專利名稱：用于液相反應(yīng)的方法和裝置的制作方法
用于液相反應(yīng)的方法和裝置領(lǐng)域本發(fā)明涉及用于液相反應(yīng)的方法和裝置(assemblies)，其中將氣態(tài)反應(yīng)物和副產(chǎn)物從氣態(tài)產(chǎn)物中移除并使其返回到反應(yīng)中。更具體地，本文公開的方法和裝置可以改進(jìn)液相反應(yīng)的反應(yīng)動(dòng)力學(xué)并且包含反應(yīng)區(qū)和至少兩個(gè)吸收區(qū)，所述吸收區(qū)利用了由液相反應(yīng)生成的液體，或者在液相反應(yīng)中使用的液體。背景在其中產(chǎn)生氣態(tài)產(chǎn)物的液相反應(yīng)中，如果不是必要的，也通常希望的是將氣態(tài)產(chǎn)物與殘留自液相反應(yīng)的任何氣態(tài)反應(yīng)物或者從由液相反應(yīng)產(chǎn)生的副產(chǎn)物分離。從這些反應(yīng)回收所述未反應(yīng)的反應(yīng)物和反應(yīng)副產(chǎn)物可以造成很多生產(chǎn)困難，并且有可能的是可能是能量密集的。通過冷卻反應(yīng)器流出物并使冷凝的物質(zhì)返回到反應(yīng)器而進(jìn)行這些分離可以不適宜地降低反應(yīng)器內(nèi)的操作溫度，這反過來又可能妨礙反應(yīng)動(dòng)力學(xué)。通過將反應(yīng)器流出物吸收至冷的液體介質(zhì)中并且將所吸收的物質(zhì)返回到反應(yīng)器而進(jìn)行這些分離可以具有相同的冷卻效果，并且如果使用與反應(yīng)器中的液體不同的液體用于吸收，也會(huì)稀釋反應(yīng)器內(nèi)含物。 添加熱量以克服所述冷卻作用會(huì)是昂貴的。在使反應(yīng)物和副產(chǎn)物返回到反應(yīng)器之前，無論從反應(yīng)器還是從被吸收的反應(yīng)物和副產(chǎn)物中將所加入的用于吸收的液體移除也會(huì)是昂貴的。因而很多研究已經(jīng)致力于提高這些工藝的效率，并且從而降低其操作成本。很多人提出了實(shí)施一個(gè)或多個(gè)分開的步驟，如蒸餾或吸收，以實(shí)現(xiàn)氣態(tài)反應(yīng)器流出物的分離。然而，在很多生產(chǎn)工藝中，這些分離步驟可能是最能量和成本密集的操作。并且，每個(gè)附加步驟增加投資成本。有些人提出了使用與來自反應(yīng)器的液體不同的吸收流體用于進(jìn)行氣態(tài)反應(yīng)器流出物的分離。然而，任何附加的液體會(huì)積累在工藝中并且導(dǎo)致需要用來將反應(yīng)物和反應(yīng)副產(chǎn)物從所加入的液體中移除的另外分離步驟，以便可以將其再循環(huán)或者增加流出物以將其從系統(tǒng)排出。因此需要用于通過液相反應(yīng)制備氣態(tài)產(chǎn)物，尤其是通過相應(yīng)的醇的液相氫氯化制備烷基鹵的高效的、更節(jié)省成本的方法。適宜地，這些方法能夠在節(jié)省設(shè)備成本、時(shí)間或能量的情況下制備所需的產(chǎn)物。簡述本文提供的是用于改進(jìn)包含揮發(fā)性反應(yīng)物和產(chǎn)物的液相反應(yīng)的反應(yīng)動(dòng)力學(xué)的方法和裝置。本文的方法和裝置將反應(yīng)液體的進(jìn)料提供至兩個(gè)以上吸收區(qū)，其中在將所述液體引入至兩個(gè)以上吸收區(qū)的至少一個(gè)中之前，調(diào)節(jié)所述液體的溫度和/或進(jìn)料速度。更具體地，可以獨(dú)立地調(diào)節(jié)遞送至每個(gè)吸收區(qū)時(shí)的液體的溫度和進(jìn)料速度，以優(yōu)化將任何氣態(tài)反應(yīng)物和副產(chǎn)物中的至少一部分從氣態(tài)產(chǎn)物流的吸收和/或優(yōu)化反應(yīng)區(qū)條件。從而可以改進(jìn)或者基本上保持反應(yīng)動(dòng)力學(xué)。在后一實(shí)施方案中，可以改進(jìn)吸收性能以便可以有益地節(jié)省反應(yīng)物，并且可以制備更純的氣態(tài)產(chǎn)物然后可以將液體再循環(huán)以利用其中吸收的反應(yīng)物。此外，可以在與反應(yīng)相同的容器中進(jìn)行多階吸收工藝。在一個(gè)方面中，提供了一種用于改進(jìn)液相反應(yīng)的反應(yīng)動(dòng)力學(xué)、節(jié)省液相反應(yīng)中使
4用的反應(yīng)物、和/或制備液相反應(yīng)的更純反應(yīng)產(chǎn)物的方法。在一些實(shí)施方案中，該反應(yīng)是甲醇的液相氫氯化，以制備(product)甲基氯。該方法包括設(shè)置至少第一和第二吸收區(qū)，并且將來自反應(yīng)的液體分為至少第一流和第二流。調(diào)節(jié)至少一個(gè)流的溫度和/或進(jìn)料速度并且將第一液體流引導(dǎo)至第一吸收區(qū)，且將第二液體流引導(dǎo)至第二吸收區(qū)，在此所述流與氣態(tài)產(chǎn)物流的至少一部分接觸。從而將氣態(tài)反應(yīng)物和反應(yīng)副產(chǎn)物從氣態(tài)產(chǎn)物流中移除并且將其吸收在所述液體中。通過調(diào)節(jié)進(jìn)料至一個(gè)吸收區(qū)的液體的溫度和/或進(jìn)料速度，并且在另一個(gè)吸收區(qū)中使用基本上在所述液體離開反應(yīng)區(qū)時(shí)的溫度和/或流速的所述液體，可以基本上保持容器內(nèi)的有利反應(yīng)條件，并且改進(jìn)或基本上保持反應(yīng)動(dòng)力學(xué)。可以有益地在單個(gè)容器中進(jìn)行該方法，從而避免了附加的分離設(shè)備所相關(guān)的成本、時(shí)間和空間消費(fèi)。因此，在第二方面中提供用于制備氣態(tài)產(chǎn)物的液相反應(yīng)用的裝置。該裝置包括液體反應(yīng)區(qū)和至少兩個(gè)吸收區(qū)。設(shè)置一個(gè)或多個(gè)導(dǎo)管以將液體從反應(yīng)區(qū)弓I導(dǎo)至每個(gè)吸收區(qū)。至少一個(gè)導(dǎo)管具有相對(duì)于它操作性設(shè)置的溫度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)和/或流速調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)。在某些實(shí)施方案中，可能需要進(jìn)一步降低產(chǎn)物流中氣態(tài)反應(yīng)物和副產(chǎn)物的濃度， 或者需要另外進(jìn)一步處理產(chǎn)物流。同樣可能需要進(jìn)一步處理離開反應(yīng)器的液體流以回收有價(jià)值的反應(yīng)物并使它們返回到反應(yīng)器，或者在應(yīng)用本方法或?qū)⒎磻?yīng)物引導(dǎo)至本反應(yīng)器之前，對(duì)反應(yīng)物進(jìn)行預(yù)處理。同樣，該裝置可以包括另外的處理設(shè)備。另外的設(shè)備可以包括預(yù)反應(yīng)器，如另一個(gè)液相反應(yīng)器或氣相反應(yīng)器；或者分離設(shè)備，例如，一個(gè)或多個(gè)汽提塔、洗滌器、蒸餾塔、反應(yīng)器或這些的組合。附圖當(dāng)參考附圖閱讀以下詳細(xì)說明時(shí)，將能夠更好地理解本發(fā)明的這些和其它特征、 方面和益處，其中遍及附圖，相同的符號(hào)表示相同的部件。

圖1是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面的反應(yīng)器的示意圖。詳述除非另外限定，本文所使用的技術(shù)和科學(xué)術(shù)語具有與本發(fā)明所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員通常知曉的意思相同的意思。本文所使用的術(shù)語“第一”、“第二”等不表示任何順序、數(shù)量或重要性，而是用于將一個(gè)要素與另一個(gè)加以區(qū)別。同樣，術(shù)語“一個(gè)”和“一種”不表示量的限定，而是表示存在至少一個(gè)所提及的項(xiàng)目，并且術(shù)語“前”、“后”、“底”和/或“頂”，除非另有說明，僅為了表述方便，并且不限于任何一個(gè)位置或空間方向。如果公開了范圍，對(duì)著相同成分或性質(zhì)的所有范圍的端點(diǎn)是包括在內(nèi)的并且可以獨(dú)立地組合(例如，范圍“至多約25重量％，或者，更具體地，約5重量％至約20重量％”包括端點(diǎn)以及“約5重量％至約 25重量％”等范圍之內(nèi)的所有中間值)。與數(shù)量結(jié)合使用的修飾詞“約”包括所陳述的值并且具有由上下文指出的含義(例如，包含特定量的測量所相關(guān)的誤差范圍)。本文使用的后綴“(復(fù)數(shù)(S)) ”意欲包括其所修飾的項(xiàng)目的單數(shù)和復(fù)數(shù)兩者，從而包括一個(gè)或多個(gè)的該項(xiàng)目(例如，“液體流(s)”可以包括一個(gè)或多個(gè)液體流)。貫穿本說明書提及“ 一個(gè)實(shí)施方案”、“另一個(gè)實(shí)施方案”、“實(shí)施方案，，等意指在本文所述的至少一個(gè)實(shí)施方案中包括結(jié)合該實(shí)施方案描述的特定要素(例如，性質(zhì)、結(jié)構(gòu)和/或特征)，并且所述要素可以存在或可以不存在于其它實(shí)施方案中。此外，應(yīng)該明白可以用任何適當(dāng)?shù)姆绞綄⑺枋龅陌l(fā)明特征結(jié)合在各種實(shí)施方案中。本文使用的術(shù)語‘反應(yīng)區(qū)’意欲表明一個(gè)空間，在所述空間中可以典型地發(fā)生所需反應(yīng)的大部分。應(yīng)該明白的是所需反應(yīng)以及其它反應(yīng)也可以發(fā)生在其它空間中，包括兩個(gè)
5吸收區(qū)中的一個(gè)或兩個(gè)。本文提供的方法和裝置被描述為能夠改進(jìn)、或者基本上保持采用它們或在那里進(jìn)行它們的液相反應(yīng)的反應(yīng)動(dòng)力學(xué)。改進(jìn)的反應(yīng)動(dòng)力學(xué)使得能夠?qū)τ谌魏我?guī)定的生產(chǎn)率下縮減反應(yīng)器裝置的尺寸和成本，或者可以增加給定反應(yīng)器的生產(chǎn)率。通過本文描述的改進(jìn)的方法和裝置提供的改進(jìn)的反應(yīng)動(dòng)力學(xué)還可以縮減用于改進(jìn)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)的傳統(tǒng)手段的成本， 或者將其完全去除，所述傳統(tǒng)手段可能使用更大量的能量、需要更大的生產(chǎn)空間或者需要附加的設(shè)備，如熱交換器、熱交換溶劑等。也可能基本上保持反應(yīng)動(dòng)力學(xué)，在這種情況中，本文所描述的原理的應(yīng)用可以有益地提供更少量反應(yīng)物的使用，或者更純反應(yīng)產(chǎn)物的生產(chǎn)。本文提供的是用于改進(jìn)、或者至少基本上保持液相反應(yīng)的反應(yīng)動(dòng)力學(xué)的方法和裝置。更具體地，本方法和裝置為將任何氣態(tài)反應(yīng)物和反應(yīng)副產(chǎn)物中的至少一部分從液相反應(yīng)的氣態(tài)產(chǎn)物流中移除而提供。這些分離，當(dāng)經(jīng)由傳統(tǒng)方法或使用傳統(tǒng)裝置進(jìn)行時(shí)，可能不利地影響反應(yīng)條件，可能是昂貴的，并且回收的反應(yīng)物的處置而不是重新使用可以不適宜地增加該方法的總成本。本發(fā)明的方法和裝置包括至兩個(gè)以上吸收區(qū)的兩個(gè)以上的反應(yīng)液體進(jìn)料，其中在將該液體引導(dǎo)至兩個(gè)以上吸收區(qū)的至少一個(gè)之前，調(diào)整該液體的溫度和/或進(jìn)料速度。在一個(gè)區(qū)中，可以獨(dú)立地調(diào)節(jié)該液體的溫度和進(jìn)料速度，以優(yōu)化任何氣態(tài)反應(yīng)物和副產(chǎn)物中的至少一部分從氣態(tài)產(chǎn)物流的吸收，并且在另一個(gè)區(qū)中，可以獨(dú)立地調(diào)節(jié)該液體的溫度和進(jìn)料速度以優(yōu)化反應(yīng)區(qū)條件。從而可以改進(jìn)或者基本上保持反應(yīng)動(dòng)力學(xué)，并且在任何給定的反應(yīng)器尺寸下實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)增加。在后一實(shí)施方案中，可以改進(jìn)吸收性能以便能夠有益地節(jié)約反應(yīng)物，并且可以制備更純氣態(tài)產(chǎn)物。如本領(lǐng)域技術(shù)人員所知，氣體可以典型地在冷卻的液體中是更加易溶性的。用于將氣態(tài)反應(yīng)物或副產(chǎn)物從氣態(tài)產(chǎn)物流移除的很多傳統(tǒng)的方法和裝置可以采用再循環(huán)反應(yīng)液體流，并且典型地將任何這些再循環(huán)反應(yīng)液體流冷卻，以努力將盡可能多的氣態(tài)反應(yīng)物和/或反應(yīng)副產(chǎn)物從氣態(tài)產(chǎn)物流中移除。然而，使得再循環(huán)反應(yīng)液體能夠從產(chǎn)物流吸收所希望的最大量的反應(yīng)物和副產(chǎn)物(by products)所需的再循環(huán)反應(yīng)液體的大范圍冷卻，加之傳統(tǒng)上僅使用一個(gè)吸收區(qū)，導(dǎo)致當(dāng)使該液體返回到反應(yīng)器時(shí)反應(yīng)環(huán)境的溫度不適宜地降低。在這些傳統(tǒng)的方法和裝置中的反應(yīng)動(dòng)力學(xué)從而受損。相反，本方法利用由液相反應(yīng)產(chǎn)生的液體，或者液相反應(yīng)中使用的液體在至少兩個(gè)吸收區(qū)中吸收氣態(tài)反應(yīng)物或副產(chǎn)物。在一個(gè)區(qū)中，可以在與反應(yīng)區(qū)內(nèi)產(chǎn)生或使用再循環(huán)液體的溫度，即反應(yīng)溫度基本上相同的溫度，或者僅將其稍微冷卻，并且在與再循環(huán)液體離開反應(yīng)區(qū)的速度基本上相同的進(jìn)料速度，使用再循環(huán)液體。在另一個(gè)區(qū)中，可以將再循環(huán)反應(yīng)液體急冷至比第一區(qū)更高的程度，或者在與第一區(qū)不同的進(jìn)料速度遞送，以增加任何氣態(tài)反應(yīng)物或反應(yīng)副產(chǎn)物在其中的溶解度。用這種方法，可以最小化反應(yīng)區(qū)的顯著冷卻。并且，可以提高氣態(tài)產(chǎn)物的純度、該方法的收率和/或該方法的成本效率。應(yīng)該明白的是在一些方法中，可能需要將用于一個(gè)或多個(gè)吸收區(qū)中的液體加熱， 在一個(gè)或多個(gè)吸收區(qū)中將其冷卻，或者在一個(gè)或多個(gè)吸收區(qū)中基本上在反應(yīng)溫度使用所述液體。同樣，可以在與該液體離開反應(yīng)區(qū)的速度相同的速度遞送所述液體，或者在更慢的或者更快的速度遞送所述液體。本文公開的方法和裝置的發(fā)明原理不限于特定實(shí)施方案或組合，而是延伸至用于其中希望改進(jìn)的反應(yīng)動(dòng)力學(xué)的液相反應(yīng)的任何方法或裝置，并且尤其是，延伸到任何這樣的反應(yīng)其中希望將氣態(tài)反應(yīng)物或副產(chǎn)物從氣態(tài)產(chǎn)物流移除并再循環(huán)。 所需要的全部在于該方法和/或裝置利用或設(shè)置至少兩個(gè)吸收區(qū)，其中在一個(gè)吸收區(qū)中， 為移除其中的任何氣態(tài)反應(yīng)物或反應(yīng)副產(chǎn)物而優(yōu)化液體的溫度和/或進(jìn)料速度，并且在另一個(gè)區(qū)中，優(yōu)化液體的溫度和/或進(jìn)料速度以基本上保持反應(yīng)區(qū)內(nèi)的反應(yīng)條件。每個(gè)吸收區(qū)的特定條件，例如，溫度、壓力等將依賴于希望從氣態(tài)產(chǎn)物流移除的特定氣態(tài)反應(yīng)物和副產(chǎn)物以及該反應(yīng)物和/或反應(yīng)副產(chǎn)物在所述液體中的溶解度。基于此信息，本領(lǐng)域技術(shù)人員將能夠?qū)τ诿總€(gè)階段使用適當(dāng)?shù)臈l件，即，在一種情況下，將優(yōu)化在其中的反應(yīng)物/反應(yīng)副產(chǎn)物的溶解度，并且在另一種情況下，將在沒有不利地影響反應(yīng)區(qū)內(nèi)的操作條件的情況下提供更加受到限制但仍然顯著的溶解度。于是僅為了示例，在一個(gè)吸收區(qū)中，可以基本上在反應(yīng)器內(nèi)使用或產(chǎn)生液體的溫度和/或進(jìn)料速度使用所述液體，以影響氣態(tài)反應(yīng)物和副產(chǎn)物的大量吸收，同時(shí)仍在反應(yīng)區(qū)內(nèi)保持所需的反應(yīng)條件。對(duì)于甲醇的液相氫氯化的示例性反應(yīng)，當(dāng)被使用或產(chǎn)生時(shí)液體的溫度可以是例如約50°C至約200°C，或者可以僅將其稍微冷卻，例如，低于使用或產(chǎn)生液體時(shí)的溫度約0°C至50°C。在另一個(gè)吸收區(qū)中，可以將該液體冷卻至更低的溫度，即剛好高于凝固點(diǎn)至低于反應(yīng)區(qū)的溫度約5°C，或者在不同的進(jìn)料速度遞送，或者同時(shí)進(jìn)行以上兩者，以提高在其中的反應(yīng)物和反應(yīng)副產(chǎn)物的溶解度。雖然用于兩個(gè)吸收區(qū)的示例溫度范圍重疊，但是進(jìn)料至一個(gè)吸收區(qū)的液體被冷卻到的溫度可能通常低于進(jìn)料至另一個(gè)吸收區(qū)的液體被冷卻到(如果有)的溫度。如此，具有更低溫度和/或更快進(jìn)料速度的區(qū)將提供所需吸收的氣態(tài)反應(yīng)物和副產(chǎn)物的提高的溶解性。另一個(gè)區(qū)的溫度和/或進(jìn)料速度也將使所需吸收的氣態(tài)反應(yīng)物和副產(chǎn)物能夠顯著溶解，同時(shí)也有助于保持反應(yīng)區(qū)內(nèi)所需的反應(yīng)條件。適宜地，將能夠有助于保持反應(yīng)區(qū)內(nèi)所需的反應(yīng)條件的區(qū)與其鄰近地操作性設(shè)置，同時(shí)將具有更低溫度和/或更快進(jìn)料速度的吸收區(qū)與其遠(yuǎn)離地操作性設(shè)置。可以受益于本文所述原理的反應(yīng)的一個(gè)實(shí)例是鏈烷醇的氫氯化，以制備相應(yīng)的烷基鹵，并且尤其是包含1至4個(gè)碳原子的烷基鹵。可以用氣態(tài)或液體反應(yīng)物進(jìn)料并且在催化劑的存在下或者沒有催化劑的情況下進(jìn)行這些液相氫氯化反應(yīng)?？梢詫⒈疚乃龅脑響?yīng)用于這些反應(yīng)中的任何一個(gè)，或者任何這些反應(yīng)中的組合。在這些反應(yīng)中，氣態(tài)產(chǎn)物流將不僅包含所需的產(chǎn)物，即烷基鹵，而且還將包含鏈烷醇、水蒸汽和鹵化氫，同時(shí)，除了在反應(yīng)液體中鹵化氫將主要為離解狀態(tài)以外，反應(yīng)液體將基本上包含相同的成分。雖然一些傳統(tǒng)的鏈烷醇?xì)渎然に嚳赡芾迷傺h(huán)反應(yīng)液體進(jìn)料從氣態(tài)產(chǎn)物流中吸收氣態(tài)反應(yīng)物和副產(chǎn)物，但是為了使其中的反應(yīng)物和反應(yīng)副產(chǎn)物的溶解度最大化，典型地將任何這種再循環(huán)反應(yīng)液體急冷至，例如，顯著地低于反應(yīng)溫度但是高于其凝固點(diǎn)的溫度。因此，并且由于充分吸收所需量的氣態(tài)反應(yīng)物和副產(chǎn)物所需要的大量的急冷液體，將急冷的反應(yīng)液體再引入到反應(yīng)區(qū)中典型地導(dǎo)致所述反應(yīng)區(qū)的顯著冷卻。因此妨礙了反應(yīng)動(dòng)力學(xué)。相反，當(dāng)將本文公開的原理應(yīng)用于氫氯化反應(yīng)并且使用至少兩個(gè)吸收區(qū)時(shí)，在與反應(yīng)區(qū)鄰近的第一吸收區(qū)中，可以基本上在反應(yīng)溫度，例如，在約50°C至約200°C，并且在與反應(yīng)液體離開反應(yīng)區(qū)時(shí)的流速基本上相同的流速，使用反應(yīng)液體，以進(jìn)行部分所需吸收而沒有不利地影響反應(yīng)區(qū)內(nèi)的反應(yīng)條件。在第二吸收區(qū)中，可以在顯著地低于反應(yīng)溫度的溫度，例如，在剛好高于凝固點(diǎn)至約150°C使用該液體，和/或?qū)⑺鲆后w以相對(duì)于其離開反應(yīng)器時(shí)的速度改變了的進(jìn)料速度遞送，以促進(jìn)其中的甲醇、氯化氫和/或水蒸汽的進(jìn)一步吸收。在這些實(shí)施方案中，并且在使用如上所述的任何液相反應(yīng)的情況下，吸收區(qū)/工藝可以串聯(lián)地布置或進(jìn)行，或者可以并聯(lián)地布置或進(jìn)行。適宜地，相對(duì)于氣體流動(dòng)串聯(lián)地， 布置多個(gè)吸收區(qū)或進(jìn)行吸收。在第一吸收區(qū)中，基本上在產(chǎn)生液體的溫度和/或進(jìn)料速度使用所述液體，即，使用很少的或不使用外部加熱或冷卻裝置。如果使用冷卻，或者改變進(jìn)料速度，與應(yīng)用于多區(qū)系統(tǒng)中其后的吸收區(qū)的冷卻或進(jìn)料速度改變相比，冷卻的程度更低，或者改變進(jìn)料速度的程度較小。從而，可以發(fā)生氯化氫和甲醇的大量吸收，同時(shí)還沒有明顯冷卻反應(yīng)區(qū)的溫度。在第二吸收區(qū)中，可以適宜地將反應(yīng)液體冷卻至，例如，低于反應(yīng)溫度約1°C至剛好高于液體的凝固點(diǎn)，和/或可以改變?cè)撘后w的流速。因?yàn)樵诘谝晃諈^(qū)中已經(jīng)進(jìn)行了甲醇和氯化氫的大量吸收，預(yù)期需要較慢的進(jìn)料速度或整體較小量的冷卻反應(yīng)液體以獲得氣態(tài)產(chǎn)物中反應(yīng)物和反應(yīng)副產(chǎn)物的所需減少。與僅帶有單個(gè)吸收區(qū)的系統(tǒng)比較，可以減少反應(yīng)區(qū)總的冷卻，同時(shí)還能提供具有所需純度并且在所需產(chǎn)率的甲基氯。此外，可以減少或消除對(duì)于更多應(yīng)用至氣態(tài)產(chǎn)物流的分離或干燥技術(shù)的需求。本文公開的方法因此可以提供顯著的成本節(jié)約、增加的效率和反應(yīng)物的再利用， 并且提供對(duì)于更多分離或干燥步驟的使用的減少或消除。在一些實(shí)施方案中，可以通過在單個(gè)反應(yīng)容器中設(shè)置兩個(gè)吸收區(qū)中的一個(gè)或兩個(gè)而進(jìn)一步放大(leveraged)這些成本節(jié)約。如此，可以減少為附加設(shè)備提供動(dòng)力所需的能量消耗，以及附加設(shè)備所需的生產(chǎn)占地面積(manufacturing footprint)。因此，本公開還提供了用于制備氣態(tài)產(chǎn)物流的液相反應(yīng)的
直ο典型地，這種裝置包含用于反應(yīng)物以及來自上游反應(yīng)器或進(jìn)料處理操作的任何產(chǎn)物或副產(chǎn)物的多個(gè)進(jìn)料。這些可以包括到目前為止提到過的任何反應(yīng)物或產(chǎn)物，以及二烷基醚和烷烴，在示例性的甲醇液相氫氯化反應(yīng)的情況下，它們可以是所需反應(yīng)的副產(chǎn)物。進(jìn)料還可以包括使反應(yīng)開始或繼續(xù)所需的載體如水。適宜地，至少要提供用于反應(yīng)物的進(jìn)料，所述反應(yīng)物在氫氯化反應(yīng)中可以包括，例如，可以作為液體或氣體引入的甲醇，以及可以作為氣體或水溶液引入的氯化氫?？梢詫⑾到y(tǒng)的任何進(jìn)料以任何布局安排并且使其在反應(yīng)器或吸收階段上的任何位置進(jìn)入。反應(yīng)區(qū)可以包含適合于進(jìn)行所需液相反應(yīng)的任何類型的反應(yīng)器。這些反應(yīng)器典型地可以包括絕熱或加熱操作的并且作為活塞流或完全混合裝置的填料塔或沸騰床，或者任何中間構(gòu)造。在其中將該反應(yīng)區(qū)和裝置適宜地用于例如甲基氯的制備的那些實(shí)施方案中， 所述反應(yīng)器可以適宜地包含在底部帶有或不帶液體儲(chǔ)槽的逆流吸收塔以提供更高的液體滯留時(shí)間，其中適當(dāng)?shù)嘏渲眉状己吐然瘹溥M(jìn)料以提供這種逆流。與反應(yīng)器的氣態(tài)進(jìn)料引入所相關(guān)的吸收設(shè)備可以與吸收區(qū)中所使用的吸收設(shè)備相同或者，可以特別為進(jìn)料吸收設(shè)置分開的區(qū)。液相反應(yīng)在液相中發(fā)生，并且由所述反應(yīng)產(chǎn)生的，或者在所述反應(yīng)中使用的液體典型地可以收集在反應(yīng)器的底部?？梢栽O(shè)置至少一個(gè)將反應(yīng)區(qū)和/或反應(yīng)器的底部與每個(gè)吸收區(qū)連接的導(dǎo)管?？梢詫⑺鲋辽僖粋€(gè)導(dǎo)管分裂以對(duì)吸收區(qū)提供單獨(dú)的進(jìn)料，或者可以對(duì)每個(gè)吸收區(qū)設(shè)置單獨(dú)的導(dǎo)管。適宜地，將溫度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)和/或進(jìn)料速度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)相對(duì)于至少一個(gè)導(dǎo)管操作性地設(shè)置，以便可以調(diào)節(jié)其中的液體的溫度和/或進(jìn)料速度，以便優(yōu)化其中吸收反應(yīng)物和/或反應(yīng)副產(chǎn)物的能力，或者以便液體調(diào)節(jié)的溫度和/或進(jìn)料速度有助于在反應(yīng)區(qū)內(nèi)所需的反應(yīng)條件的保持。圖1中顯示了根據(jù)本發(fā)明的裝置100的一個(gè)實(shí)施方案。如所示的，裝置100可以包括反應(yīng)區(qū)110、第一吸收區(qū)101、第二吸收區(qū)102、氣態(tài)產(chǎn)物線103、液體副產(chǎn)物線104、進(jìn)料 105、液體導(dǎo)管106、泵107、第一吸收區(qū)導(dǎo)管108、第二吸收區(qū)導(dǎo)管109和急冷器111。雖然具體關(guān)于甲醇的氫氯化描述裝置的操作，但是應(yīng)該明白的是本發(fā)明不是如此地受限，而是可以與任何產(chǎn)生氣態(tài)產(chǎn)物流的液相反應(yīng)結(jié)合使用該裝置和方法。在操作中，所需的進(jìn)料，例如，氯化氫、甲醇，以及可能的來自之前反應(yīng)器或工藝的產(chǎn)物流進(jìn)入反應(yīng)區(qū)110，其中入口溫度為0至500°C，并且反應(yīng)區(qū)條件包括約80°C至200°C 的溫度以及約20psig至約200psig的壓力。液相反應(yīng)在反應(yīng)區(qū)110中發(fā)生并且，較小程度地在吸收區(qū)101和102的液相中發(fā)生。在反應(yīng)區(qū)110的底部收集由反應(yīng)產(chǎn)生的液體，或者反應(yīng)中使用的液體，包括例如，水、氯化氫、甲醇、甲基氯和二甲醚。由泵107提供動(dòng)力的導(dǎo)管106將液體從反應(yīng)區(qū)110循環(huán)至第一吸收區(qū)101和第二吸收區(qū)102。更具體地，在所示的實(shí)施方案中，第一吸收區(qū)導(dǎo)管108將反應(yīng)液體提供至第一吸收區(qū)101而基本上不改變其條件。第一吸收區(qū)101可以包括能夠促進(jìn)將任何氣態(tài)反應(yīng)物和 /或副產(chǎn)物中的至少一部分吸收至液體中的任何設(shè)備。一旦液體通過第一吸收區(qū)101，就將其重新收集在反應(yīng)區(qū)110中。第二吸收區(qū)導(dǎo)管109借助于泵107將液體從反應(yīng)區(qū)110的底部經(jīng)由液體再循環(huán)導(dǎo)管106提供至第二吸收區(qū)102。更具體地，液體再循環(huán)導(dǎo)管106分支為第一吸收區(qū)導(dǎo)管 108(conduitl08)和第二吸收區(qū)導(dǎo)管109。第二吸收區(qū)導(dǎo)管109設(shè)置有相對(duì)于它操作性設(shè)置的急冷器111。急冷器111將第二吸收區(qū)導(dǎo)管109內(nèi)液體的溫度降低至反應(yīng)液體凝固點(diǎn)左右至低于反應(yīng)區(qū)110中液體的溫度約5°C，從而促進(jìn)其中反應(yīng)物或反應(yīng)副產(chǎn)物的吸收。應(yīng)該明白的是，急冷器111可以被除泵107之外的第二泵(未顯示)替換，或者第二吸收區(qū)導(dǎo)管109除了包含急冷器111之外還可以包含除泵107之外的第二泵(未顯示)。包含約0 至約5重量％甲醇，約0至約5重量％ HCl和約0至約5重量％水蒸氣的甲基氯由氣態(tài)產(chǎn)物線103放出。其中吸收有甲醇、HCl等的液體穿過第二吸收區(qū)102并且進(jìn)入第一吸收區(qū)101，在此可以將其與提供至第一吸收區(qū)101的液體合并并且進(jìn)一步用于吸收。通過在第一吸收區(qū) 101中完成的大量吸收，使第二吸收區(qū)102中進(jìn)行(affect)所需量的吸收所需要的冷卻液體的量最小化。因此，適宜地，反應(yīng)區(qū)110將基本上被保持在所需的反應(yīng)條件，例如，對(duì)于氫氯化反應(yīng)，取決于操作壓力，約50°C至約200°C的溫度。雖然本文公開的反應(yīng)器的一些實(shí)施方案可以減少或消除對(duì)于使用另外的處理設(shè)備分離或干燥氣態(tài)反應(yīng)產(chǎn)物、預(yù)處理反應(yīng)物、或者從來自反應(yīng)區(qū)110的液體副產(chǎn)物回收反應(yīng)物的需要或希望，但是，在一些環(huán)境中，可能仍希望或需要使用這種附加設(shè)備。所以，在另外的實(shí)施方案中，該裝置可以包含另外的處理設(shè)備。設(shè)置的另外的處理設(shè)備將依賴于所進(jìn)行的液相反應(yīng)，以及由此制備的氣態(tài)產(chǎn)物的預(yù)定應(yīng)用，并且因此，可以包括任何件數(shù)的處理設(shè)備，所述的處理設(shè)備能夠進(jìn)一步提純或干燥氣態(tài)反應(yīng)產(chǎn)物，或者在所需構(gòu)造中提供反應(yīng)產(chǎn)物用于其預(yù)定使用?；蛘撸硗獾奶幚碓O(shè)備可以包括預(yù)處理任何反應(yīng)物的設(shè)備，或者甚至可以包括附加的液相或氣相反應(yīng)器，以便將由此制備的產(chǎn)物流提供到本文所公開的裝置中。所述另外的處理設(shè)備還可以包括從反應(yīng)中形成的液體副產(chǎn)物流例如，水中汽提并再循環(huán)有價(jià)值的反應(yīng)物的設(shè)備。雖然并不詳盡，但是提供下面的實(shí)施例以進(jìn)一步說明本發(fā)明的一些原理。實(shí)施例1-比較準(zhǔn)備包含反應(yīng)區(qū)和單個(gè)吸收區(qū)的反應(yīng)器裝置(An reactor assembly) 0該吸收區(qū)是填料段，通過該填料段洗滌氣態(tài)產(chǎn)物流以移除水、甲醇和HC1。給吸收區(qū)裝設(shè)導(dǎo)管以通過設(shè)置有急冷器的導(dǎo)管從反應(yīng)區(qū)接收液體，以便該液體具有約35°C的溫度。反應(yīng)器裝置的進(jìn)料是來自催化反應(yīng)器的氣體，所述氣體含有HCl、甲基氯和水(帶有少量的二甲醚和未反應(yīng)的甲醇)并且所述進(jìn)料被進(jìn)料至反應(yīng)區(qū)與吸收區(qū)之間的蒸汽空間。改變進(jìn)料至催化反應(yīng)器的過量HCl的量，以在反應(yīng)區(qū)的底部中含有的液體中保持 18-22% HCl濃度。另外將液體甲醇進(jìn)料至反應(yīng)器裝置。進(jìn)料至反應(yīng)器裝置的甲醇與反應(yīng)區(qū)底部中的液體體積之比為560Kg/Hr/m3。將來自反應(yīng)區(qū)的被冷卻的液體以169gpm的速度進(jìn)料至吸收區(qū)，以將離開吸收區(qū)的氣體的溫度保持在低于45°C。在這些條件下，反應(yīng)區(qū)具有 106 °C的溫度和10重量％的甲醇濃度。實(shí)施例2重復(fù)實(shí)施例1的情況，不同之處在于所提供的裝置包含反應(yīng)區(qū)和兩個(gè)吸收區(qū)。將第一吸收區(qū)設(shè)置在第二吸收區(qū)之下并且包含填料段以從氣態(tài)產(chǎn)物流洗滌水、甲醇和HC1，并且給第一吸收區(qū)裝設(shè)導(dǎo)管以從反應(yīng)區(qū)接收液體。將220gpm的液體從反應(yīng)區(qū)進(jìn)料至第一吸收區(qū)的填料。此液體僅最低限度地冷卻約14°C。第二吸收區(qū)是填料段，通過該填料段將氣態(tài)產(chǎn)物流進(jìn)一步洗滌以移除水、甲醇和 HCl。給第二吸收區(qū)裝設(shè)導(dǎo)管，以從反應(yīng)區(qū)通過設(shè)置有急冷器的導(dǎo)管接收液體，從而提供至第二吸收區(qū)的液體具有約35°C的溫度。在這些條件下，保持離開第二吸收區(qū)的氣體溫度低于45°C所需的第二吸收區(qū)的冷卻液體進(jìn)料的量為90gpm。反應(yīng)區(qū)中的液體具有115°C的溫度和5重量％的甲醇濃度。如由這些實(shí)施例說明的，本文描述的方法和裝置的使用導(dǎo)致反應(yīng)區(qū)內(nèi)的溫度保持高于僅使用單級(jí)急冷吸收的實(shí)施例9°C。由所述更高的溫度提供的更加有利的反應(yīng)動(dòng)力學(xué)導(dǎo)致反應(yīng)液體中甲醇(即，反應(yīng)物)濃度從約10%減少至5%。雖然本文已經(jīng)給出了并且描述了本發(fā)明的多個(gè)實(shí)施方案，應(yīng)該明白的是這些實(shí)施方案僅以實(shí)例的方式提供并且不作為限定。本領(lǐng)域技術(shù)人員將知曉不脫離本發(fā)明的教導(dǎo)的多種變化、變更和替代。因此，意圖是應(yīng)在所附權(quán)利要求的全部精神和范圍內(nèi)解釋本發(fā)明。
權(quán)利要求
1.一種用于改進(jìn)液相反應(yīng)的反應(yīng)動(dòng)力學(xué)、節(jié)省液相反應(yīng)中使用的反應(yīng)物、和/或制備液相反應(yīng)的更純氣態(tài)產(chǎn)物流的方法，所述方法包括設(shè)置反應(yīng)區(qū)和至少第一和第二吸收區(qū)；將來自所述反應(yīng)的液體的一部分分為至少第一流和第二流，并且調(diào)節(jié)所述流的至少一個(gè)的溫度和/或流速；以及將第一液體流引導(dǎo)至第一吸收區(qū)，并且將第二液體流引導(dǎo)至第二吸收區(qū)； 使氣態(tài)產(chǎn)物流的至少一部分和第一流的至少一部分在第一吸收區(qū)內(nèi)接觸，并且使氣態(tài)產(chǎn)物流的至少一部分和第二流的至少一部分在第二吸收區(qū)內(nèi)接觸；其中在氣態(tài)反應(yīng)流內(nèi)的任何氣態(tài)反應(yīng)物或氣態(tài)副產(chǎn)物中的至少一部分被吸收到來自所述反應(yīng)的液體中。
2.權(quán)利要求1所述的方法，其中所述方法還使所述反應(yīng)區(qū)內(nèi)所需的反應(yīng)條件基本上保持。
3.權(quán)利要求1所述的方法，其中降低第二流的溫度，并且不降低或較小程度地降低第一流的溫度。
4.權(quán)利要求3所述的方法，其中第一吸收區(qū)鄰近反應(yīng)區(qū)，并且第二吸收區(qū)遠(yuǎn)離反應(yīng)區(qū)。
5.權(quán)利要求1所述的方法，所述方法還包括使其中吸收有氣態(tài)反應(yīng)物或氣態(tài)副產(chǎn)物中的至少一部分的液體的至少一部分返回到反應(yīng)區(qū)。
6.權(quán)利要求1所述的方法，所述方法還包括用來移除在氣態(tài)產(chǎn)物流中殘留的任何氣態(tài)反應(yīng)物或副產(chǎn)物中的至少一部分的附加步驟。
7.一種用于改進(jìn)甲醇液相氫氯化反應(yīng)的反應(yīng)動(dòng)力學(xué)、節(jié)省甲醇液相氫氯化反應(yīng)中使用的反應(yīng)物、和/或制備甲醇液相氫氯化反應(yīng)的更純反應(yīng)產(chǎn)物的方法，所述甲醇液相氫氯化反應(yīng)提供包含甲基氯的氣態(tài)產(chǎn)物流，所述方法包括設(shè)置反應(yīng)區(qū)和至少第一和第二吸收區(qū)；將來自所述反應(yīng)的液體的一部分分為至少第一流和第二流，并且調(diào)節(jié)所述流的至少一個(gè)的溫度和/或流速；以及將第一液體流引導(dǎo)至第一吸收區(qū)，并且將第二液體流引導(dǎo)至第二吸收區(qū)； 使氣態(tài)產(chǎn)物流的至少一部分與第一流的至少一部分在第一吸收區(qū)內(nèi)接觸并且使氣態(tài)產(chǎn)物流的至少一部分與第二流的至少一部分在第二吸收區(qū)內(nèi)接觸；其中在氣態(tài)反應(yīng)流內(nèi)的任何甲醇、氯化氫和/或水中的至少一部分被吸收到來自所述反應(yīng)的液體中。
8.權(quán)利要求7所述的方法，其中降低第二流的溫度，并且較小程度地降低第一流的溫度。
9.權(quán)利要求8所述的方法，其中第一吸收區(qū)鄰近反應(yīng)區(qū)，并且第二吸收區(qū)遠(yuǎn)離反應(yīng)區(qū)。
10.權(quán)利要求7所述的方法，所述方法還包括使其中吸收有甲醇、氯化氫和/或水中的至少一部分的液體的至少一部分返回到反應(yīng)區(qū)。
11.一種用于制備氣態(tài)產(chǎn)物流的液相反應(yīng)用的裝置，所述裝置包含 液體反應(yīng)區(qū)；至少兩個(gè)吸收區(qū)；一個(gè)或多個(gè)導(dǎo)管，所述導(dǎo)管將所述反應(yīng)區(qū)與所述吸收區(qū)的每一個(gè)連接；其中所述導(dǎo)管的至少一個(gè)具有相對(duì)于它操作性設(shè)置的溫度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)和/或流速調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)。
12.權(quán)利要求11所述的裝置，所述裝置包含一個(gè)導(dǎo)管，所述導(dǎo)管被分裂以與每個(gè)吸收區(qū)連接。
13.權(quán)利要求11所述的裝置，所述裝置包含用于每個(gè)吸收區(qū)的單獨(dú)導(dǎo)管。
14.權(quán)利要求11所述的裝置，其中所述溫度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)包括急冷器。
15.權(quán)利要求11所述的裝置，其中所述吸收區(qū)是串聯(lián)布置的。
16.權(quán)利要求11所述的裝置，其中所述吸收區(qū)的至少一個(gè)包括一個(gè)或多個(gè)泡罩塔、填料塔或這些的組合。
17.權(quán)利要求11所述的裝置，其中所述反應(yīng)區(qū)和至少兩個(gè)吸收區(qū)被并入單個(gè)容器中。
18.權(quán)利要求11所述的裝置，其中所述裝置包含用來促進(jìn)反應(yīng)物與液體副產(chǎn)物流分離的另外的處理設(shè)備，其中所述另外的處理設(shè)備包括一個(gè)或多個(gè)汽提塔。
19.權(quán)利要求11所述的裝置，其中所述裝置還包含至少一個(gè)預(yù)備反應(yīng)器，所述預(yù)備反應(yīng)器包括液相反應(yīng)器或者氣相異相催化反應(yīng)器。
20.權(quán)利要求11所述的裝置，其中所述裝置包含用來促進(jìn)氣態(tài)反應(yīng)物和副產(chǎn)物從氣態(tài)產(chǎn)物中分離的另外的處理設(shè)備，其中所述另外的處理設(shè)備包括一個(gè)或多個(gè)汽提塔、洗滌器、 反應(yīng)器或這些的組合。
全文摘要
本發(fā)明提供用于改進(jìn)液相反應(yīng)的反應(yīng)動(dòng)力學(xué)、節(jié)省液相反應(yīng)中使用的反應(yīng)物、和/或制備液相反應(yīng)的更純反應(yīng)產(chǎn)物的方法和裝置，所述液相反應(yīng)包含揮發(fā)性反應(yīng)物和產(chǎn)物。本文的方法和裝置將反應(yīng)液體進(jìn)料提供至兩個(gè)以上吸收區(qū)，其中在將所述液體引入兩個(gè)以上的吸收區(qū)的至少一個(gè)中之前獨(dú)立地調(diào)節(jié)所述液體的溫度和/或進(jìn)料速度。更具體地，可以獨(dú)立地調(diào)節(jié)遞送至每個(gè)吸收區(qū)時(shí)的液體的溫度和進(jìn)料速度以優(yōu)化任何氣態(tài)反應(yīng)物和副產(chǎn)物中的至少一部分從氣態(tài)產(chǎn)物流中的吸收和/或以優(yōu)化反應(yīng)區(qū)條件。如此可以改進(jìn)或者基本上保持反應(yīng)動(dòng)力學(xué)。
文檔編號(hào)C07C17/16GK102341156SQ201080010375
公開日2012年2月1日 申請(qǐng)日期2010年3月4日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月5日
發(fā)明者約翰·D·梅耶斯 申請(qǐng)人:陶氏環(huán)球技術(shù)有限責(zé)任公司