利用振蕩擋板反應(yīng)器的烯烴水合工藝的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及丁醇生產(chǎn)的領(lǐng)域。更具體而言，本發(fā)明涉及通過丁烯水合生產(chǎn)丁醇的 領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 丁醇是傳統(tǒng)的含氧化合物和燃料-原料膨脹劑（包括甲基叔丁基醚和乙醇）的有 效替代品。丁醇不僅有助于辛烷值等級的提高，而且為燃料混合物提供所摻和的氧?；旌?或共混的丁醇也是相對廉價的。
[0003] 生產(chǎn)丁醇、尤其是混合丁醇的主要方法是通過丁烯水合工藝。已知的丁烯水合工 藝包括液-液雙相體系。丁烯和水在低的相對濃度（在水中的丁烯和在丁烯中的水這二 者）的體系中是彼此不混溶的。提升操作條件不會緩解不混溶性。反應(yīng)物的不混溶性是已 知的低單程轉(zhuǎn)化率的一個原因。
[0004] 另外，不混溶性還影響水合催化劑的分布。典型的水合催化劑傾向于水相或烴 相一通常不是傾向于這二者。水合催化劑的這種不良分布不會促進(jìn)整個雙相體系的催化反 應(yīng)，而是主要僅在單相中。
[0005] 因此需要提高在丁烯水合系統(tǒng)和工藝中丁烯向丁醇的單程轉(zhuǎn)化率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] -種用于由水和混合丁烯生產(chǎn)精制混合丁醇的丁醇生產(chǎn)系統(tǒng)，包括內(nèi)部擋板單程 反應(yīng)器、分離系統(tǒng)和外部運動驅(qū)動器。所述反應(yīng)器具有內(nèi)部流體管道，所述內(nèi)部流體管道由 內(nèi)壁以及近端和遠(yuǎn)端之間的操作長度限定。所述反應(yīng)器具有沿著所述內(nèi)部流體管道的操作 長度的至少一部分的一組內(nèi)部流動擋板。該組內(nèi)部流動擋板和所述內(nèi)壁限定一組擋板室。 所述反應(yīng)器能夠有效地容納含有水、混合丁烯和混合丁醇的工藝流體，以將所述工藝流體 沿著工藝流體流動通路從所述近端附近經(jīng)過所述內(nèi)部流體管道輸送至所述遠(yuǎn)端，并從所述 遠(yuǎn)端附近提供粗產(chǎn)物。所述分離系統(tǒng)流體連接至所述反應(yīng)器的所述遠(yuǎn)端附近。所述分離系 統(tǒng)能夠有效地接收所述粗產(chǎn)物，以及獨立地從所述粗產(chǎn)物中選擇性分離水和混合丁烯，從 而生產(chǎn)精制混合丁醇。所述外部運動驅(qū)動器連接至所述反應(yīng)器的所述近端附近。所述外部 運動驅(qū)動器能夠有效地引起通過所述反應(yīng)器的所述工藝流體的非穩(wěn)態(tài)流體流動。所述丁醇 生產(chǎn)系統(tǒng)的實施方案包括其中各擋板室包含非均相丁烯水合催化劑的情況。所述非均相丁 烯水合催化劑能夠有效地在所述反應(yīng)器的運行條件下將所述工藝流體中的所述混合丁烯 選擇性地轉(zhuǎn)化為所述混合丁醇。
[0007] -種在丁烯水合催化劑的存在下利用丁醇生產(chǎn)系統(tǒng)由水和混合丁烯的組合生產(chǎn) 精制混合丁醇的方法，包括以下步驟：將混合丁烯、水和丁烯水合催化劑引入到所述丁醇生 產(chǎn)系統(tǒng)的內(nèi)部擋板單程反應(yīng)器，從而形成工藝流體。所述方法包括以下步驟：運行所述丁醇 生產(chǎn)系統(tǒng)，使得所述工藝流體從所述反應(yīng)器的近端流至遠(yuǎn)端。所述方法包括以下步驟：運行 所述丁醇生產(chǎn)系統(tǒng)，使得外部運動驅(qū)動器引起所述工藝流體的非穩(wěn)態(tài)流動。所述方法包括 以下步驟：運行所述丁醇生產(chǎn)系統(tǒng)，使得在所述丁烯水合催化劑的存在下發(fā)生混合丁烯和 水的反應(yīng)，從而生成混合丁醇。所述丁烯水合催化劑能夠有效地在所述反應(yīng)器的運行條件 下將所述工藝流體中的混合丁烯選擇性地轉(zhuǎn)化為混合丁醇。所述方法包括以下步驟：運行 所述丁醇生產(chǎn)系統(tǒng)，使得分離系統(tǒng)獨立地從粗產(chǎn)物中選擇性分離水和混合丁烯，從而形成 精制混合丁醇。
[0008] 另一種在丁烯水合催化劑的存在下利用丁醇生產(chǎn)系統(tǒng)由水和混合丁烯的組合生 產(chǎn)精制混合丁醇的方法，包括以下步驟：將混合丁烯和水引入到所述丁醇生產(chǎn)系統(tǒng)的內(nèi)部 擋板單程反應(yīng)器，從而形成工藝流體。所述方法包括以下步驟：運行所述丁醇生產(chǎn)系統(tǒng)，使 得所述工藝流體從所述反應(yīng)器的近端流至遠(yuǎn)端。所述方法包括以下步驟：運行所述丁醇生 產(chǎn)系統(tǒng)，使得外部運動驅(qū)動器引起所述工藝流體的非穩(wěn)態(tài)流動。所述方法包括以下步驟：運 行所述丁醇生產(chǎn)系統(tǒng)，使得在所述丁烯水合催化劑的存在下發(fā)生混合丁烯和水的反應(yīng)，從 而形成混合丁醇。非均相丁烯水合催化劑位于各擋板室中，并且在所述內(nèi)部擋板單程反應(yīng) 器的運行條件下，能夠有效地將所述工藝流體中的所述混合丁烯選擇性地轉(zhuǎn)化為所述混合 丁醇。所述方法包括以下步驟：運行所述丁醇生產(chǎn)系統(tǒng)，使得分離系統(tǒng)獨立地從粗產(chǎn)物中選 擇性分離水和混合丁烯，從而形成精制混合丁醇。所述方法的實施方案包括將均相丁烯水 合催化劑引入到所述內(nèi)部擋板單程反應(yīng)器。
[0009] 丁醇生產(chǎn)系統(tǒng)包括內(nèi)部擋板單程反應(yīng)器，以解決不混溶反應(yīng)物間的不良混合以及 丁烯水合催化劑在工藝流體中不充分分布的問題。反應(yīng)器具有其中發(fā)生混合和反應(yīng)的擋板 室。通過使用外部運動驅(qū)動器直接作用于工藝流體來引起經(jīng)過反應(yīng)器的工藝流體的非穩(wěn) 態(tài)，增強(qiáng)了不混溶組分的混合，并且將水合催化劑分布于整個工藝流體中。
[0010] 引入到工藝流體的運動可以是振蕩運動、周期性運動、同步運動或不同步運動。引 起通過內(nèi)部擋板單程反應(yīng)器的工藝流體的整體運動中的變化能夠有效地導(dǎo)致形成非常少 的（~5iim)氣體、液體或超臨界液體中流體的雙相混合物。反應(yīng)物混合丁烯在占主要的 水相中的良好分布增加了烴在水相中的接觸總表面積，并且水合催化劑的更廣分布提高了 丁烯的整體轉(zhuǎn)化效率和產(chǎn)物醇的產(chǎn)量。
[0011] 附圖簡要說明
[0012] 由以下對優(yōu)選實施方案的詳細(xì)說明、隨附的權(quán)利要求書以及附圖，本發(fā)明的這些 和其他特征、方面和優(yōu)點將更易于理解，其中：
[0013] 圖1是丁醇生產(chǎn)系統(tǒng)的實施方案的工藝流程圖；
[0014] 圖2是丁醇生產(chǎn)系統(tǒng)的另一個實施方案的工藝流程圖；
[0015] 圖3是丁醇生產(chǎn)系統(tǒng)的另一個實施方案的工藝流程圖；
[0016] 圖4是示出對于振蕩擋板反應(yīng)器和高壓釜反應(yīng)器而言，引入的水與1-丁烯的摩爾 比相對于丁烯向丁醇的摩爾％轉(zhuǎn)化率的圖表。
[0017] 在附圖中，相似的部件或特征、或二者可具有相同的參考標(biāo)號。附圖及其說明有助 于更好地理解丁醇生產(chǎn)系統(tǒng)及其使用方法。附圖不應(yīng)以任何方式對本發(fā)明的范圍進(jìn)行限制 或限定。為了便于描述，附圖是簡圖。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員理解，這種系統(tǒng)是具有使其能夠 有效地達(dá)到預(yù)期目的的輔助設(shè)備和子系統(tǒng)的復(fù)雜結(jié)構(gòu)。
[0018] 優(yōu)選實施方案的詳細(xì)說明
[0019] 說明書包括：發(fā)明概要、附圖簡要說明和優(yōu)選實施方案的詳細(xì)說明，說明書和隨附 的權(quán)利要求書涉及本發(fā)明的特定特征（包括工藝或方法步驟）。本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以理 解，本發(fā)明包括說明書中所描述具體特征的所有可能的組合和應(yīng)用。本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng) 當(dāng)理解，本發(fā)明并不限于說明書給出的實施方案描述，或本發(fā)明不受說明書給出的實施方 案描述的限定。除了僅限于說明書和隨附權(quán)利要求的精神之外，本發(fā)明的主題不受限制。
[0020] 本領(lǐng)域的技術(shù)人員還應(yīng)當(dāng)理解，用于描述特定實施方案的術(shù)語并不限制本發(fā)明的 范圍或廣度。在對說明書和隨附權(quán)利要求書進(jìn)行解釋時，所有術(shù)語應(yīng)當(dāng)按照與各術(shù)語在文 中一致的可能的最寬泛方式解釋。用于說明書和隨附權(quán)利要求書的所有技術(shù)和科學(xué)術(shù)語的 含義與本發(fā)明所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員所通常理解的含義相同，除非另外指明。
[0021 ] 在說明書和所附權(quán)利要求書中，所使用的單數(shù)形式的"一種"、"一個"和"所述"包 括復(fù)數(shù)形式的指代物，除非本文另外明確指出。動詞"包括"及其變化形式應(yīng)當(dāng)解釋為以非 排他性的方式提及元件、部件或步驟。所提及的元件、部件或步驟可以與其他未明確提及的 元件、部件或步驟共同存在、使用或組合。動詞"連接"及其變化形式是指完成任何形式的所 需接合，包括電、機(jī)械或流體接合，從而由兩個或更多前述未連接的對象形成單個對象。如 果第一裝置連接至第二裝置，則所述連接可以直接發(fā)生或通過常規(guī)連接件發(fā)生。"任選"及 其變化形式是指隨后描述的事件或情況可以發(fā)生或可以不發(fā)生。所述描述包括所述事件或 情況發(fā)生的情形以及所述事件或情況不發(fā)生的情形。"能夠有效地（Operable)"及其各種 形式是指適于其合適的功能并能夠用于其預(yù)期用途。"相關(guān)的（Associated)"及其各種形 式是指某事與其他事相關(guān)，因為它們同時發(fā)生或者一者產(chǎn)生另一者。
[0022] 空間術(shù)語描述一個物體或一組物體相對于另一個物體或另一組物體的相對位置。 空間關(guān)系沿垂直軸和水平軸適用。表示方位和關(guān)系的詞語包括"上游"和"下游"以及其他 類似術(shù)語，是為了便于描述而非限制目的，除非另外指明。
[0023] 當(dāng)說明書或隨附的權(quán)利要求書中提供數(shù)值范圍時，應(yīng)當(dāng)理解的是，數(shù)值區(qū)間包括 上限和下限之間的各個區(qū)間值以及上限和下限?；谒峁┑娜魏尉唧w排除，本發(fā)明包括 并限定了所述區(qū)間的更小范圍。"基本上不含"是指小于1%的所指測量單位。"顯著的"表 示等于或大于10%的所指測量單位。
[0024] 當(dāng)在說明書和隨附權(quán)利要求書中提到包括兩個或更多個所限定步驟的方法時，所 限定的步驟可以按任意順序進(jìn)行或者同時進(jìn)行，除非上下文排除了這種可能性。
[0025] 圖 1
[0026] 圖1是丁醇生產(chǎn)系統(tǒng)的實施方案的工藝流程圖。圖1的丁醇生產(chǎn)工藝將若干種供 料通過供料管線引入到丁醇生產(chǎn)系統(tǒng)100,包括混合丁烯供料102、水供料104、水合催化劑 供料106和夾帶劑供料108。丁醇生產(chǎn)系統(tǒng)100通過產(chǎn)物管線產(chǎn)生若干種產(chǎn)物，包括廢催化 劑110、產(chǎn)出水112、丁醇產(chǎn)物114和廢夾帶劑116。
[0027] 丁醇生產(chǎn)系統(tǒng)100包括若干個單元來支持丁烯向丁醇的轉(zhuǎn)化以及精制丁醇產(chǎn)物 的生產(chǎn)。內(nèi)部擋板單程反應(yīng)器120支持催化引發(fā)丁烯水合為混合丁醇。混合丁烯供料102、 水供料104和水合催化劑供料106全部通過反應(yīng)器120進(jìn)入丁醇生產(chǎn)系統(tǒng)100。反應(yīng)器120 制得用于回收產(chǎn)出的混合丁醇的粗產(chǎn)物流。
[0028] 內(nèi)部擋板單程反應(yīng)器120包含工藝流體，該工藝流體為反應(yīng)物、催化劑和反應(yīng)產(chǎn) 物的混合物。該工藝流體通過由內(nèi)壁125限定的內(nèi)部流體管道從近端122經(jīng)過反應(yīng)器120 到達(dá)遠(yuǎn)端124。隨著丁烯水合反應(yīng)的發(fā)生、形成產(chǎn)物混合丁醇以及消耗的反應(yīng)物水和混合丁 烯，工藝流體的組成沿著反應(yīng)器120的操作長度而變化。
[0029] 在分離系統(tǒng)160(虛線框）中，冷卻器170通過遠(yuǎn)端124連接至內(nèi)部擋板單程反應(yīng) 器120,并且能夠有效地接收來自于反應(yīng)器120的粗產(chǎn)物，并降低粗產(chǎn)物的溫度用于分離處 理。
[0030] 在丁醇生產(chǎn)系統(tǒng)100中，旋風(fēng)分離器172連接至冷卻器170,接收冷卻的粗產(chǎn)物，并 除去任何殘留的非均相水合催化劑。旋風(fēng)分離器172產(chǎn)生由廢催化劑110得到的廢棄催化 劑以及不含催化劑的粗產(chǎn)物。
[0031] 脫丁烯塔180連接至旋風(fēng)分離器172,接收不含催化劑的粗產(chǎn)物，并除去未反應(yīng)的 丁烯。脫丁烯塔180產(chǎn)生回收的丁烯和不含丁烯的粗產(chǎn)物?；厥盏亩∠┯啥〈忌a(chǎn)系統(tǒng) 100通過丁烯循環(huán)182循環(huán)至內(nèi)部擋板單程反應(yīng)器120的近端。
[0032] 丁醇提取塔184連接至脫丁烯塔180,接收不含丁烯的粗產(chǎn)物，并且還通過夾帶劑 供料108接收夾帶劑。丁醇提取塔184能夠有效地通過利用引入的夾帶劑從不含丁烯的粗 產(chǎn)物的水相中提取丁醇，形成其中缺乏丁醇的水相和其中富含丁醇的夾帶劑和丁醇相。水 通過產(chǎn)出水112而從丁醇提取塔184傳送。夾帶劑和丁醇相作為丁醇提取塔184的塔底產(chǎn) 物而傳送。
[0033] 丁醇分離塔186連接至丁醇提取塔184,接收夾帶劑和丁醇相，并將丁醇從夾帶劑 中分離。丁醇分離塔186產(chǎn)生精制混合丁醇，其基本上不含水、丁烯和夾帶劑。精制丁醇混 合物通過丁醇產(chǎn)物114從丁醇分離塔186傳送?；厥盏膴A帶劑通過廢夾帶劑116從丁醇分 離塔186傳送。
[0034] 如圖1所示，內(nèi)部擋板單程反應(yīng)器120的構(gòu)造是具有近端122和遠(yuǎn)端124并且遠(yuǎn) 端124連接至冷卻器170的蛇形導(dǎo)管。若干個端口 126用于進(jìn)入反應(yīng)器120的內(nèi)部。若干 個注入口提供供