生產(chǎn)氯化和/或氟化丙烯和高級烯烴的絕熱活塞流反應(yīng)器及方法
【專利說明】生產(chǎn)氯化和/或氟化丙烯和高級烯烴的絕熱活塞流反應(yīng)器及 方法
[00011 本申請是國家申請?zhí)枮?01080044964.6并且發(fā)明名稱為"生產(chǎn)氯化和/或氟化丙 烯和高級烯烴的絕熱活塞流反應(yīng)器及方法"的申請的分案申請。
技術(shù)領(lǐng)域
[0002] 本發(fā)明涉及活塞流反應(yīng)器，所述活塞流反應(yīng)器能夠絕熱操作并適合于進行連續(xù)、 氣相、自由基反應(yīng)以生產(chǎn)氯化和/或氟化丙烯和高級烯烴。本發(fā)明還提供了結(jié)合該活塞流反 應(yīng)器的方法。
【背景技術(shù)】
[0003] 管式反應(yīng)器在大量大宗化學品的生產(chǎn)中是普遍存在的，尤其是在其中連續(xù)操作是 適宜的或需要的方法中。管式反應(yīng)器中理想的流動條件是'活塞流'，并且在這些理想的條 件下，在反應(yīng)器中的停留時間對于流的所有組元都是相同的，并且存在典型地橫過反應(yīng)器 的半徑的均勻速度剖面。產(chǎn)物混合也理想地被限制于相同齡期的材料，即混合僅在徑向出 現(xiàn)。換言之，當活塞流動通過反應(yīng)器時，活塞組分在徑向完全混合，而不存在軸向上的混合。
[0004] 雖然在實踐中不存在理想的活塞流，保持合理良好的活塞流（以至于流動剖面十 分類似于活塞流速度剖面)通過管式反應(yīng)器提供顯著有益。作為其中之一，活塞流相比非活 塞流在反應(yīng)的和未反應(yīng)的材料之間提供更好的分離。這對于反應(yīng)速率受反應(yīng)物濃度影響的 方法是適宜的。并且，良好的活塞流允許精確控制停留時間，這在轉(zhuǎn)化率和/或選擇性對于 停留時間敏感的方法中可以是關(guān)鍵的。
[0005] 很多因素可以影響使活塞流條件接近于理想的能力。例如，軸向上的顯著混合可 以降低活塞流的品質(zhì)，如器壁摩擦和擴散等。通過增加流體速度和/或反應(yīng)器通道長度可以 消除這些中的很多的影響。獲得停留時間、有效的混合和良好的活塞流的正確組合可以導 致需要數(shù)百米長的管式反應(yīng)器。而這種長度的反應(yīng)器存在溫度控制和熱傳遞特性上的附加 困難。
[0006] 因此適宜的是提供一種管式反應(yīng)器，所述管式反應(yīng)器能夠接近活塞流，同時也提 供最優(yōu)的，例如停留時間、熱傳遞特性、溫度控制和混合。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 在本文中提供這樣一種反應(yīng)器。更詳細地，本文所描述的反應(yīng)器可以提供以下各 項中的一項或多項:更精確的溫度控制、進入和/或離開反應(yīng)器的熱傳遞的最小化、反應(yīng)組 分的適當停留時間和或最優(yōu)化的混合。作為結(jié)果，可見所需的轉(zhuǎn)化率和/或選擇性。該反應(yīng) 器因此特別適合于在該反應(yīng)器內(nèi)適宜地進行包含以下的反應(yīng):否則可能展現(xiàn)減少的壽命的 熱敏感組分如催化劑，或在適宜地在反應(yīng)器內(nèi)進行的方法的操作技術(shù)條件內(nèi)的溫度下不合 乎需要的反應(yīng)或分解的反應(yīng)組分。
[0008] 在本發(fā)明的一個方面中，提供一種絕熱活塞流反應(yīng)器，所述絕熱活塞流反應(yīng)器適 合在用于生產(chǎn)氯化和/或氟化丙烯和高級烯烴的連續(xù)、氣相、自由基方法中使用，其中所述 反應(yīng)器包括促進減少在進入反應(yīng)器之前或離開反應(yīng)器之時的回混和/或再循環(huán)或減少在可 能出現(xiàn)的任何回混的過程中副產(chǎn)物的形成的設(shè)計。在一些實施方案中，該反應(yīng)器還可以包 括在所需的轉(zhuǎn)化率下使副產(chǎn)物生成最小化的設(shè)計。
[0009] 提供了數(shù)個這樣的設(shè)計，包括i)使至所述反應(yīng)器的熱傳遞和/或來自所述反應(yīng)器 的熱傳遞最小化的設(shè)計；ii)使在反應(yīng)組分與至少一個反應(yīng)器管壁的至少一部分之間的邊 界處的反應(yīng)組分的流動最優(yōu)化的設(shè)計；iii)促進反應(yīng)器流出物的溫度降低至低于它則不出 現(xiàn)副產(chǎn)物的顯著形成的溫度的設(shè)計，和/或iv)允許通過控制所述反應(yīng)器流出物的所述溫度 調(diào)節(jié)在所述反應(yīng)器中進行的方法的生產(chǎn)率的設(shè)計。可以采用這些中的一個或多個的組合， 在這樣的情況下，由一個設(shè)計提供的優(yōu)點可能由一個或多個其他設(shè)計的添加而杠桿化，或 許甚至是互相協(xié)同地。
[0010] 因為本發(fā)明的反應(yīng)器預(yù)期對其中使用所述反應(yīng)器的連續(xù)方法提供時間和成本節(jié) 約，所以不僅是采用所提供的反應(yīng)器的方法，而且可以使由而生產(chǎn)的產(chǎn)物發(fā)揚這些優(yōu)點， 即，至下游方法，或最終使用。并且因此，在本文還提供用于使用在本發(fā)明的反應(yīng)器中生產(chǎn) 的氯化和/或氟化丙烯或高級烯烴制備下游產(chǎn)物的方法，所述氯化和/或氟化丙烯或高級烯 烴在一些實施方案中可以是氯化丙烯，所述下游產(chǎn)物在一些實施方案中可以是2,3,3,3_四 氟丙-1-烯(HF0-1234yf)或1，3,3,3_ 四氟丙-1-烯(HF0-1234ze)〇
【附圖說明】
[0011] 本發(fā)明的這些和其它特點、方面和優(yōu)點在參考附圖閱讀以下詳細描述之后將變得 更好理解，其中：
[0012] 圖1是常規(guī)混合器的截面形式的示意圖；
[0013] 圖2根據(jù)本發(fā)明的一個實施方案的混合器的截面形式的示意圖；
[0014] 圖3是根據(jù)本發(fā)明的一個實施方案的絕熱活塞流反應(yīng)器的溫度相對于以英尺計的 反應(yīng)器長度的曲線圖；和
[0015]圖4是生產(chǎn)率和選擇性相對于出口反應(yīng)器溫度的曲線圖。
【具體實施方式】
[0016] 本說明書提供了某些定義和方法以更好地定義本發(fā)明和引導本領(lǐng)域普通技術(shù)人 員實施本發(fā)明。是否提供對特定術(shù)語或措辭的定義不意味著其具有或缺乏任何特殊的重要 性。相反，并且除非另外指出，術(shù)語要按照相關(guān)領(lǐng)域普通技術(shù)人員的常規(guī)用法理解。
[0017] 本文所用的術(shù)語"第一"、"第二"和類似術(shù)語不表示任何順序、量或重要性，而是用 于將一種與另一種要素相區(qū)別。另外，術(shù)語"一個"和"一種"不表示對量的限定，而是表示存 在至少一個所提及的項，并且除非另外指出，術(shù)語"前"、"后"、"底"和/或"頂"的使用僅為了 便于描述，且不意圖限定所描述的部分由任何一種位置或空間取向限定。
[0018] 如果公開了范圍，涉及相同組分或性能的所有范圍的端點包括在內(nèi)并且可獨立地 組合(如，范圍"高達約25重量％，或，更具體地，約5重量％至約20重量％"包括端點和范圍 "約5重量％至約25重量％ "等的所有中間值）。在涉及量時使用的修飾詞"約"包括所述的值 和具有上下文所表示的含義（如，包括與特定量測量有關(guān)的誤差度）。本文所用的，百分比 (%)轉(zhuǎn)化率意味著表示相比于輸入流，反應(yīng)器中的反應(yīng)物的摩爾或質(zhì)量流量的變化，而百 分比（％)選擇性是指相比于反應(yīng)物摩爾流量變化，反應(yīng)器中的產(chǎn)物按的摩爾流量變化。應(yīng) 明白在本文中術(shù)語"活塞流"的使用表示該反應(yīng)器近似于理想的活塞流，但不一定獲得理想 的活塞流。
[0019] 遍及說明書提及"一個實施方案"或"實施方案"意指關(guān)于實施方案描述的特定特 征、結(jié)構(gòu)或特性被包括在至少一個實施方案中。因此，在遍及說明書不同地方出現(xiàn)短語"在 一個實施方案中"或"在實施方案中"不必然是指相同的實施方案。此外，在一個或多個實施 方案中可以以任何適宜的方式組合特定的特征、結(jié)構(gòu)或特性。
[0020] 本發(fā)明提供一種絕熱活塞流反應(yīng)器，所述絕熱活塞流反應(yīng)器適合于在用于生產(chǎn)氯 化和/或氟化丙烯和高級烯烴的連續(xù)、氣相、自由基方法中使用。有益地，該反應(yīng)器包括使副 產(chǎn)物生成最小化的設(shè)計，所述副產(chǎn)物包括可能使反應(yīng)器結(jié)垢的反應(yīng)組分的分解產(chǎn)物。在這 種情況下，可以將在反應(yīng)器內(nèi)進行的反應(yīng)的百分比轉(zhuǎn)化率保持在所需的范圍內(nèi)。例如，在一 些實施方案中，可以導致轉(zhuǎn)化率增加低于約5%，或低于約2%，或甚至低于約1 %，所以可見 所需的選擇性。換言之，在至少約5%，或至少約10%，或至少約15%，或甚至至少約20%的 有限的試劑轉(zhuǎn)化率，對所需的產(chǎn)物的選擇性可以高達約70%，或約75%，或約80%，或甚至 約85%以上。因此，本發(fā)明的管式活塞流反應(yīng)器特別適合于進行這樣的反應(yīng)：對于所述反 應(yīng)，百分比轉(zhuǎn)化率的增加可能典型地表現(xiàn)為反應(yīng)副產(chǎn)物的增加的生成，并且因此，降低的百 分比選擇性。
[0021] 本文所描述的反應(yīng)器可以在任何連續(xù)氣相、自由基方法中采用，并且尤其是，非常 適合于還是均相并且放熱的這些反應(yīng)。本文所描述的反應(yīng)器還特別適合用于這些反應(yīng):所 述反應(yīng)涉及至少一種限制性反應(yīng)物，所述限制性反應(yīng)物具有遠非其用盡的所需轉(zhuǎn)化率，例 如，限制性反應(yīng)物的小于80%，或小于40%，或甚至小于20%的轉(zhuǎn)化率。如上面所討論的，本 發(fā)明的反應(yīng)器還特別適合于這些反應(yīng):所述反應(yīng)對副產(chǎn)物的形成，以及所述副產(chǎn)物對反應(yīng) 選擇性的影響特別敏感，或所述反應(yīng)包含熱敏感組分，例如，讓你述熱敏感組分可以反應(yīng)， 或降解，以形成不希望的副產(chǎn)物。熱敏感組分可以包括，例如，反應(yīng)物、產(chǎn)物、催化劑并且甚 至副產(chǎn)物，它們可以進一步反應(yīng)或熱降解以形成其他副產(chǎn)物。包含熱敏感組分的組合的反 應(yīng)還可以從在本發(fā)明的反應(yīng)器中進行找到優(yōu)點。甚至在限制性反應(yīng)物的這些低轉(zhuǎn)化率下，