)于固定的定子227、 228、 229以高速 旋轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)在轉(zhuǎn)子222的外表面和定子227的內(nèi)表面之間泵送 流體諸如物料物流205，產(chǎn)生局部化的高剪切條件?？p隙225、 235、 245產(chǎn)生高剪切力，其加工物料物流205。在轉(zhuǎn)子和定子之間的高剪切 力起到的作用是加工物料物流205以產(chǎn)生產(chǎn)品分散體210。高剪切裝置 200的每個(gè)發(fā)生器220、 230、 240具有可交換的轉(zhuǎn)子-定子組合，如果 物料物流205包含氣體則用于產(chǎn)生在產(chǎn)品分散體210中的所需氣泡尺 寸的較窄分布，或者，如果物料物流205包含液體則產(chǎn)生在產(chǎn)品分散體210中的液滴尺寸的較窄分布。
氣體粒子或氣泡在液體中的產(chǎn)品分散體210包括乳液。在實(shí)施方 案中，產(chǎn)品分散體210可包括先前不混溶的或不溶的氣體、液體或固 體在連續(xù)相中的分散體。產(chǎn)品分散體210具有的平均氣體粒子或氣泡 的尺寸小于約1.5微米；優(yōu)選氣泡的直徑為亞微米大小。在某些情況中， 平均氣泡尺寸為約l.O微米至約O.l微米?；蛘撸骄鶜馀莩叽缧∮诩s 400納米(0.4微米)，并最優(yōu)選小于約100納米(O.l微米)。
高剪切裝置200產(chǎn)生在大氣壓力下能夠保持被分散歷時(shí)至少約15 分鐘的氣體乳液。為了本公開(kāi)的目的，在產(chǎn)品分散體210的被分散相 中的、直徑小于1.5微米的氣體粒子或氣泡的乳液可包括微泡沫。不束 縛于任何特定的理論，在乳液化學(xué)中已知的是，被分散在液體中的亞 微米粒子或氣泡主要通過(guò)布朗運(yùn)動(dòng)效應(yīng)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)。在由高剪切裝置200 產(chǎn)生的產(chǎn)品分散體210的乳液中的氣泡可具有更大的通過(guò)固體催化劑 粒子的界面層的移動(dòng)性，從而通過(guò)反應(yīng)物轉(zhuǎn)運(yùn)被增強(qiáng)而促進(jìn)和加速催 化反應(yīng)。
轉(zhuǎn)子被設(shè)定為在與在上文中所述的轉(zhuǎn)子的直徑和所需的尖端速度 相稱(chēng)的速度下旋轉(zhuǎn)。由于并入高剪切裝置200而降低了轉(zhuǎn)運(yùn)阻力，從 而使得反應(yīng)速度增加至少約5%?；蛘?，高剪切裝置200包括高剪切膠 體磨，其充當(dāng)速率加速反應(yīng)器(ARR)。速率加速反應(yīng)器包含單級(jí)分散室。 速率加速反應(yīng)器包含多級(jí)串聯(lián)的分散器，其含有至少兩級(jí)。
高剪切裝置200的選擇將根據(jù)處理量要求和在出口分散體210中 的所需的粒子或氣泡尺寸的不同而異。在某些情況中，高剪切裝置200 包f舌IKA Works, Inc. Wilmington, NC禾卩APV North America, Inc. Wilmington, MA的Dispax Reactor 。例如，IKA⑧型號(hào)DR 2000/4包括 皮帶傳動(dòng)，4M發(fā)生器，PTFE密封圈，進(jìn)口法蘭l英寸清潔夾鉗，出 口法蘭3/4英寸清潔夾鉗，2HP功率，7卯0 rpm的輸出速度，約3001/h到約7001/h的流量容力(水)(根據(jù)發(fā)生器的不同而異)，9.4m/s到約 41m/sec(約1850 ft/min到約8070 ft/min)的尖端速度。可獲得具有不同 的進(jìn)口/出口接頭、馬力、公稱(chēng)尖端速度、輸出rpm和公稱(chēng)流量的可供
選擇的型號(hào)。
盡管不希望束縛于特定的理論，但是相信高剪切水平或程度足夠 增加傳質(zhì)速率，并且還產(chǎn)生局部的非理想狀態(tài)，這些狀態(tài)使得基于吉 布斯自由能理論預(yù)測(cè)時(shí)不會(huì)發(fā)生的反應(yīng)得以發(fā)生。局部的非理想狀態(tài) 被認(rèn)為在高剪切裝置內(nèi)發(fā)生，導(dǎo)致溫度和壓力增加，相信最顯著增加 的是局部壓力。在高剪切裝置內(nèi)，壓力和溫度的增加是瞬間的和局部 的，并且當(dāng)離開(kāi)高剪切裝置時(shí)迅速地恢復(fù)回到本體或平均系統(tǒng)條件。 在一些情況中，高剪切混合裝置誘導(dǎo)具有足夠強(qiáng)度的空化作用，從而 使反應(yīng)物中一種或多種解離形成自由基，其可加強(qiáng)化學(xué)反應(yīng)或使得反 應(yīng)在比通常所需的嚴(yán)格程度更低的條件下發(fā)生。空化作用還通過(guò)產(chǎn)生 局部湍流度和液體微循環(huán)(聲流)而增加轉(zhuǎn)運(yùn)過(guò)程的速率。
容器。容器或反應(yīng)器110是任何類(lèi)型的容器，其中多相反應(yīng)可被 波及到此以進(jìn)行上述的轉(zhuǎn)化反應(yīng)。例如，可串連或并聯(lián)地使用連續(xù)攪 拌罐或半連續(xù)攪拌罐反應(yīng)器或一個(gè)或多個(gè)間歇式反應(yīng)器。在一些應(yīng)用 中，容器U0是塔式反應(yīng)器。在其它應(yīng)用中，容器110是管式反應(yīng)器 或多管式反應(yīng)器。催化劑進(jìn)口管道115可連接至容器110，用于在系統(tǒng) 操作期間接收催化劑溶液或漿料。
反應(yīng)器110可包括一個(gè)或多個(gè)以下部件攪拌系統(tǒng)，加熱和/或冷 卻設(shè)備，壓力測(cè)量?jī)x器，溫度測(cè)量?jī)x器， 一個(gè)或多個(gè)注入點(diǎn)，和液面 調(diào)節(jié)器(未示出)，這是反應(yīng)容器設(shè)計(jì)領(lǐng)域己知的。例如，攪拌系統(tǒng)可包 括馬達(dá)驅(qū)動(dòng)混合器。加熱和/或冷卻設(shè)備可包括例如熱交換器。或者， 因?yàn)榇蟛糠洲D(zhuǎn)化反應(yīng)可在HSD 140內(nèi)發(fā)生，因此容器110有時(shí)可主要 起到儲(chǔ)存容器的作用。雖然一般不那么理想，但是在一些應(yīng)用中可省 略容器110，特別是如下文進(jìn)一步描述那樣如果多個(gè)高剪切裝置/反應(yīng)器被串連使用時(shí)。
傳熱裝置。除了上述的容器110的加熱/冷卻設(shè)備之外，用于加熱 或冷卻工藝物流的其它的外部或內(nèi)部傳熱裝置也被考慮為處在圖1所 示的實(shí)施方案的變體內(nèi)。用于一種或多種這種傳熱裝置的一些合適的
位置為在泵105和HSD 140之間，在HSD 140和反應(yīng)器110之間， 和當(dāng)系統(tǒng)1以多程模式運(yùn)行時(shí)在容器110和泵105之間。這種傳熱裝 置的一些非限制性實(shí)例是本領(lǐng)域已知的殼式、管式、板式和盤(pán)管式換 熱器。
泵。泵105被配置為用于連續(xù)操作或半連續(xù)操作，并且可以是任 何合適的泵送裝置，其能夠提供大于2個(gè)大氣壓的壓力，優(yōu)選大于3 個(gè)大氣壓的壓力，從而使得受控物流流過(guò)HSD 140和系統(tǒng)1。例如， Roper 1 型齒輪泵，Roper Pump Company(Commerce Georgia)Dayton Pressure Booster Pump型號(hào)2P372E, Dayton Electric Co(Niles, IL)是一個(gè) 適當(dāng)?shù)谋?。?yōu)選泵的所有接觸部分包括不銹鋼。在所述系統(tǒng)的一些實(shí) 施方案中，泵105能夠提供大于約20個(gè)大氣壓的壓力。除了泵105之 外，在圖1所示的系統(tǒng)內(nèi)還可包括一個(gè)或多個(gè)另外的高壓泵(未示出)。 例如，增壓泵，其可類(lèi)似于泵105，可被包括在HSD 140和反應(yīng)器110 之間，用于助推壓力進(jìn)入容器110。作為另一個(gè)實(shí)例，補(bǔ)充的給料泵， 其可能類(lèi)似于泵105，可被包括在內(nèi)，用于將另外的反應(yīng)物或催化劑引 入到容器110中。
烯烴水合。在烯徑催化水合的操作中，分別經(jīng)由管道122將可分 散的烯烴氣體物流引入到系統(tǒng)100中，并在管道113內(nèi)與水物流合并 以形成氣體-液體物流?；蛘?，烯烴氣體可被直接供應(yīng)到HSD 140，而 不是在管道113內(nèi)與液體反應(yīng)物(即水)合并。泵105可進(jìn)行工作從而將 液體反應(yīng)物(水)泵送通過(guò)管道121，并建立壓力以及供給到HSD 140， 提供貫穿整個(gè)高剪切裝置(HSD)140和高剪切系統(tǒng)100的受控流。在優(yōu)選的實(shí)施方案中，烯烴氣體可被連續(xù)地供給到水物流112中 以形成高剪切物料物流113 (例如氣體-液體物流)。在高剪切裝置140 內(nèi)，水和烯烴蒸氣經(jīng)過(guò)高度混合，從而使得形成了烯烴的納米級(jí)氣泡 和/或微米級(jí)氣泡，用于烯烴蒸氣在溶液中的出色的溶解。當(dāng)被分散后，
分散體在高剪切出口管道118處離開(kāi)高剪切裝置140。代替槳料催化劑 方法，物流118可任選地進(jìn)入流化床或固定床142。然而，在漿料催化 劑實(shí)施方案中，高剪切出口物流118可直接進(jìn)入水合反應(yīng)器110用于 水合。在反應(yīng)器110中可使用冷卻盤(pán)管將反應(yīng)物流保持在所指定的反 應(yīng)溫度下，從而保持反應(yīng)溫度。水合產(chǎn)物(例如醇)可在產(chǎn)品物流116處 被抽出。
在示例性實(shí)施方案的中，高剪切裝置包括市售的分散器，諸如 IKA⑧型號(hào)DR 2000/4，其是被配置為具有串連對(duì)準(zhǔn)的三組轉(zhuǎn)子-定子的 高剪切、三級(jí)分散裝置。使用分散器來(lái)產(chǎn)生烯烴在包括水的液體介質(zhì) 中的分散體(即，"反應(yīng)物")。例如，轉(zhuǎn)子/定子組合可如圖2所示 被配置。被合并的反應(yīng)物經(jīng)由管道113進(jìn)入高剪切裝置并進(jìn)入具有周 邊間隔的第 一 級(jí)剪切開(kāi)口的第 一 級(jí)轉(zhuǎn)子/定子組合。離開(kāi)第 一 級(jí)轉(zhuǎn)子/定 子組合的粗分散體進(jìn)入具有第二級(jí)剪切開(kāi)口的第二級(jí)轉(zhuǎn)子/定子組合。 從第二級(jí)得到的氣泡尺寸被減小的分散體進(jìn)入具有第三級(jí)剪切開(kāi)口的 第三級(jí)轉(zhuǎn)子/定子組合。分散體經(jīng)由管道118離開(kāi)高剪切裝置。在一些 實(shí)施方案中，剪切速率沿著流方向在縱向逐漸增加。例如，在一些實(shí) 施方案中，在第一級(jí)轉(zhuǎn)子/定子組合中的剪切速率大于在隨后的一級(jí)或 多級(jí)中的剪切速率。在其它實(shí)施方案中，剪切速率沿著流的方向大體 上是恒定的，在每一級(jí)或多級(jí)內(nèi)的剪切速率是相同的。如果高剪切裝 置包括PTFE密封，則該密封可采用例如本領(lǐng)域己知的任何適當(dāng)技術(shù)進(jìn) 行冷卻。例如，在管道113內(nèi)流動(dòng)的反應(yīng)物物流可被用來(lái)冷卻密封并 且在這種情況下在進(jìn)入高剪切裝置之前根據(jù)需要將反應(yīng)物物流進(jìn)行預(yù) 熱。
HSD 140的轉(zhuǎn)子可被設(shè)定為在與轉(zhuǎn)子的直徑和所需的尖端速度相200880020532.
稱(chēng)的速度下旋轉(zhuǎn)。如上所述，高剪切裝置(例如膠體磨)在定子和轉(zhuǎn)子之 間具有固定間隙或者具有可調(diào)節(jié)的間隙。HSD 140用來(lái)密切地混合烯 烴蒸氣和反應(yīng)物液體(即，水)。在該方法的一些實(shí)施方案中，通過(guò)高剪 切裝置的操作降低了反應(yīng)物的轉(zhuǎn)運(yùn)阻力，從而使得反應(yīng)速度(即，反應(yīng)
速率)增加超過(guò)約5倍。在一些實(shí)施方案中，反應(yīng)速度增加至少10倍。 在一些實(shí)施方案中，反應(yīng)速度增加約IO至約100倍。在一些實(shí)施方案 中，HSD 140能夠在至少4500 ft/min并且可大于7900 ft/min(140 m/sec) 的公稱(chēng)尖端速度下以約1.5kW的能量消耗遞送至少300 L/h。盡管測(cè)量 在HSD 140內(nèi)的旋轉(zhuǎn)剪切單元或旋轉(zhuǎn)部件的末端處的瞬時(shí)溫度和壓力 是困難的，但據(jù)估計(jì)，在空化條件下，從密切混合的反應(yīng)物可見(jiàn)局部 溫度超過(guò)500°C以及壓力超過(guò)500 kg/cm2。高剪切獲得微米級(jí)或亞微米 級(jí)的烯烴氣體氣泡的分散體。在一些實(shí)施方案中，獲得的分散體具有 小于約1.5微米的平均氣泡尺寸。因此，經(jīng)由管道118離開(kāi)HSD〗40 的分散體包括微米級(jí)和/或亞微米級(jí)的氣泡。在一些實(shí)施方案中，平均 氣泡尺寸為約0.4微米至約1.5微米。在一些實(shí)施方案中，平均氣泡尺 寸小于約400納米，并且有時(shí)候可為約100納米。在許多實(shí)施方案中， 微米級(jí)氣泡分散體能夠在大氣壓力下保持被分散達(dá)至少15分鐘。
當(dāng)被分散后，得到的烯烴/水分散體經(jīng)由管道118離開(kāi)HSD 140并 被供給到容器IIO，如圖1所示。由于在進(jìn)入容器IIO之前反應(yīng)物的密 切混合，在有或者沒(méi)有催化劑存在下，大部分的化學(xué)反應(yīng)可在HSD 140 內(nèi)發(fā)生。因此，在一些實(shí)施方案中，反應(yīng)器/容器110可主要用于加熱 和從醇產(chǎn)物中分離揮發(fā)性反應(yīng)產(chǎn)物。作為替代，或者另外，容器110 可充當(dāng)其中生成大部分醇產(chǎn)品的初級(jí)反應(yīng)容器。容器/反應(yīng)器110可以 連續(xù)流或半連續(xù)流的方式操作，或者可以間歇方式操作。使用加熱和/ 或冷卻設(shè)備(例如冷卻盤(pán)管)和溫度測(cè)量?jī)x器使容器110的內(nèi)容物保持在 所指定的反應(yīng)溫度。容器內(nèi)的壓力可使用合適的壓力測(cè)量?jī)x器進(jìn)行監(jiān) 控，并且容器內(nèi)反應(yīng)物的水平面可使用液面調(diào)節(jié)器(未示出)進(jìn)行控 制，采用本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的技術(shù)進(jìn)行。內(nèi)容物進(jìn)行連續(xù)攪拌或半 連續(xù)攪拌?？蛇m當(dāng)?shù)厥褂靡话阋阎乃戏磻?yīng)條件作為通過(guò)采用催化劑進(jìn)行 烯烴水合來(lái)生產(chǎn)醇的條件。對(duì)反應(yīng)條件沒(méi)有具體限制。烯烴的水合反 應(yīng)是與逆反應(yīng)(即醇脫水反應(yīng))的平衡反應(yīng)，并且對(duì)于形成醇而言一 般使用低溫和高壓是有利的。然而，優(yōu)選的條件根據(jù)具體起始烯烴的 不同而有很大的不同。從反應(yīng)速率的觀點(diǎn)考慮，優(yōu)選更高的溫度。因 此，很難簡(jiǎn)單地定義反應(yīng)條件。然而，在實(shí)施方案中，反應(yīng)溫度可為
約5(TC到約350°C，優(yōu)選約IO(TC到約300°C。另外，反應(yīng)壓力可為約 l到300個(gè)大氣壓力，或者為1到250個(gè)大氣壓力。
因此，該方法可在與至今己知的直接水合過(guò)程中所用的條件實(shí)質(zhì) 上相同條件的條件下進(jìn)行；然而，在本發(fā)明的方法中，裝料中水與烯 烴的摩爾比極低既是可能的又是有利的。然而，在反應(yīng)器中可發(fā)生顯 著高于裝料中的水與烯烴的摩爾比的所述摩爾比，因?yàn)榕c裝料一起被 供給的液體水中只有一部分液體水在反應(yīng)器貯槽中發(fā)生轉(zhuǎn)化并與氣體 產(chǎn)品的物流一起被抽出。因此，在本發(fā)明的方法中，在反應(yīng)器貯槽內(nèi) 可恒定地保持可獲得顯著摩爾過(guò)量的水(或酸的水溶液)，從而確保 醇的水合反應(yīng)的高選擇性。對(duì)于被供給到反應(yīng)器的裝料而言，其一般 包含相對(duì)于每摩爾被轉(zhuǎn)化的烯烴為1到1.5摩爾的液體水是足夠的。然 而，根據(jù)用于形成醇的水合過(guò)程所需的選擇性的不同，可以調(diào)節(jié)水與 烯烴的摩爾比為15到30或更高，無(wú)需顧及在從水相中精細(xì)回收粗產(chǎn) 物所牽涉的缺點(diǎn)。
反應(yīng)用烯烴可單獨(dú)使用，或作為不同類(lèi)型的混合物被組合使用。 烯烴可具有任何結(jié)構(gòu)，諸如，脂族、芳族、雜芳族、脂族-芳族或脂族-雜芳族。它們還可包含其它的官能團(tuán)，并且應(yīng)當(dāng)事先確定這些官能團(tuán) 是否保持不變或應(yīng)當(dāng)自身發(fā)生水合。
所公開(kāi)的方法的實(shí)施方案可適于直鏈或支鏈烯烴的水合。所公開(kāi) 的方法可用于多種含2到8個(gè)碳原子的直鏈或支鏈烯烴的水合。催化劑。如果使用催化劑來(lái)促進(jìn)水合反應(yīng)，則可經(jīng)由管道115向 容器中引入作為水性或非水性漿料或物流形式的催化劑。作為替代，
或者另外，催化劑可在系統(tǒng)100中的別處被加入。例如，催化劑漿料
可被注入到管道121內(nèi)。在一些實(shí)施方案中，管道121可含有得自容 器110的流動(dòng)的水物流和/或烯烴再循環(huán)液流。
在實(shí)施方案中，可使用任何的適于催化水合反應(yīng)的催化劑。惰性
氣體諸如氮?dú)饪捎糜谔畛浞磻?yīng)器110并且吹掃其中任何的空氣和/或氧
氣。根據(jù)一實(shí)施方案，催化劑是被布置在載體諸如但不限于二氧化硅 上的磷酸。在其它實(shí)施方案中，催化劑可為硫酸或磺酸。而且，催化 劑可包括沸石?？捎糜诙喾N實(shí)施方案中的沸石的例子包括結(jié)晶鋁硅酸
鹽，諸如，絲光沸石，毛沸石，鎂堿沸石和ZSM沸石，由Mobil Oil Corp.
開(kāi)發(fā)；含有外來(lái)元素諸如硼、鐵、鎵、鈦、銅、銀等的鋁金屬硅酸鹽； 和實(shí)質(zhì)上不含鋁的金屬硅酸鹽，諸如鎵硅酸鹽和硼硅酸鹽。關(guān)于在沸 石中可交換的陽(yáng)離子物質(zhì)，通常使用質(zhì)子-交換型(H-型)沸石，但是還 可使用己經(jīng)用至少---種陽(yáng)離子物質(zhì)進(jìn)行離子交換的沸石，所述陽(yáng)離子 物質(zhì)為，例如，堿土元素諸如Mg、 Ca禾tlSr。稀土元素諸如La和Ce， VIII族元素諸如Fe、 Co、 Ni、 Ru、 Pd和Pt，或其它元素諸如Ti、 Zr、 Hf、 Cr、 Mo、 W和Th。催化劑可通過(guò)催化劑物料物流U5被供給到反 應(yīng)器IIO?；蛘撸呋瘎┛纱嬖谟诠潭ù不蛄骰?42內(nèi)。
反應(yīng)物的本體或總操作溫度希望被保持在低于它們的閃點(diǎn)。在一 些實(shí)施方案中，系統(tǒng)100的操作條件包括約5(TC到約30(TC的溫度。 在特定的實(shí)施方案中，容器110內(nèi)的反應(yīng)溫度，特別為約9(TC到約220 °C。在一些實(shí)施方案中，容器110內(nèi)的反應(yīng)壓力為約5個(gè)大氣壓到約 50個(gè)大氣壓。
如果需要，分散體在進(jìn)入容器110之前可進(jìn)行進(jìn)一步的處理(如 箭頭18所示)。在容器110中，烯烴水合借助于催化水合而發(fā)生。容器的內(nèi)容物可經(jīng)歷連續(xù)攪拌或半連續(xù)攪拌，反應(yīng)物溫度可受到控制(例 如使用換熱器)，容器iio內(nèi)的液面可采用標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié)。烯烴 水合可以連續(xù)方式、半連續(xù)方式或間歇方式進(jìn)行，根據(jù)特定應(yīng)用的要 求而定。所產(chǎn)生的任何反應(yīng)氣體經(jīng)由氣體管道117離開(kāi)反應(yīng)器110。該 氣體物流可包含例如未反應(yīng)的烯烴。經(jīng)由管道117被除去的反應(yīng)氣體 可經(jīng)歷進(jìn)一步的處理，并且根據(jù)需要可將組分再循環(huán)。
含有未轉(zhuǎn)化的烯烴和相應(yīng)副產(chǎn)品的反應(yīng)產(chǎn)物物流經(jīng)由管道116離 開(kāi)容器110。醇產(chǎn)品如本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的那樣被回收和處理。
多程操作。在圖1所示的實(shí)施方案中，所述系統(tǒng)被配置用于單程
操作，其中得自反應(yīng)器110的輸出物直接經(jīng)歷進(jìn)一步的處理用于回收 醇產(chǎn)品。在一些實(shí)施方案中，可能希望使容器110的內(nèi)容物或包含未 反應(yīng)的烯烴的液體級(jí)分第二次經(jīng)過(guò)HSD 140。在該情況下，管道116 通過(guò)虛線120被連接至管道121，從而使得得自容器110的再循環(huán)液流 通過(guò)泵105被泵送進(jìn)管道113中，并從而進(jìn)入HSD 140內(nèi)?？蓪⒘硗?的烯烴氣體經(jīng)由管道122注入管道113內(nèi)，或者可直接將其加入到高 剪切裝置內(nèi)(未示出)。
多個(gè)高剪切裝置。在一些實(shí)施方案中，兩個(gè)或更多個(gè)高剪切裝置 如HSD 140或不同構(gòu)型的高剪切裝置被串連對(duì)準(zhǔn)，并被用于進(jìn)一步增 強(qiáng)反應(yīng)。它們可以間歇方式或連續(xù)方式進(jìn)行操作。在一些其中希望單 程或"一冋"方法的情況中，使用多個(gè)串聯(lián)的高剪切裝置也是有利的。 在一些其中多個(gè)高剪切裝置串連操作的實(shí)施方案中，可省略容器110。 在一些實(shí)施方案中，多個(gè)高剪切裝置140并聯(lián)操作，并且得自它們的 出口分散體被引入到一個(gè)或多個(gè)容器110中。
盡管己經(jīng)顯示和描述了本發(fā)明的優(yōu)選方案，但是可山本領(lǐng)域技術(shù) 人員對(duì)其進(jìn)行修飾而不脫離本發(fā)明的精神和教導(dǎo)。本文所述的實(shí)施方 案只是示例性的，而非限制性的。本文所公開(kāi)的本文的許多變體和修飾是可能的并處于本發(fā)明的范圍內(nèi)。當(dāng)清楚表明數(shù)值范圍或限制時(shí)， 這些表述范圍或限制應(yīng)被理解為包括落入所明確表述的范圍或限制內(nèi) 的相同數(shù)量級(jí)的疊代范圍和限制。使用更上位概念諸如包括、包含、 具有等，應(yīng)被理解為對(duì)更狹義的術(shù)語(yǔ)諸如由…組成、基本上包含、實(shí) 質(zhì)上包含等的支持。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍不受上述說(shuō)明書(shū)的限制， 而是只受權(quán)利要求書(shū)的限制，該保護(hù)范圍包括權(quán)利要求所述主題的所 有的等價(jià)體。每個(gè)原始的權(quán)利要求作為本發(fā)明的實(shí)施方案被并入本說(shuō) 明書(shū)中。因此，權(quán)利要求書(shū)是進(jìn)一步的描述并且是本發(fā)明的優(yōu)選方案 的附加。本文引用的所有的專(zhuān)利、專(zhuān)利申請(qǐng)和出版物的公開(kāi)作為參考 并入本文，并入程度為它們?yōu)楸疚乃龅哪切┨峁┝耸纠缘?、程?br> 上的或其它詳細(xì)的補(bǔ)充。
權(quán)利要求
1.烯烴水合方法，該方法包括a)將烯烴氣體引入到水物流中以形成氣體-液體物流；b)使氣體-液體物流流過(guò)高剪切裝置從而形成分散體，該分散體具有平均直徑小于約1微米的氣泡；和c)使氣體-液體物流接觸反應(yīng)器內(nèi)的催化劑以使烯烴氣體水合和形成醇。
2. 權(quán)利要求1的方法，其中氣體氣泡具有至多約100納米的平均直徑。
3. 權(quán)利要求l的方法，其中烯烴氣體包含2到8個(gè)碳原子。
4. 權(quán)利要求1的方法，其中(b)包括使所述氣體-液體物流經(jīng)歷在至少約23 m/sec的尖端速度下的高剪切混合。
5. 權(quán)利要求1的方法，其中(b)包括使所述氣體-液體物流經(jīng)歷大于約20，000s"的剪切速率。
6. 權(quán)利要求1的方法，其中形成所述分散體包括至少約1000 W/m3的能量消耗。
7. 權(quán)利要求1的方法，還包括將分散體引入到含有催化劑的固定床。
8. 權(quán)利要求1的方法，在(a)之前將催化劑與水物流混合以形成漿料。
9. 權(quán)利要求1的方法，其中催化劑包括磷酸、磺酸、硫酸、沸石或其組合。
10. 權(quán)利要求1的方法，其中醇包括乙醇、異丙醇、丁醇、丙醇 或其組合。
11. 烯烴水合用系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括至少一個(gè)包含轉(zhuǎn)子和定子的高剪切裝置，所述轉(zhuǎn)子和所述定子以 約0.02毫米到約5毫米的剪切縫隙分隔開(kāi)，其中剪切縫隙是在所述轉(zhuǎn) 子和所述定子之間的最小距離，并且其中高剪切裝置能夠產(chǎn)生至少一個(gè)轉(zhuǎn)子的大于約23 m/s(4,500 ft/min)的尖端速度；泵，其被配置用于遞送包括液相的液體物流至高剪切裝置；和被連接至所述高剪切裝置的烯烴水合用反應(yīng)器，所述反應(yīng)器被配 置用于從所述高剪切裝置接收所述分散體。
12. 權(quán)利要求ll的系統(tǒng)，其中高剪切裝置包含兩個(gè)或更多個(gè)轉(zhuǎn)子和兩個(gè)或更多個(gè)定子。
13. 權(quán)利要求ll的系統(tǒng)，其中所述高剪切裝置包含轉(zhuǎn)子尖端以及 所述裝置被配置用于在至少約23 m/sec的尖端速度下在至少300 L/h的 流速下操作。
14. 權(quán)利要求11的系統(tǒng)，其中所述高剪切裝置被配置用于在至少 40 m/sec的尖端速度下操作。
15. 權(quán)利要求ll的系統(tǒng)，其中所述高剪切裝置被配置為提供大于 約1000 W/m3的能量消耗。
16. 權(quán)利要求ll的系統(tǒng)，其中至少一個(gè)高剪切裝置被配置用于產(chǎn) 生烯烴氣泡在液相中的分散體；其中分散體具有小于400納米的平均 氣泡直徑。
17. 權(quán)利要求ll的系統(tǒng)，還包含超過(guò)一個(gè)的高剪切裝置。
18. 權(quán)利要求ll的系統(tǒng)，還包含固定床反應(yīng)器，該反應(yīng)器包含水合催化劑。
19. 權(quán)利要求ll的系統(tǒng)，其中高剪切裝置包含至少兩個(gè)發(fā)生器。
20. 權(quán)利要求19的系統(tǒng)，其中由一個(gè)發(fā)生器提供的剪切速率大于由另一個(gè)發(fā)生器提供的剪切速率。
全文摘要
本文描述了用于合成醇的方法和系統(tǒng)。該方法和系統(tǒng)并入了高剪切裝置的新應(yīng)用，以促進(jìn)烯烴在水中的分散和溶解。該高剪切裝置使得可采用更低的反應(yīng)溫度和壓力，并且還減少反應(yīng)時(shí)間。在一實(shí)施方案中，生產(chǎn)醇的方法包括將烯烴引入到水物流中以形成氣體-液體物流。該方法還包括使氣體-液體物流流過(guò)高剪切裝置，從而形成具有小于約1微米的平均直徑的氣泡的分散體。另外，該方法包括使氣體-液體物流接觸反應(yīng)器內(nèi)的催化劑以使烯烴氣體水合和形成醇。
文檔編號(hào)C07C31/02GK101679164SQ200880020532
公開(kāi)日2010年3月24日 申請(qǐng)日期2008年6月25日 優(yōu)先權(quán)日2007年6月27日
發(fā)明者易卜拉西姆·巴蓋爾扎德, 格雷戈里·博爾西格, 阿巴斯·哈桑, 阿齊茲·哈桑, 雷福德·G·安東尼 申請(qǐng)人:Hrd有限公司