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    • 专利摘要:
    本發明係關於用於異相催化反應中之裝置，其包含塔式反應器，該塔式反應器包含複數個彼此上下安裝之塔板，每一塔板調整成在其上容納預定液體體積及一定載量之固體觸媒粒子；用於在最上層塔板上方引入液相反應物之構件；用於在最下層塔板下方引入氣相反應物之構件；用於自該最下層塔板下方移除液相反應後流之構件；用於自該最上層塔板上方移除氣相反應後流之構件；與每一塔板相連之蒸氣上升器(upcomer)構件，其調整成允許蒸氣自下方進入該塔板；與每一塔板相連之底流構件，其調整成自該塔板及該塔式反應器移除液體，隨後將該液體在較下層塔板處引入該塔式反應器中；用於暫時引導該自塔板移除之液體繞開至少一個較下層塔板且在位於該至少一個被繞開塔板下方之塔板處將該液體再引入該塔式反應器中之構件；用於自該至少一個被繞開塔板移除液體及觸媒之構件；及用於更換該至少一個被繞開塔板上之液體及觸媒存料之構件。
    公开号:TW201318681A
    申请号:TW101133053
    申请日:2012-09-10
    公开日:2013-05-16
    发明作者:Donald Hugh Mckinley；John Richard Hensman；John Wilson Kippax
    申请人:Davy Process Techn Ltd；
    IPC主号:B01J8-00
    专利说明:
    裝置及方法
    本發明係關於實施異相催化反應之裝置及方法。更特定而言，本發明係關於實施產生羧酸酯之異相催化反應之方法及裝置。
    在蒸餾塔中在觸媒存在下實施反應以使得在實施該反應的同時分離反應產物已為業內所知且已實踐一段時間。此所謂的催化蒸餾尤其可用於實施液相中之可逆反應，例如酯化反應。
    業內已提出多種佈置。通常，觸媒會呈微粒形式。在一些佈置中，將觸媒置於蒸餾塔內之習用塔板上。此等催化蒸餾塔之實例包括US 5536856及US 5157168。
    在US 5536856(其內容以引用方式併入本文中)中所述之佈置中，在存在複數個酯化塔板之塔式反應器中實施酯化。每一塔板具有預定液體塔藏量且含有一定載量之微粒酯化觸媒。含有羧酸組份之液相沿塔式反應器自一個酯化塔板向下流動至下一塔板，與注入塔式反應器底部中之向上流動之醇蒸氣流相逆。自塔式反應器頂部之蒸氣流中移除酯化水，同時自反應器之貯槽回收酯產物。當液體沿塔板向下流動時，其遇到愈發乾燥之醇且進一步驅使酯化平衡反應向酯形成進行。
    當反應持續進行時，觸媒將失活。當此發生時，需要移除廢觸媒並將其用新鮮觸媒更換。按慣例，此需要關閉製程，以便塔可排空觸媒並重新填入新鮮觸媒。此在所需活動方面及在生產損失方面係昂貴程序。
    另一問題係塔中之觸媒可端視其在塔中之位置以不同速率失活。因此，在關閉整個製程且塔排空觸媒之情形下，塔中之至少一些觸媒可能尚未失活且因此將被不必要地更換。為使此損失降至最低，可延遲發生關閉之點直至已消耗更多觸媒。然而，儘管此可解決上述問題，但在保持製程運行以防止活性觸媒損失同時需要更換廢觸媒以維持有效生產之間仍將存在平衡。
    為解決此問題，已提出各種建議以使得能移除並更換觸媒而無需終止整個操作。
    例如，在US 5510089中，闡述將小微粒觸媒鬆散地支撐於蒸餾塔中之塔板上之反應器。將觸媒浸沒於塔板上之液體中且藉由向上流動之氣體保持懸浮。在每一塔板進行抽取，以使得可在操作期間將含有懸浮觸媒之液體移除至分離器。在移除後，自液體分離觸媒，將該液體再循環至塔板直至移除全部觸媒。隨後可將新鮮觸媒添加至分離器中，其中將該觸媒漿化至自塔板再循環之液體中。塔板可皆連接至同一分離器/漿液混合器。移除觸媒而不關閉塔之其他佈置闡述於US 5198196及US 5133942中。
    經改進佈置闡述於US 6036848中。在此佈置中，使單相流體轉向以防止其傳送經過觸媒。隨後塔可移除廢觸媒並添加新鮮觸媒。然後恢復單相流體之循環。可藉由重力移除觸媒，或者若藉由重力移除觸媒不充分，則可提供其他手段。將含有試劑之液體引入反應區中之下導管中。下導管位於塔中央且突出進入分配器件中，液體自該分配器件發送以分配於催化床內部，以便自底部至頂部向上傳送經過催化床。隨後液體部分經由溢流自床頂部向位於反應區下方之蒸餾區傾瀉。蒸餾區具有上部蒸餾板，該上部蒸餾板包含用於允許進一步分離含有產物之液體部分之溢流邊緣。隨後將殘留液體向定位於蒸餾區下方之下一反應區發送，其中重複該程序。
    儘管該等佈置可解決先前佈置中需要完全關閉塔之問題，但其仍具有各種缺點及缺陷。特定而言，當使來自塔板之液體轉向至分離液體與觸媒之裝置中時，流入及流出塔之液體受影響，塔中之液體存料亦受影響。
    因此，業內期望提供使得能克服上述問題之裝置及方法。此係藉由以下系統來達成，其中繞開必須更換觸媒之塔板，同時更換觸媒，以使得塔中剩餘部分中之反應可持續進行。
    現在將參照附圖以舉例說明方式闡述本發明。
    因此，根據本發明本發明之第一態樣提供用於異相催化反應中之裝置，其包含：(a)塔式反應器，其包含複數個彼此上下安裝之塔板，每一塔板調整成在其上容納預定液體體積及一定載量之固體觸媒粒子；(b)用於在最上層塔板上方引入液相反應物之構件；(c)用於在最下層塔板下方引入氣相反應物之構件；(d)用於自該最下層塔板下方移除液相反應後流之構件；(e)用於自該最上層塔板上方移除氣相反應後流之構件；(f)與每一塔板相連之蒸氣上升器構件，其調整成允許蒸氣自下方進入該塔板；(g)與每一塔板相連之底流構件，其調整成自該塔板及該塔式反應器移除液體，隨後將該液體在較下層塔板處引入該塔式反應器中；(h)用於暫時引導該自塔板移除之液體繞開至少一個較下層塔板且在位於該至少一個被繞開塔板下方之塔板處將該液體再引入該塔式反應器中之構件；(i)用於自該至少一個被繞開塔板移除液體及觸媒之構件；及(j)用於更換該至少一個被繞開塔板上之液體及觸媒存料之構件。
    藉由此手段，可更換液體及觸媒存料，而不會影響塔式反應器之總體流入及流出。此係藉由使用底流且藉由以下事實來達成：底流構件移除來自塔式反應器之流，隨後於較下層塔板處將其再引入塔式反應器中，即使用外部系統。底流佈置確保液體存料實質上恆定。
    應理解，「外部系統」通常意指管道完全離開塔式反應器，然而，應理解，其亦涵蓋以下佈置，其中管道在設備構築外殼內，同時仍在塔式反應器中視為塔板所定位之區域之外部。
    亦應理解，「底流構件」意指定位於反應容器中之液位下方從而允許液體自該液體之頂部表面下方流動之出口。此與在液位達到反應容器中之預定位準後自液體頂部移除液體之溢流佈置不同。
    底流構件較佳將經組態以使得經由底流構件自該塔板實質上僅移除液體。此可藉由任一適宜手段達成。在一種佈置中，可在底流構件之入口處或附近包括過濾器。亦可使用氣旋佈置。
    可藉由任一適宜手段將經由底流構件自塔板移除之液體引導至下方塔板或(當繞開一或多個塔板時)後續較下層塔板。在一種佈置中，將來自底流構件之液體傳送至包括允許控制塔板上之液位之構件之容器。控制液位之構件可具有任一適宜組態且可係擋板。擋板將罐中液體容納在高達擋板之高位準。超過擋板之液體隨後將溢出擋板且經由合適管道流動以在後續塔板處引入反應塔中。若需要，可在罐中包括構件以使得能將其抽空。
    塔式反應器包含複數個塔板。儘管兩個或三個塔板可能足夠，但在一些情形下，通常會需要在塔式反應器中提供至少約5個至最多約20個或更多個塔板，此端視欲實施之反應而定。通常，每一塔板將經設計以使液體在每一塔板上之滯留時間為約1分鐘至長達約120分鐘、較佳約5分鐘至約60分鐘，但此將再次端視所實施之反應而定。
    儘管已指示分別在塔板上方及下方引入液體及蒸氣反應物之構件，但應理解，該等構件將在實施反應之塔板上方。例如，若在塔板下方添加液體反應物，則該塔板將不參與反應，且因此以此方式添加不會使裝置背離本發明之範圍。若在塔板上方添加任何蒸氣，則適用相似情形。亦應理解，在移除蒸氣及液體反應後流時，適用類似情形。
    可在酯化塔板上方提供一或多個洗滌塔板以防止塔式反應器損失產物、溶劑及/或試劑。
    與每一塔板相連之蒸氣上升器構件可包含噴布器，其經定位以使得在操作時其將位於該塔板上之液體與固體觸媒之混合物表面下方且使得自其產生之蒸氣泡將攪動該液體與固體微粒觸媒之混合物。噴布器可係環形噴布器。可將至少一個擋板構件安裝於噴布器附近以增強其混合作用。對於小規模操作而言，可使用在柱形擋板下方塔式反應器之軸上之噴布器。
    在一個實施例中，噴布器係環形噴布器且內部及外部環狀擋板構件係定位於噴布器附近並界定向上流動之蒸氣泡區域中之向上流動區及向上流動區內部及外部之毗鄰向下流動區。
    避免固體觸媒可沉降之停滯區至關重要，此乃因此可導致副產物過量形成或出現熱點。儘管可在每一塔板上提供機械攪拌器以維持懸浮於液體中之觸媒粒子，但此會稍微增加反應器之複雜性。然而，藉由噴布器及塔板之適宜設計可確保向上流動之蒸氣在經過塔板上之液體時提供足夠攪動以維持懸浮中之觸媒粒子。為達成此目的，若一或多個且較佳全部塔板之至少一部分底面向存在由向上流動之蒸氣引起之紊流之區(例如在噴布器下方發現者)傾斜，則係便利的。傾角較佳經選擇以等於或大於塔板中之液體下方之固體微粒觸媒之靜止角。採取此一傾斜將傾向於確保全部觸媒在操作期間與液體動態接觸且不形成觸媒停滯區。此等停滯區係不合意的，此乃因其可使得能在某些情形下發生不合意副反應或甚至發生熱逃逸。
    在本發明佈置中，使用被繞開塔板上之液體來排出來自該塔板之觸媒，而無需循環液體或添加新鮮液體以移除觸媒。由此，維持液體存料。
    在移除後，自液體移除來自被繞開塔板之觸媒。此可藉由任一適宜手段達成。在一種佈置中，觸媒係藉由過濾分離。使用過濾而非沉降允許相對較快的周轉時間。
    然後將新鮮觸媒在更換被繞開塔板上之液體所需一定體積之液體中漿化並返回被繞開塔板，隨後可將該塔板放回流上。應理解，「新鮮」觸媒意指新觸媒或再生觸媒。因此，可更換觸媒及液體存料，而無需循環液體或使用額外液體來更換觸媒。
    用於漿化新鮮觸媒之液體可為預先自塔板移除之液體、新鮮液體或其混合物。
    上文第一態樣之裝置可用於實施多種異相催化反應。
    因此，根據本發明之第二態樣提供實施異相催化反應之方法，其包含：(a)將液相反應物供應至上文第一態樣之裝置；(b)將氣相反應物供應至上文第一態樣之裝置；(c)使液相反應物及氣相反應物逆流傳送經過塔式反應器，該反應器係維持在反應觸媒下以允許反應發生；(d)視需要實施觸媒更換製程，其包含：i.引導來自塔板之液體繞開至少一個位於該塔板下方之塔板；ii.移除該至少一個被繞開塔板上之液體及觸媒；iii.用一定載量之液體及觸媒補充該至少一個被繞開塔板；iv.將來自該塔板之液體引導至先前被繞開之至少一個塔板；(e)回收液相反應後流；及(f)回收氣相反應後流。
    該方法另外可包括分離所移除液體與所移除觸媒。此可藉由諸如過濾等任一適宜手段達成。所移除觸媒可在排出前經洗滌。新鮮觸媒可經洗滌，隨後用於補充被繞開塔板。
    通常，用於移除及補充觸媒之系統將在操作前經吹掃以移除氧。其通常將用諸如氮等惰性氣體吹掃。
    異相催化反應可為任一適宜反應。在一種佈置中，其係酯化過程。特定而言，其係藉由選自單-、二-及多羧酸、其酸酐及其混合物之羧酸組份與選自單-、二-及多元醇、酚及其混合物之醇組份在選自具有磺酸基團、羧酸基團或二者之微粒離子交換樹脂之固體酯化觸媒存在下之反應產生羧酸酯的過程。
    單酯化反應之實例包括自烷醇及脂肪族單羧酸或其酸酐產生脂肪族單羧酸烷基酯。此等單羧酸可含有(例如)約6至約26個碳原子且可包括其兩者或更多者之混合物。衍生自含有1至約10個碳原子之烷醇之烷基酯可能尤其重要。
    此等單羧酸包括脂肪酸，例如癸酸、十二酸、十四酸、十六酸、十八酸、亞油酸、二十酸、異硬脂酸及諸如此類，以及其兩者或更多者之混合物。脂肪酸混合物係藉由植物來源之天然甘油三酸酯(例如椰子油、油菜籽油及棕櫚油)及動物來源之甘油三酸酯(例如豬油、牛脂油及魚油)之水解以商業方式產生。若需要，此等酸混合物可經受蒸餾以移除沸點低於所選溫度之較低沸點之酸(例如C8至C10酸)且因此產生「拔頂(topped)」之酸混合物，或移除沸點高於第二所選溫度之較高沸點之酸(例如C22+酸)且因此產生「除尾(tailed)」之酸混合物，或同時移除較低與較高沸點之酸且因此產生「拔頂且除尾」之酸混合物。此等脂肪酸混合物亦可含有乙烯系不飽和酸，例如油酸。該等脂肪酸混合物可經甲醇酯化以產生脂肪酸甲基酯混合物，該等脂肪酸甲基酯混合物可經氫化以產生烷醇混合物，例如C8至C20烷醇(經常稱為洗滌劑醇)，該等烷醇混合物係洗滌劑之產生可接受的，而不預先將烷醇彼此分離。
    可藉由本發明方法產生之另一類羧酸酯係脂肪族及環脂肪族C4至C18飽和及不飽和二羧酸之二烷基酯。該等酯可藉由烷醇與二羧酸或其酸酐或與二羧酸及其酸酐之混合物反應來產生。草酸二烷基酯、馬來酸二烷基酯、琥珀酸二烷基酯、富馬酸二烷基酯、戊二酸二烷基酯、庚二酸二烷基酯及壬二酸二烷基酯係此等二羧酸酯之實例。此等酯之其他實例包括四氫鄰苯二甲酸二烷基酯。此等二羧酸之C1至C10烷基酯尤其引人關注。可使用游離二羧酸或其酸酐(若此存在)或二羧酸及酸酐之混合物作為產生此等二烷基酯之羧酸組份起始材料。芳香族C7至C20單羧酸烷基酯及其混合物可藉由本發明方法製得。苯甲酸及1-萘甲酸係此等酸之實例。
    芳香族C8至C20二羧酸烷基酯亦可藉由本發明方法自酸、其酸酐及其混合物產生。
    亦可藉由本發明方法產生多羧酸之聚烷基酯。此等多羧酸部分包括(例如)檸檬酸、苯均四酸二酸酐及諸如此類。
    二元及多元醇之羧酸酯可藉由本發明產生。此等酯之實例包括乙二醇二甲酸酯、乙二醇二乙酸酯、丙二醇二甲酸酯、丙二醇二乙酸酯、甘油三乙酸酯、己糖乙酸酯以及山梨醇、甘露醇及木糖醇之乙酸酯、丙酸酯及正丁酸酯及諸如此類。
    羧酸組份及醇組份中之揮發性較強者通常將為醇組份。例如，在自藉由甘油三酸酯水解獲得之脂肪酸混合物產生脂肪酸甲基酯中，甲醇將為揮發性較強之組份。相比之下，例如，在自正丁酸及乙二醇產生乙二醇之二正丁醯基酯中，正丁酸將係揮發性較強之組份。同樣，在自丙二醇及甲酸產生丙二醇二甲酸酯中，揮發性較強之組份將為羧酸組份，即甲酸。
    用於塔式反應器中之酯化條件通常將包括使用高達約160℃之高溫。例如，可使用在約80℃至約140℃範圍中、較佳在約100℃至約125℃範圍中之溫度。此等操作溫度將藉由諸如以下等因素確定：酯化觸媒之熱穩定性、酯化反應之動力學及於相關入口壓力下進給至塔式反應器基底之蒸氣組份之蒸氣溫度。塔式反應器蒸氣入口處之典型操作壓力係在約0.1巴至約25巴範圍內。可使用穿過塔式反應器在約0.1 hr-1至約10 hr-1、通常約0.2 hr-1至約2 hr-1範圍中之每時液體空間速度。
    可以純淨形式、以溶於再循環產物中之形式或以溶於所用惰性溶劑或稀釋劑中之形式將液相反應物供應至塔式反應器上部。
    倘若反應物係彼等酯化用者，則醇組份及/或羧酸組份可經預反應，隨後引入塔式反應器中。例如，在可在不添加觸媒下起始兩種組份間之反應之情形下，可使用此預反應。酸酐(例如馬來酸酐或鄰苯二甲酸酐)與醇組份(例如烷醇，例如，甲醇、乙醇或正丁醇)之反應係此一反應之實例，對應單酯之形成發生於適度條件(例如60℃及5巴)下，而無需添加任何觸媒。此單酯仍係單羧酸。另外，將形成一些二酯。所得反應混合物可含有單酯、二酯、水及烷醇之混合物。若需要，可將其他烷醇添加至混合物中，隨後將其引入塔式反應器中用於將單酯轉化成二酯。
    在其他情形下，即使在單羧酸酯係期望產物時，醇組份及羧酸組份亦可在含有-SO3H及/或-COOH基團之酸性離子交換樹脂存在下反應而達到平衡，隨後將所得平衡混合物引入塔式反應器中。
    在本發明方法中，蒸氣混合物作為塔頂產物離開塔式反應器。可規定用呈液體形式之揮發性較高之組份(通常為醇組份)沖洗此蒸氣混合物以將痕量羧酸酯產物及另一組份(通常為羧酸組份)洗滌回塔式反應器。來自塔式反應器之此塔頂產物可經冷凝並以已知方式處理以分離其組份，丟棄經回收酯化水且使揮發性較高之組份(通常為醇組份)再循環以供以儘可能無水之形式再利用，此形式在相關經濟限制內可行。
    供應至該等酯化塔板中之最低者之蒸氣的水含量愈低，可驅使酯化平衡反應愈向100%酯轉化且自塔式反應器底部回收之含酯產物之殘餘酸度將愈低。然而，通常可能必須在以下二者間達成平衡：一方面提供(例如)實質上無水烷醇以供汽化至塔式反應器中之成本，及提供及操作將酯產物升級成所需品質可能所需之任何其他下游處理設施(若使用無水程度較低之烷醇)之成本。此將在不同烷醇間有所變化且將取決於水與烷醇間之相互作用(例如形成共沸物)及其對烷醇/水分離之效應。較低地，當在塔式反應器中使用向上流動之烷醇蒸氣時，供應至反應器之烷醇蒸氣之水含量小於約5莫耳%，且甚至更佳小於約1莫耳%。
    所用微粒觸媒將端視所實施反應而定。倘若反應係酯化反應，則固體觸媒可係含有-SO3H及/或-COOH基團之顆粒狀離子交換樹脂。此類型大孔樹脂較佳。適宜樹脂之實例係彼等以商標「Amberlyst」、「Dowex」、「Dow」及「Purolite」(例如Amberlyst 13、Amberlyst 66、Dow C351及Purolite C150)出售者。
    可在塔式反應器之不同塔板上使用不同觸媒。此外，可在不同塔板上使用不同濃度之固體觸媒。
    每一塔板上之固體微粒或顆粒狀觸媒之載量通常足以在該塔板上提供觸媒：液體比率，其對應於至少0.2% w/v之樹脂濃度，例如在約2% w/v至約20% w/v、較佳5% w/v至10% w/v範圍內之樹脂濃度，該濃度係以乾燥樹脂計算。應使用足量觸媒以使得能在所選滯留時間內在相關操作條件下在塔板上建立平衡或接近平衡之條件。然而，所用觸媒之量不應過大而使得變得難以藉由自下方進入塔板之向上流動之蒸氣產生之攪動維持懸浮於塔板上之液體中之觸媒。對於典型觸媒而言，可使用在約2 v/v%至約20 v/v%、較佳5 v/v%至10 v/v%範圍中之濃度。
    觸媒之粒徑應足夠大以有助於藉助篩或相似器件使觸媒保留於每一塔板上。然而，由於觸媒粒徑愈大，維持懸浮愈難且幾何表面積/克愈低，因此不使用過大觸媒粒徑係有利的。適宜觸媒粒徑係在約0.1 mm至約5 mm範圍中。
    如上文所示，本發明可用於任一異相催化反應中。其尤其適用於任一反應蒸餾，包括彼等使用離子交換觸媒者。
    可使用本發明實施之反應之其他實例包括(但不限於)：例如自琥珀酸酯或自內酯(例如γ-丁內酯)形成吡咯啶；轉酯化，例如自碳酸二烷基酯及芳香族單羥基化合物形成芳香族碳酸酯，自碳酸伸烷基酯及烷醇形成烷二醇及碳酸二烷基酯，藉由碳酸二烷基酯之反應及芳香族醇之反應以形成碳酸二芳基酯及烷基醇來形成碳酸二芳基酯，此等轉酯化係在萃取/反應蒸餾塔中在轉酯化觸媒存在下實施；自水性鹼及鹵代醇產生環氧化物；自乙酸產生乙酸酯；產生聚醯胺；自乙二醇及甲醛水溶液產生二氧戊環；丙烯寡聚，例如使用鎢酸鋯觸媒者；使用填充有固體酸沸石觸媒之塔自苯及丙烯產生異丙苯；藉由在異相觸媒存在下乙二胺(EDA)之連續反應產生二伸乙基三胺(DETA)；使用固體酸烷基化觸媒用C2-C30烯烴將諸如苯等輕質芳香族烴烷基化；自氯及乙酸產生單氯乙酸；藉由使甲酸甲酯與二甲基胺反應產生二甲基甲醯胺；水解反應，例如產生酯、一級及二級醯胺及鹵代烷烴；醚化反應，例如產生MTBE及ETBE及烯烴轉換。
    應理解，圖式係圖解性的且在商用設備中可能需要其他裝備物項，例如回流筒、幫浦、真空幫浦、溫度感測器、釋壓閥、控制閥、流量控制器、液位控制器、貯留槽、儲存槽及諸如此類。此等輔助裝備物項之規定不構成本發明之一部分且係依照習用化學工程實踐。
    為方便起見，將參照在固體酯化觸媒(例如含有-SO3H及/或-COOH基團之離子交換樹脂)存在下用醇酯化羧酸來具體闡述本發明。然而，該技術同樣適應於調整成在催化蒸餾塔式反應器中實施之其他異相催化反應。
    如圖1中所闡釋，提供包含複數個反應塔板2之蒸餾塔式反應器1。該等塔板可係在反應器1之壁內延伸之水平隔膜或隔板。此封閉反應器2中在下文中詳細論述之上升器4除外之剖面。僅為清晰起見，闡釋3個塔板2(2a、2b及2c)。然而，實際上，塔板數目將經選擇以獲得所需反應及分離。
    每一塔板2可保留一定體積之液體，以使得存在液位3。如下文所更詳細論述，將自塔板移除之液體傳送至罐4。罐4包含擋板5，其高度確定塔板上之液位。可提供排放管線8。
    在操作時，以管線6引入塔式反應器1中之液相反應物進入塔板2a，其中該反應物接觸塔板上漿液中之觸媒及沿塔向上流動之蒸氣，以使反應發生。隨後液體經由底流7移除並傳送至罐4。溢出擋板5之液體以管線9離開罐4。在通常使用中，其隨後將在管線10中流動並經由管線11引入塔板2b中。隨後重複該過程，以使得離開塔板2b之液體離開各別罐4且以管線12及13傳送至塔板2c等。
    每一塔板2包括構件以允許蒸氣沿塔向上行進穿過容納在塔板上之液體。在所闡釋佈置中，使用蒸氣上升器14。
    為便於參照，已自該圖省略闡釋添加氣相及移除反應後流之管線。
    當操作者希望排空塔板(例如塔板2b)時，沿塔式反應器1向下流動之液體經改變以使得來自塔板2a之液體繞開塔板2b直接流向塔板2c。在所闡釋佈置中，離開與塔板2a相連之罐4而非以管線10傳送至塔板2b之液體經由閥15引導至管線16中且因此進入管線13中以供添加至塔板2c。
    隨後必須自塔板2b移除所用觸媒。隨後打開閥17以允許以管線18移除來自塔板2b之液體及廢觸媒且其以管線19轉移至闡釋於圖2中之觸媒處置處。
    塔板內含物進入包括篩25之樹脂加載過濾器20。篩中之孔徑將經選擇以容納觸媒粒子。塔板內含物中之液體組份溢出過濾器20且在管線21中傳送並傳送至樹脂加載筒22。當液體已排出過濾器21時，關閉閥(未顯示)以隔離該過濾器。然後使用幫浦23經由管線24及19將液體抽送回塔板2b。
    當已將全部液體轉移至塔板2b時，終止幫浦23並關閉轉移閥17。可藉由將閥15重新設定成正常位置將塔板2b放回流上。
    在可將廢觸媒排出至筒中之前，可能需要自其移除任何有機物並將其返回至該製程。此可藉由洗滌觸媒來達成。諸如酯及酸等有機物可藉由用諸如甲醇等醇洗滌來移除。隨後甲醇可藉由用水洗滌來移除。洗滌可藉由用經過管線26之洗滌液體加載樹脂加載筒22來達成。隨後洗滌液體可經由管線24循環至過濾器20。當觸媒已經洗滌時，過濾器可向排至樹脂加載筒22，隨後可自該加載筒排空洗滌液。通常將排空樹脂加載筒22前終止幫浦23。
    隨後廢觸媒將經由出口27自過濾器20移除。
    然後需要用新鮮觸媒重新加載塔板。新鮮觸媒以管線28加載至過濾器20中。隨後通常將用諸如氮等氣體壓力吹掃系統以移除氧。隨後用諸如甲醇等洗滌劑填充樹脂加載筒22。隨後幫浦23經操作以將洗滌液體轉移至過濾器20以洗滌觸媒。在樹脂加載筒不含洗滌液體後，可終止幫浦。
    使用用於塔板2b之繞開系統將來自欲加載觸媒之反應塔板2b之液體存料轉移至樹脂加載筒22，如上文所述。來自塔板2b之液體轉移至樹脂加載過濾器20中且將溢出至樹脂加載筒22中。然後幫浦經操作以允許向前流動至反應塔板中。然後將打開閥29以允許來自樹脂加載過濾器20之觸媒流動至管線30及因此管線19中。
    當已將全部流體及新鮮觸媒轉移回反應塔板2b中時，終止幫浦並關閉閥17至正常位置且改變閥15以將塔板2b放回線路上。
    1‧‧‧蒸餾塔式反應器
    2‧‧‧塔板
    2a‧‧‧塔板
    2b‧‧‧塔板
    2c‧‧‧塔板
    3‧‧‧液位
    4‧‧‧罐
    5‧‧‧擋板
    6‧‧‧管線
    7‧‧‧底流
    8‧‧‧排放管線
    9‧‧‧管線
    10‧‧‧管線
    11‧‧‧管線
    12‧‧‧管線
    13‧‧‧管線
    14‧‧‧蒸氣上升器
    15‧‧‧閥
    16‧‧‧管線
    17‧‧‧閥
    18‧‧‧管線
    19‧‧‧管線
    20‧‧‧樹脂加載過濾器
    21‧‧‧管線
    22‧‧‧樹脂加載筒
    23‧‧‧幫浦
    24‧‧‧管線
    25‧‧‧篩
    26‧‧‧管線
    27‧‧‧出口
    28‧‧‧管線
    29‧‧‧閥
    30‧‧‧管線
    圖1係塔式反應器中之噴嘴及歧管佈置之示意圖；且圖2係與塔式反應器一起使用之觸媒處置系統之示意圖。
    1‧‧‧蒸餾塔式反應器
    2‧‧‧塔板
    2a‧‧‧塔板
    2b‧‧‧塔板
    2c‧‧‧塔板
    3‧‧‧液位
    4‧‧‧罐
    5‧‧‧擋板
    6‧‧‧管線
    7‧‧‧底流
    8‧‧‧排放管線
    9‧‧‧管線
    10‧‧‧管線
    11‧‧‧管線
    12‧‧‧管線
    13‧‧‧管線
    14‧‧‧蒸氣上升器
    15‧‧‧閥
    16‧‧‧管線
    17‧‧‧閥
    18‧‧‧管線
    19‧‧‧管線
    权利要求:
    Claims (13)
    [1] 一種用於異相催化反應中之裝置，其包含：(a)塔式反應器，其包含複數個彼此上下安裝之塔板，每一塔板調整成在其上容納預定液體體積及一定載量之固體觸媒粒子；(b)用於在最上層塔板上方引入液相反應物之構件；(c)用於在最下層塔板下方引入氣相反應物之構件；(d)用於自該最下層塔板下方移除液相反應後流之構件；(e)用於自該最上層塔板上方移除氣相反應後流之構件；(f)與每一塔板相連之蒸氣上升器(upcomer)構件，其調整成允許蒸氣自下方進入該塔板；(g)與每一塔板相連之底流構件，其調整成自該塔板及該塔式反應器移除液體，隨後將該液體在較下層塔板處引入該塔式反應器中；(h)用於暫時引導該自塔板移除之液體繞開至少一個較下層塔板且在位於該至少一個被繞開塔板下方之塔板處將該液體再引入該塔式反應器中之構件；(i)用於自該至少一個被繞開塔板移除液體及觸媒之構件；及(j)用於更換該至少一個被繞開塔板上之液體及觸媒存料之構件。
    [2] 如請求項1之裝置，其中該底流構件包括過濾器。
    [3] 如請求項1或2之裝置，其中將經由底流構件移除之液體傳送至包括允許控制該塔板上之液位之構件之罐。
    [4] 如請求項3之裝置，其中該控制該液位之構件係擋板。
    [5] 如請求項1或2之裝置，其中該蒸氣上升器構件包含噴布器。
    [6] 如請求項1或2之裝置，其另外包括過濾器，其中自該液體移除來自該被繞開塔板之觸媒。
    [7] 一種實施異相催化反應之方法，其包含：(a)將液相反應物供應至如請求項1至6中任一項之裝置；(b)將氣相反應物供應至如請求項1至6中任一項之裝置；(c)使該等液相反應物及氣相反應物逆流傳送經過該塔式反應器，該反應器係維持在反應觸媒下以允許反應發生；(d)視需要實施觸媒更換製程，其包含：(i)引導來自塔板之液體繞開至少一個位於該塔板下方之塔板；(ii)移除該至少一個被繞開塔板上之液體及觸媒；(iii)用一定載量之液體及觸媒補充該至少一個被繞開塔板；(iv)將來自該塔板之液體引導至先前被繞開之至少一個塔板；(e)回收液相反應後流；及(f)回收氣相反應後流。
    [8] 如請求項7之方法，其另外包括分離該所移除液體與該所移除觸媒。
    [9] 如請求項7之方法，其中該異相催化過程係反應蒸餾。
    [10] 如請求項9之方法，其中該反應蒸餾係在離子交換觸媒存在下實施。
    [11] 如請求項7至10中任一項之方法，其中該異相催化過程係酯化過程。
    [12] 如請求項11之方法，其中該酯化過程係藉由選自單-、二-及多羧酸、其酸酐及其混合物之羧酸組份與選自單-、二-及多元醇、酚及其混合物之醇組份在選自具有磺酸基團、羧酸基團或二者之微粒離子交換樹脂之固體酯化觸媒存在下之反應產生羧酸酯的過程。
    [13] 如請求項7至10中任一項之方法，其中在該塔式反應器之不同塔板上使用不同觸媒。
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    GB201306987D0|2013-05-29|
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    优先权:
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