在流化床反应器内的连续催化剂再生

摘要

本发明涉及催化反应器，其包括室(1)和布置在室(1)内的分离装置(2)，所述分离装置限定至少一个反应区(3)和至少一个再生区(4)，所述反应区(3)通过反应物流进料装置(15,16)供应并且在其出口处与第一气体取出装置(13)连接，所述再生区(4)通过再生流(17)供应并且在其出口处与第二气体取出装置(10)连接，所述反应器适于包括在反应区(3)中的催化剂颗粒流化床(5)，所述反应器使得催化剂颗粒能够从所述反应区(3)通至所述再生区(4)，且所述反应器使得可将催化剂颗粒移动到所述再生区(4)的装置，从而使得能够将其返回到所述反应区(3)。反应区(3)中催化剂床的最大截面和再生区(4)的最大截面之间的比为1-100。而且，以这样的方式在所述反应器中进行化学反应过程使得催化剂的失活时间(定义为在其后催化剂的效率已经降低25%的反应时间)为再生时间(定义为在其后其最初效率已经下降25%的催化剂回到其最初效率的约100%的再生时间)的1-20倍。

说明书

技术领域

本发明提供了催化反应器，其中催化剂在反应器自身的室中连续地再 生。该催化反应器适用于大量化学反应的实施。

背景技术

在化学工程方法中，使用催化流化床反应器是已知的。

在流化床反应器的室内放置吸管(aspiration tube)以促进固体物质在所述 反应器(ICBF反应器)内的循环也是已知的。

同样已知的是将所述催化反应器与和其相邻布置的再生器组合，以及建 立从反应器到再生器的废催化剂物流和从再生器到反应器的再生催化剂物 流。当催化剂失活相对快(一般经过大约几秒或几分钟的周期)并且催化剂需 要频繁再生时，此类型的系统是合适的。这些系统特别地用于将烃类转化为 含氧烯烃。文献US6,437,208、US2007/0203383和US2010/0028224提供了 这些系统的实例。

Zhang等人的题为Hydrodynamics of a novel biomass autothermal fast  pyrolysis reactor:flow pattern and pressure drop,在Chem.Eng.Technol. 32:27-37(2009)中的文章描述了用于生物质催化热解的反应器，其中随着生 物质和催化剂的进入在中心部位发生热解，同时使催化剂上的沉积物在反应 器的外围区域中燃烧。然而，该反应器设计不适合其中催化剂在反应区内的 停留时间为了最优效率的目的而必须相对长(例如约几个小时)的反应。

为了优化在气相中的化学反应的实施，现有技术的催化流化床反应器不 适合允许独立于用于再生的催化剂物流而有效地控制反应气体流速，或者有 效地为再生器供热(US4,623,443；US3,057,923；US2003/073751；US 2,872,472；EP340852)。

目前，不存在非常紧凑并且允许操作条件的最优控制的设备，所述操作 条件特别是对于其中催化剂失活具有在大于分钟并且小于月数量级的特征 持续时间的反应。

发明内容

本发明首先涉及催化反应器，其包含室和布置于所述室内的分离装置， 所述分离装置划定出至少一个反应区和至少一个再生区，所述反应区通过反 应物流进料装置供应并且在出口连接到第一气体取出装置，所述再生区通过 再生物流进料装置进料并且出口连接到第二气体取出装置，所述反应器包含 在所述反应区内的催化剂颗粒的流化床，所述分离装置所述催化剂颗粒从所 述反应区到所述再生区的通过，并且所述反应器适于包括使催化剂颗粒夹带 到允许它们返回到所述反应区的所述再生区中。

根据本发明的反应器的特征在于所述反应区内的催化剂床的最大横截 面与总共的所述再生区的最大横截面之比为1-100，优选为5-50。

根据一个实施方式，所述分离装置包含管状壁，所述反应区位于管状壁 的外部，并且所述再生区位于所述管状壁的内部。

根据一个实施方式，所述反应区内催化剂床的最大横截面与总共的所述 再生区的最大横截面之比更特别地为10-20。

根据一个实施方式，所述再生区包含顶部和底部，所述顶部具有低于(小 于)底部的横截面的横截面，所述底部适于包括催化剂颗粒的流化床，并且 所述顶部适于夹带(entrain)所述催化剂颗粒。

根据一个实施方式，所述催化反应器包含在室内的下部栅格(grid)，其适 合于将催化剂颗粒维持在其上，且在分离装置和下部栅格之间设置空隙以允 许催化剂颗粒从反应区到再生区的通过。

根据一个实施方式，所述催化反应器在反应区内包括挡板系统，在该挡 板系统和分离装置之间形成间隙。

根据一个实施方式，所述催化反应器包括用于将背压气体注入所述间隙 的装置。

本发明也涉及伴随地包含如下的化学反应方法：

-通过催化剂颗粒的流化床的反应物流向布置于反应器的室内的反应 区中进料，

-在所述反应区的出口处取出包含反应产物的物流，

-使用分离装置使催化剂颗粒从反应区通到布置于反应器的室内的再 生区中，

-通过再生物流向所述再生区进料，

-使催化剂颗粒再生并将该催化剂颗粒气动夹带到所述再生区，

-在所述再生区的出口处取出废气，和

-使夹带的催化剂颗粒返回到反应区。

根据一个实施方式，在再生器(提升管(riser))顶部的气体进料独立于在再 生器的下部的气体进料，因此使得能够更加有效地控制压头损失和因此控制 循环固体流速。

根据本发明，所述化学反应的特征在于催化剂的失活时间是再生时间的 1-20倍。

根据一个实施方式，从反应区到再生区的催化剂颗粒的物流通过注入背 压气体来调节。

根据一个实施方式，所述再生物流包含氧气，并优选所述反应物流包含 氧气。

根据一个实施方式，所述方法是：

-用于将甘油脱水为丙烯醛的方法；或者

-用于将乳酸脱水为丙烯酸的方法；或者

-用于将3-羟基丙酸脱水为丙烯酸的方法；或者

-用于将3-羟基异丁酸脱水为甲基丙烯酸的方法；或者

-用于将2-羟基异丁酸(也称为α-羟基异丁酸)脱水为甲基丙烯酸的方 法。

根据一个实施方式，所述方法在在如上所述的催化反应器中进行。

使用本发明，可克服现有技术中的缺陷。本发明更特别地提供紧凑的反 应器设备，其允许操作条件最优控制。本发明对于如下是特别有利的：其中 催化剂失活耗费具有大于分钟且小于月的量级的特征时间的反应；和/或其中 失活时间(定义为在其后催化剂已经失去其效率的25%的反应时间)是再生时 间(定义为在其后已失去其最初效率的25%的催化剂恢复到其最初效率的约 100%的再生时间)的1-20倍、优选1-10倍的反应。

这通过以下反应器模型(model)实现，其中催化剂的再生实际上在反应器 内在专用的再生区发生，该再生区以催化剂颗粒的夹带模式运行。

根据一些特定的实施方式，本发明也具有如下阐述的有益特性中的一个 或优选两个或更多个：

－在包含内循环装置例如吸管的通常流化床中，吸管内的压头损失通过 气体流速来控制。气体流速的任何增加也带来催化剂物流的增加以及因此催 化剂停留时间的减少。由于气体流速和催化剂流之间的该相互作用，这些反 应器的设计是特别复杂的。另一方面，根据一个实施方式，本发明设想在反 应区和再生区之间的连接处注入背压气体。这使得能够独立于气体流速而控 制催化剂物流，且因此允许维持高的催化剂停留时间。换言之，本发明允许 更加有效地控制流体力学，特别是再生区内的流体力学，从而简化反应器的 设计。

－本发明使得可将气体从反应区和再生区中分离，且由此特别地避免可 带来的爆炸、燃烧、或者部分或完全氧化的风险的氧气和烃的混合物。

－背压气体的注入使得可限制反应区内的循环气体通入再生区中，且由 此限制反应物或反应产物的损失。

附图说明

图1示意性以截面表示根据本发明的反应器的实施方式。

具体实施方式

现在在以下描述中更详细地描述并且未限制性地描述本发明。

反应器

参见图1，根据本发明的催化反应器包含室1。所述室1可具有如下形 状：拥有圆形横截面的总体上柱形，或者拥有正方形或矩形或者更一般地多 边形横截面的总体上柱形。如所示的，所述室的主轴(柱的轴)优选地布置于 垂直方向上。反应器优选以上升流运行，意味着反应器在底部进料反应物并 且在反应器顶部取出反应产物。

根据一些实施方式(未显示)，所述室1可包括为具有可变横截面的在纵 轴上的总体上管状的形式。例如，反应器顶部可具有大于反应器底部的横截 面。在这种情况下，顶部构成反应器的释放区，从而限制将固体颗粒夹带到 反应器的顶部。

在所述室1内，分离装置2划定出反应区3和再生区4。所述分离装置 2通常包含分离壁或多个分离壁。在所示的实施方式中，所述分离装置2由 具有圆形横截面的管状分离壁组成。替代地，可使用形成具有矩形或正方形 或更通常地多边形横截面的管的分离壁的组件。反应区3优选地位于管状壁 的外部，并且再生区4位于内部。

替代地，可使用与室1的部分结合地形成管的一个或多个分离壁。在该 情况下，再生区被室1的部分和所述分离壁两者划定(delimit)。

在所示的实施方式中，所述再生区4相对于室1的主轴偏心布置。然而， 出于流动对称性的原因，当所述再生区4为唯一的这样的区域时，优选将其 布置于室1内的中心位置中。

在室1内也可提供多个再生区4，各自具有独立的分离装置2。在该情 况下，优选不同的再生区4相对于室1主轴的对称或规则布置。多个再生区 4使得更容易在不同尺寸的单元之间外推，同时保持相同尺寸的再生区4。

固体颗粒形式的催化剂放置于室1内。分离装置2以这样的方式提供： 使得在反应区3和再生区4之间存在用于将催化剂从反应区3循环到再生区 4的连通。

在所示的实施方式中，催化剂以高于下部栅格14(其开口的尺寸适于保 持催化剂颗粒)的流化床5形式存在于所述反应区3中。反应物流进料装置 15、16向催化剂床5进料流体。该装置至少包含在下部栅格14之下的用于 注入流化气体的装置16。所述流化气体是具有适合使催化剂床5为流化形式 的流速的气体。

在所示的实施方式中，用于注入流化气体的装置16定向朝下，使得所 述流化气体朝着室1的底部注入，其中其被向上引导且通过下部栅格14以 及随后通过催化剂床5。这允许使流化气体的更均匀进料。替代地，也可规 定流化气体注入装置16定向直接朝上，换言之朝向催化剂床5。

此外，如所示的，反应物流进料装置15、16还可包含辅助进料装置15。 如所示的，所述辅助进料装置15可在下部栅格14下面垂直布置在反应区3 内。下部栅格14可随后作为分配栅格。

替代地，可规定辅助进料装置15布置于下部栅格14之上，换言之，在 催化剂床5中在单独的垂直侧或者以多个水平处的分段方式直接开口到催化 剂床5中。

也可实施在下部栅格14之上和之下两者的分段进料。

辅助进料装置15可包含具有孔的注入管组件，其例如以同心圆布置， 或者具有平行线的网络。

所述“反应物流”是进料到反应区3中的化合物的整体。该反应物流包含 反应物、任选地惰性化合物，和任选地一或多种用于再生催化剂的物质，例 如氧化剂(且特别是氧气)以延长催化剂的失活时间。该反应物流可是纯气态 或者可包含气体和液体。在后者情形中，液体在室1中被原位气化。

将反应物流通过流化气体注入装置16完全注入，或者当辅助进料装置 15存在时，部分通过流化气体注入装置16和部分地通过辅助进料装置15 注入。

例如，如果将氧气作为反应物流的部分注入，为了避免任何爆炸风险， 将其与烃反应物分开引入并且直接引入到催化剂床5中可是合适的。为了更 加有效控制温度和/或可燃性，将其在催化剂床5中以在不同水平处的分段方 式注入也可是适宜的。如果形成反应物流的部分的一或多种化合物以液态形 式注入，将其直接引入到催化剂床5中(使用辅助进料装置15)以在与固体接 触时发生其立刻气化可是适宜的。

这对于在低于其沸点的温度下具有分解的趋势的热不稳定化合物(甘 油、乳酸等)是特别有利的。原因是在该情况下这些化合物在高温下的行进 时间被最小化，并且它们随着其温度的升高和气化而同时反应(因为催化剂 床内的传热非常有效，这归因于固体颗粒的存在)。

另一方面，对于热稳定的化合物，优选在下部栅格14的下面注入。

对于可结晶或含盐的液体，直接注入到催化剂床5中也是合适的。由于 催化剂细粒(晶粒，grain)之间的机械磨擦力，事实上将会形成的固体颗粒在 该方式下被破坏并且从反应器中除去。

再生区4包含底部6和顶部7，其中所述顶部7通常具有小于下部6的 横截面。

在所述下部6中，催化剂以流化床的形式存在。所述顶部7可称为是提 升部分，指的是催化剂通过气动传送被夹带(向上地)其中。换句话说，该顶 部7中气体的线速度大于催化剂颗粒自由降落的极限速度。

再生物流进料装置17位于下部栅格14上或之下，允许将再生气流特别 地进料到再生区4。

再生物流可是纯的气态或可包含液体组分，并且优选为纯的气态。其包 含再生物质(换言之，适于再生催化剂的物质，与任选地用于反应区3的再 生物质相同或不同，并且优选为氧化物质例如氧气)；和其任选地包括一种 或多种惰性化合物。

含氧气的再生物流对于通过焦化而失活的催化剂是特别合适的，因为它 允许燃烧焦炭。所述再生物流优选包含氧气和一种或多种惰性的传热化合物 (氮气、水汽、二氧化碳等)。例如，所述再生物流是空气。

将所述再生物流的流速进行调整，使得反应区4的底部6中的流化床成 为快速流化床；其中的气体线速度优选高于反应区3的催化剂床5中的速度。

再生区4的底部6中催化剂颗粒的停留时间大大地大于在再生区4的顶 部7中的催化剂颗粒的停留时间；所以再生的实质部分在底部6中进行。一 般而言,再生区4中的催化剂的再生是不完全的；可将其调节以维持在整个反 应区3中的催化剂的预定平均活化度。

通过气动传送将催化剂颗粒从再生区4的底部6的上端，从底部到顶部 沿着再生区4的顶部7夹带，直到它们到达第一气体/固体分离装置8。

第一气体/固体分离装置8可是旋风分离器。一方面，其出口连接到第一 气体取出装置10，其排出来自再生的废气，且另一方面，出口连接到将第一 催化剂返回装置9，例如返回腿，其将催化剂返回到反应区3。

在反应区3的顶部中，提供第二气体/固体分离装置11，优选旋风分离 器。其具有进入口21，且一方面出口连接到第二气体取出装置13，其排出 包含反应产物的物流，且另一方面出口连接到第二催化剂颗粒返回装置12， 例如返回腿，其将催化剂返回到反应区3。

也可在反应区3中提供多个这样的气体/固体分离装置。

为了允许催化剂从反应区3到再生区4的通过，分离壁2不与下部栅格 14接触；相反，在分离壁2的底部和下部栅格14之间形成空隙。

在所示的实施方式中，在反应区3中提供挡板系统19，以在分离壁2和 挡板系统19之间形成间隙20。当分离壁2是管状时，挡板系统19在离分离 壁2的一定距离处围绕所述分离壁2(位于低于后者的部分中)。所述挡板系 统19可具有平行于分离壁2的管状形式，或者，如所示的，其可向顶部加 宽：在该方式中，在间隙20中的催化剂颗粒的速度随着其向下行进而下降， 因而气泡能够更好地漏出到反应区3的其他部分，从而最小化到再生区4的 气体夹带。

优选提供背压注入装置18。它们适合于将气体注入到间隙20。在该方 式中，可独立于再生区4中的再生物流的流速而调节催化剂从反应区3到再 生区4的流动，并且阻断反应物流到再生区4的通过。

注入到中间区20中的气体优选为化学惰性气体。这使得可有利地“气提 (strip)”催化剂(换言之，实施所有吸附到催化剂上的反应物的部分解吸，但尤 其是取代包含在催化剂颗粒中和存在于催化剂颗粒周围的富含反应物的气 体)，以限制反应物夹带到再生区4中。该气体可特别是氮气、CO₂、水蒸汽、 这些气体的混合物，或者是从所述方法的上游得到的再循环气体，主要包含 从反应器中实施的反应的主要产物中清除的气体。该气体优选富含水蒸汽、 CO₂或氮气。更优选地，该气体为水蒸汽。

包含例如冷却销(cooling pin)的热交换系统(未显示)可提供于室1内和/ 或室1的周围。也可特别地为反应区3和/或再生区4(如果再生温度通常高 于反应温度)提供冷却。

反应区3中的催化剂床5的最大横截面与再生区4或多个再生区(两个 或更多)的最大横截面(换言之，在其中其底部6为柱形的所示实例中所述底 部6的横截面)之比为大于或等于1且小于100；优选其为5-50，和更优选为 10-20。该尺寸最小化专用于再生的反应器体积，并且导致最优效率。

根据本发明的催化反应器有利地适合实施下列反应，且更特别地适合在 小于或等于600℃并优选小于500℃的温度下实施。

根据本发明可实施的反应

有利地实施本发明以生产可再生来源的丙烯酸，更特别地从甘油生产丙 烯酸，包括将甘油脱水为丙烯醛的第一步骤，然后是由此获得的丙烯醛的气 相氧化步骤；或者通过2-羟基丙酸(乳酸)或3-羟基丙酸以及它们的酯脱水生 成丙烯酸。

本发明特别地允许实施用于将甘油脱水为丙烯醛的方法。在该类型的方 法中，甘油以20质量%-95质量%的浓度的水溶液形式进料。甘油浓度越大， 和催化剂形成焦炭的趋势越大，催化剂需要定期的再生。根据专利申请WO 2006/087083中所描述的方法，该反应有利地在氧气存在下实施，因为在甘 油脱水反应中加入氧气允许延长催化剂的寿命和进一步分开地隔开再生操 作。

该反应典型地在220-350℃、且优选280-320℃的温度下，并在从大气压 到几巴(例如5巴)的压力下进行。

可用于该反应的催化剂是描述在例如文献EP1848681、WO2009/12855、 WO2009/044081、或WO2010/046227中的类型的酸性催化剂，特别地具有 小于+2的Hammett酸度。许多酸性催化剂可适合该反应。它们包括磷酸盐 化的氧化锆、钨酸盐化的氧化锆、含硅的氧化锆、用钨酸盐或磷钨酸盐或硅 钨酸盐浸渍的钛或锡氧化物、磷酸盐化的氧化铝或磷酸盐化的二氧化硅、杂 多酸或杂多酸的盐、磷酸铁和包含助催化剂的磷酸铁。

在该方法的情况下，催化剂特别地通过焦化而经历失活。然而，通过在 反应区3中原位注入氧气，可延迟该失活。反应器入口处的O₂/甘油的摩尔 比为0.1-1.5(优选0.3-1.0)并且氧气分压小于7%。

通过注入氧气将催化剂在再生区4中再生。

本发明也允许实施用于将乳酸或3-羟基丙酸(以及它们相应的酯)脱水成 丙烯酸的方法。

乳酸具有约217℃的沸点，并且3-羟基丙酸具有279℃(计算值)的沸点。 乳酸在空气中的可燃性极限为3.1%(下限)和18%(上限)。乳酸的甲酯具有145 ℃的沸点，可燃性极限为1.1%和3.6%(具有比其酸更大的使用灵活性)。3- 羟基丙酸的甲酯具有179℃(计算值为180℃)的沸点。乳酸的乙酯具有154℃ 的沸点，以及1.6%和10.6%的可燃性极限。3-羟基丙酸的乙酯具有187.5℃ 的沸点。

对于这些反应，使用基本上与用于甘油的脱水的反应器构造相同的反应 器构造。脱水条件为220-400℃、和优选为250-350℃的温度，以及0.5-5巴 的压力。

可适合于这些反应的催化剂是酸性催化剂，特别地具有小于+2的 Hammett酸度。所述催化剂可选自天然或合成的含硅材料或酸性沸石；覆盖 有无机酸或一元、二元、三元或多元酸的无机载体，如氧化物；氧化物或混 合氧化物或杂多酸或杂多酸的盐，其特别地包含选自W、Mo和V的至少一 种元素。在混合氧化物中，特别可提及基于铁和基于磷的那些以及基于铯、 磷和钨的那些。

也可适合这些反应的其它催化剂从碱金属、碱土金属和稀土的磷酸盐和 /或硫酸盐及其混合物获得。该组因而包含镧的磷酸盐和氧磷酸盐、钠的磷酸 盐、钙的磷酸盐、硫酸钙、硫酸镁、和相应的磷酸氢盐、磷酸铝、磷酸硼。 所有的上述活性材料可浸渍或涂覆于任何类型载体上，所述载体例如为氧化 铝、氧化钛、氧化锆、二氧化硅以及相应的混合氧化物、和碳化硅。

乳酸或3-羟基丙酸的分压通常为1%-10%，和优选为2%-6%。

同样地，在这些反应的情况中，催化剂特别地通过焦化而经历失活。通 过在反应区3中原位注入氧气，可延迟该失活。关于氧气注入的条件与上面 关于甘油脱水所描述的那些相同。

如上面关于甘油脱水所描述的，通过注入氧气而实施再生。

本发明也能够实施用于将2-羟基异丁酸或3-羟基异丁酸脱水成甲基丙 烯酸的方法。

对于这类反应，使用基本上与用于甘油脱水的反应器构造相同的反应器 构造。脱水条件为200-400℃、且优选为250-350℃的温度，以及0.5-5巴的 压力。可适合该反应的催化剂是酸性催化剂，特别地具有小于+2的Hammett 酸度。所述催化剂可选自天然或合成的含硅材料或酸性沸石；覆盖有无机酸 或一元、二元、三元或多元酸的无机载体，如氧化物；氧化物或混合氧化物 或其它杂多酸或杂多酸的盐，其特别地包含选自W、Mo和V的至少一种 元素。在混合氧化物中，特别可提及基于铁和基于磷的那些以及基于铯、磷 和钨的那些。

也可适合该反应的催化剂从碱金属、碱土金属和稀土的磷酸盐和/或硫酸 盐及其混合物获得。该组因而包含镧的磷酸盐和氧磷酸盐、钠的磷酸盐、钙 的磷酸盐、硫酸钙、硫酸镁、和相应的磷酸氢盐、磷酸铝、磷酸硼。所有的 上述活性材料可浸渍或涂覆在任何类型载体上，该载体例如为氧化铝、氧化 钛、氧化锆、二氧化硅、以及其相应的混合氧化物、和碳化硅。

所述(2-或3-)羟基异丁酸的分压通常为1%-20%，和优选为2%-10%。

同样地，在这些反应情况中，催化剂特别地通过焦化而经历失活。通过 在反应区3中注入氧气，可延迟该失活。涉及氧气注入的条件与上面关于甘 油脱水描述的那些相同。

如上面关于甘油脱水所描述的，通过注入氧气进行再生过程。

本发明也能够实施选择性氧化，例如甲醇氧化为甲醛或二甲氧基甲烷； 乙醇氧化为乙醛或二乙氧基乙烷；邻二甲苯或萘氧化为邻苯二甲酸酐；和苯、 丁烯、丁醇或丁烷氧化为马来酸酐。

对于这些氧化反应，通过焦化的催化剂失活相对缓慢的发生，但还存在 通过金属氧化物升华的失活现象。根据本发明的流化床的使用允许催化剂改 变方向(回转)以使得环境均匀并且限制热点的出现，这是相对于固定床特别 有利的事实。

在甲醇氧化为甲醛或二甲氧基甲烷，以及乙醇氧化为乙醛或二乙氧基乙 烷的反应的情形中，可为合适的催化剂为混合氧化物，例如铁钼氧化物或含 有选自铋、钒、钨、铜、镍、和钴的金属的钼氧化物。操作条件为200-350 ℃、优选250-300℃的温度，以及1-5巴的压力。取决于所需产物的类型， 醇分压可在3%-50%、和优选为5%-40%的宽范围内变化。当醛是所需产物 时，醇分压为3%-10%并优选5%-9%。当缩醛是所需产物时，醇分压为 10%-50%并优选20%-40%。

在邻二甲苯和萘氧化为邻苯二甲酸酐的反应情形中，所选的催化剂优选 包含钒，且优选负载的氧化钒。操作条件为1-5巴的压力和280-450℃的反 应温度。

在丁烷、丁烯、丁醇和苯氧化为马来酸酐的反应情形中，合适的催化剂 包含钒，以负载的氧化钒形式或以负载的混合钒-磷氧化物的形式。反应温 度为350-500℃和压力为1-5巴。

在丙烯氧化为丙烯醛、异丁烯或叔丁醇氧化为异丁烯醛的反应情形中， 合适的催化剂主要由钼组成，并且包含选自(但不排它地)以下的元素：镍、 铁、钴、钨、钾、铋、锑、铬。反应温度为320-450℃。总压力为1-5巴。 烃化合物分压为5%-15%，并且在反应器入口处的O₂/烃化合物的比为0.5-4， 并且优选为0.8-2，更优选1-1.8，和还更优选1.2-1.6。

在丙烯醛氧化为丙烯酸和异丁烯醛氧化为甲基丙烯酸的反应情形中，合 适的催化剂主要由钼组成，并且包含选自以下的元素(但不排它地)：钒、钨、 铜、锑、铌、锶、磷、铁。操作温度为250-350℃，总压力为1-5巴。醛分 压为5%-15%，和反应器入口处O₂/醛的比为0.3-1.2，并优选为0.5-1。

根据本发明可实施的其它氧化反应如下：

-从丙烯和氧气生产丙烯酸，副产物为丙烯醛、乙酸、马来酸、丙酸、 乙醛和丙酮(例如在300-400℃的温度和1-3巴的压力下)。

-从乙烯和氧气生产环氧乙烷，副产物为乙醛和甲醛(例如在230-290℃ 的温度和10-30巴的压力下)。

-由乙烯、氢氯酸和氧气生产1,2-二氯乙烷，副产物为一氧化碳、三氯 乙醛和各种氯代化合物(例如在220-300℃的温度和2-6巴的压力下)。

-由对二甲苯和氧气生产对苯二甲酸，副产物为马来酸酐、邻甲苯甲酸 和苯甲酸(例如在175-230℃的温度和15-30巴的压力下)。

根据本发明的所述反应器也可适用于涉及氨/氧气/惰性物/烃化合物的 混合物的氨氧化反应。可使用的烃化合物包括丙烯、异丁烯、丙烯醛、异丁 烯醛和芳族化合物。在比相应氧化温度高50-100℃的温度下进行氨氧化反 应。

作为实例，可由丙烯和/或丙烷、氧气和氨生产丙烯腈(其中副产物为乙 腈、氢氰酸和一氧化碳)(例如在400-500℃的温度和1-4巴的压力下)。