專利名稱：一種苯選擇性加氫制備環(huán)己烯反應(yīng)裝置及工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及到化工設(shè)備領(lǐng)域，具體指一種苯選擇性加氫制備環(huán)己烯用反應(yīng)裝置及工藝。
背景技術(shù)：
隨著合成纖維和尼龍66聚酰胺工業(yè)的發(fā)展，苯選擇性加氫制環(huán)己烯因其相對傳統(tǒng)的苯完全加氫工藝具有經(jīng)濟(jì)、安全、環(huán)保的優(yōu)勢，越來越受到人們的重視。苯選擇性加氫制環(huán)己烯是近年來化工領(lǐng)域中一個(gè)重要的研究方向。苯選擇性加氫制環(huán)己烯是一個(gè)由水、 油、氣、固組成的多相催化反應(yīng)。催化反應(yīng)發(fā)生在固體催化劑的表面上。要想使催化反應(yīng)順利進(jìn)行，反應(yīng)物苯、氫氣必須與固體催化劑接觸、吸附，才能發(fā)生反應(yīng)。同時(shí)反應(yīng)產(chǎn)物必須及時(shí)離開催化劑表面，新的反應(yīng)物才能及時(shí)擴(kuò)散進(jìn)來，反應(yīng)才能得以持續(xù)不斷的進(jìn)行。因此， 對攪拌的要求較高。歐洲專利EP 93101010. 2、日本專利JP32936/92、中國專利CN1696087A 所公開的芳烴部分加氫生產(chǎn)環(huán)己烯的方法，使用一種特殊催化劑，懸浮在連續(xù)的水相中，氫氣以鼓泡的形式進(jìn)入反應(yīng)體系，利用攪拌使苯、氫氣、催化劑充分接觸，可以達(dá)到較高的選擇性和較高的收率。但目前的苯選擇性加氫裝置存在反應(yīng)器內(nèi)油相、水相和氣相混合困難， 攪拌要求很高，反應(yīng)效率低；反應(yīng)后油水分離困難，催化劑損耗大的問題。苯選擇性加氫制備環(huán)己烯的現(xiàn)有工藝流程為苯、氫氣、催化劑在兩臺(tái)串聯(lián)的且?guī)в袛嚢璧姆磻?yīng)器內(nèi)進(jìn)行，反應(yīng)液體與催化劑一起流入催化劑分離罐，在分離罐內(nèi)催化劑重力沉降，分離后的產(chǎn)品從分離罐中排出，催化劑由循環(huán)泵抽出循環(huán)使用。為了保證反應(yīng)的均勻性，需要?dú)?、液、固三相能充分混合，因此，現(xiàn)有技術(shù)對反應(yīng)器內(nèi)攪拌的要求較高，需要較大的攪拌動(dòng)能，才能保證氣、液、固三相的混合，能耗大且反應(yīng)效率低；而分離罐中催化劑與液體之間是采用重力沉降分離，油水分離效果不好，部分催化劑會(huì)隨著產(chǎn)品液體流出，催化劑損耗大，同時(shí)催化劑中的硫酸鋅也會(huì)給后續(xù)系統(tǒng)帶來腐蝕。為此，中國發(fā)明專利申請CN201010210982.9提出了《一種苯選擇性加氫裝置》，其包括(1) 一個(gè)液相混合器，該液相混合器與多個(gè)其上裝有流量計(jì)和流量調(diào)節(jié)閥的進(jìn)料管線相連；( 一個(gè)氣相混合器，該氣相混合器的進(jìn)料口與所述的液相混合器的出料口通過反應(yīng)進(jìn)料泵相連，所述的氣相混合器與其上裝有氫氣流量計(jì)和氫氣流量調(diào)節(jié)閥的氫氣進(jìn)氣管相連通；C3) —個(gè)管式反應(yīng)器，該管式反應(yīng)器的管程進(jìn)料口與所述的氣相混合器的出料口通過第一連接管線相連通，在所述的管式反應(yīng)器外設(shè)置有夾套，夾套內(nèi)通有換熱介質(zhì)，在所述的夾套上裝有溫度傳感器；(4) 一個(gè)分離罐，該分離罐的上部通過第二連接管線與所述的管式反應(yīng)器管程出料口相連通，所述的分離罐的頂部與其上裝有壓力調(diào)節(jié)閥和壓力計(jì)的氫氣排放管相連通，并且其底部通過其上裝有流量計(jì)的循環(huán)管線與液相混合器的循環(huán)液進(jìn)口相連通，在所述的分離罐上設(shè)置有液位計(jì)和界面計(jì)；( 一個(gè)膜過濾器，該膜過濾器的底部進(jìn)料口通過反應(yīng)出料泵與分離罐上的油相出料口相連通，并且其頂部通過液體管線與所述的分離罐的頂部進(jìn)液口相連通，在所述的膜過濾器上部開有產(chǎn)品出口。該申請?jiān)诜磻?yīng)前先將苯和催化劑通過預(yù)混合，然后再與氫氣混合，反應(yīng)系統(tǒng)采用帶夾套的管式反應(yīng)器，有利于控制反應(yīng)的溫度，提高反應(yīng)速率。但是由于攪拌的存在，其能耗仍然較高；同時(shí)，反應(yīng)時(shí)產(chǎn)物環(huán)己烯和反應(yīng)物、催化劑同時(shí)存在，環(huán)己烯深度加氫為環(huán)己烷的副產(chǎn)率較高，環(huán)己烯轉(zhuǎn)化率低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對現(xiàn)有技術(shù)的狀況提供一種低能耗且環(huán)己烯轉(zhuǎn)化率高、環(huán)己烷副產(chǎn)量低的苯選擇性加氫制備環(huán)己烯用反應(yīng)裝置。本發(fā)明所要解決的另一個(gè)技術(shù)問題是提供一種能耗低、環(huán)己烯轉(zhuǎn)化率高、環(huán)己烷副產(chǎn)量低且催化劑損耗小的苯選擇性加氫制備環(huán)己烯用反應(yīng)裝置。本發(fā)明所要解決的另一個(gè)技術(shù)問題是針對現(xiàn)有技術(shù)的現(xiàn)狀提供一種低能耗且環(huán)己烯轉(zhuǎn)化率高、環(huán)己烷副產(chǎn)量低的苯選擇性加氫制備環(huán)己烯工藝。本發(fā)明解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案為該苯選擇性加氫制備環(huán)己烯反應(yīng)裝置包括苯精制器，對粗苯進(jìn)行精制，用于去除原料苯中的含硫雜質(zhì)，避免原料苯中所含雜質(zhì)使催化劑中毒；氣液混合器，具有氫氣入口和催化劑漿料入口，用于混合氫氣和催化劑漿料；靜態(tài)混合反應(yīng)器，其入口連接上述苯精制器的出口和氣液混合器的出口，為選擇性加氫的主要場所；靜態(tài)混合反應(yīng)器外設(shè)有對靜態(tài)混合反應(yīng)器內(nèi)反應(yīng)物料進(jìn)行冷卻的冷卻裝置；分離罐，用于分離靜態(tài)混合反應(yīng)器送來的反應(yīng)產(chǎn)物和催化劑，分離罐的入口連接靜態(tài)混合反應(yīng)器的出口，分離罐的上部設(shè)有油相出口，分離罐的底部設(shè)有催化劑出口，該催化劑出口連接所述氣液混合器的催化劑漿料入口。使用上述選擇性加氫制備環(huán)己烯反應(yīng)裝置制備環(huán)己烯的工藝，其特征在于包括下述步驟(1)將原料苯送入所述的苯精制器脫出原料苯中的含硫雜質(zhì)，從苯精制器中出來的苯換熱至100 130°c后與下述氣液混合物并流；(2)將催化劑漿料和氫氣分別從所述的催化劑漿料入口和所述的氫氣入口送入所述的氣液混合器中；控制氫氣進(jìn)入氣液混合器中的壓力為4. 0 6. OMpa，催化劑漿料與苯的質(zhì)量比為2 3 1，氫氣與苯的摩爾比為1.5 3 1 ；其中催化劑漿料中催化劑質(zhì)量含量為0.5 ；(3)上述苯與混合后的氫氣和催化劑漿料進(jìn)入靜態(tài)混合反應(yīng)器，控制靜態(tài)混合反應(yīng)器內(nèi)的反應(yīng)溫度為130 160°C、反應(yīng)壓力為4. 0 6. OMpa、液體流速控制在2 8m/s， 在靜態(tài)混合反應(yīng)器的出口得到含有環(huán)己烯的混合物；(4)將環(huán)己烯混合物送入分離罐，經(jīng)分離沉降后，分離出的催化劑從分離罐底部的催化劑出口送出，進(jìn)入上述氣液混合器內(nèi)循環(huán)使用，在分離罐上部得到含有環(huán)己烯的油相混合物，將該油相混合物送去產(chǎn)品分離系統(tǒng)。所述分離罐的油相出口連接旋液分離器的入口，旋液分離器的頂部設(shè)有產(chǎn)品出口，旋液分離器底部的出口連接設(shè)置在所述分離器中部的催化劑入口。進(jìn)一步，還可以在所述分離器的油相出口和所述旋液分離器的入口之間還設(shè)有油水混合器。使用上述選擇性加氫制備環(huán)己烯反應(yīng)裝置制備環(huán)己烯的工藝，其特征在于包括下述步驟(1)將原料苯送入所述的苯精制器脫出原料苯中的含硫雜質(zhì)，從苯精制器中出來的苯含硫彡5PPb，并換熱至100 130°C后與下述氣液混合物并流；(2)將催化劑漿料和氫氣分別從所述的催化劑漿料入口和所述的氫氣入口送入所述的氣液混合器中；控制氫氣進(jìn)入氣液混合器中的壓力為4. 0 6. OMpa，催化劑漿料與苯的質(zhì)量比為2 3 1，氫氣與苯的摩爾比為1.5 3 1 ；其中催化劑漿料中催化劑質(zhì)量含量為0.5 ；(3)上述苯與混合后的氫氣和催化劑漿料進(jìn)入靜態(tài)混合反應(yīng)器，控制靜態(tài)混合反應(yīng)器內(nèi)的反應(yīng)溫度為130 160°C、反應(yīng)壓力為4. O 6. OMpa、液體流速控制在2 8m/s， 在靜態(tài)混合反應(yīng)器的出口得到含有環(huán)己烯的混合物；將從靜態(tài)混合反應(yīng)器內(nèi)出來的反應(yīng)混合物送入所述的輔助反應(yīng)器，在輔助反應(yīng)器中進(jìn)一步反應(yīng)；控制所述輔助反應(yīng)器內(nèi)的反應(yīng)溫度為130 160°C、反應(yīng)壓力為4.0 6. OMpa、攪拌速度為50 120rpm，在輔助反應(yīng)器的出料口得到含有環(huán)己烯的混合物；(4)將環(huán)己烯混合物送入分離罐，經(jīng)分離沉降后，分離出的催化劑從分離罐底部的催化劑出口送出，進(jìn)入上述氣液混合器內(nèi)循環(huán)使用，在分離罐上部得到含有環(huán)己烯的油相混合物；(5)將所述的油相混合物送入所述的油水混合器，與補(bǔ)加的水在油水混合器內(nèi)混合后送入旋液分離器，經(jīng)旋液分離器分離后，在旋液分離器的底部得到油相混合物中夾帶的催化劑和硫酸鋅，這部分催化劑從所述分離罐中部的催化劑入口返回分離罐，旋液分離器的頂部出口得到苯、環(huán)己烯和環(huán)己烷油相混合物，將該油相混合物送去產(chǎn)品分離系統(tǒng)。為了能有效提高反應(yīng)速度，可以在所述苯精制器的內(nèi)部入口處設(shè)有分散液體的高效噴嘴，并在脫硫吸附劑填料層中間隔設(shè)置1 6層有效降低液體徑向流速梯度液體再分布器，以提高苯精制器的處理能力。所述的液體再分布器為盤式篩孔結(jié)構(gòu)，篩孔的孔徑為5 10mm，并且，各篩孔表面積之和為苯精制器橫截面積的5 30%。為了進(jìn)一步降低環(huán)己烷的生成，當(dāng)需要控制漿料比小于2或停留時(shí)間小于20分鐘時(shí)可以選用多臺(tái)靜態(tài)混合反應(yīng)器串聯(lián)使用，所述的靜態(tài)混合反應(yīng)器可以有2 4個(gè)，并且各靜態(tài)混合反應(yīng)器依次串聯(lián)。靜態(tài)混合反應(yīng)器的內(nèi)件結(jié)構(gòu)充分考慮了物料的物理性質(zhì)，使反應(yīng)體系內(nèi)各物料充分混合，夾套管中通脫鹽水，實(shí)現(xiàn)對溫度的有效控制。做了改進(jìn)，所述靜態(tài)混合反應(yīng)器和所述的分離罐之間還可以設(shè)有輔助反應(yīng)器，輔助反應(yīng)器的進(jìn)料口連接所述靜態(tài)混合反應(yīng)器的出料口，該輔助反應(yīng)器的出料口連接所述分離罐的進(jìn)料口 ；輔助反應(yīng)器的頂部連通氫氣排放管道，所述氫氣排放管道上設(shè)有壓力調(diào)節(jié)閥和壓力計(jì)，輔助反應(yīng)器外設(shè)置有帶有溫度傳感器的換熱夾套，輔助反應(yīng)器內(nèi)設(shè)有攪拌裝置。所述輔助反應(yīng)器的高徑比為2 3，輔助反應(yīng)器內(nèi)間隔設(shè)有多層防止反應(yīng)液返混的擋板；所述攪拌裝置包括攪拌軸和間隔設(shè)置在攪拌軸上的2 5個(gè)攪拌頭。使用上述選擇性加氫制備環(huán)己烯反應(yīng)裝置制備環(huán)己烯的工藝，其特征在于包括下述步驟(1)將原料苯送入所述的苯精制器脫出原料苯中的含硫雜質(zhì)，從苯精制器中出來的苯換熱至100 130°c后與下述氣液混合物并流；(2)將催化劑漿料和氫氣分別從所述的催化劑漿料入口和所述的氫氣入口送入所述的氣液混合器中；控制氫氣進(jìn)入氣液混合器中的壓力為4. 0 6. OMpa，催化劑漿料與苯的質(zhì)量比為2 3 1，氫氣與苯的摩爾比為1.5 3 1 ；其中催化劑漿料中催化劑質(zhì)量含量為0.5 ；(3)上述苯與混合后的氫氣和催化劑漿料送入相互串聯(lián)的第一個(gè)靜態(tài)混合反應(yīng)器中，在第一個(gè)靜態(tài)混合反應(yīng)器內(nèi)反應(yīng)后將得到的反應(yīng)混合物依次送入后續(xù)串聯(lián)的靜態(tài)混合反應(yīng)器內(nèi)繼續(xù)反應(yīng)；將從最后一個(gè)靜態(tài)混合反應(yīng)器內(nèi)出來的反應(yīng)混合物送入所述的輔助反應(yīng)器，在輔助反應(yīng)器中進(jìn)一步反應(yīng)；其中，控制各所述靜態(tài)混合反應(yīng)器內(nèi)的反應(yīng)溫度為 130 160°C、反應(yīng)壓力為4. 0 6. OMpa、反應(yīng)混合物的流速為2 8m/s，控制所述輔助反應(yīng)器內(nèi)的反應(yīng)溫度為130 160°C、反應(yīng)壓力為4.0 6. OMpa、攪拌速度為50 120rpm，在輔助反應(yīng)器的出料口得到含有環(huán)己烯的混合物；(4)將環(huán)己烯混合物送入分離罐，經(jīng)分離沉降后，分離出的催化劑從分離罐底部的催化劑出口送出，進(jìn)入上述氣液混合器內(nèi)循環(huán)使用，在分離罐上部得到含有環(huán)己烯的油相混合物；(5)將所述的油相混合物送入所述的油水混合器，與補(bǔ)加的水在油水混合器內(nèi)混合后送入旋液分離器，經(jīng)旋液分離器分離后，在旋液分離器的底部得到油相混合物中夾帶的催化劑和硫酸鋅，這部分催化劑從所述分離罐中部的催化劑入口返回分離罐，旋液分離器的頂部出口得到苯、環(huán)己烯和環(huán)己烷油相混合物，將該油相混合物送去產(chǎn)品分離系統(tǒng)。本發(fā)明的工作原理為氫氣與催化劑預(yù)混合，苯精制，反應(yīng)需要的液相苯、氣相氫氣、固體催化劑三相在一臺(tái)或多臺(tái)靜態(tài)混合反應(yīng)器內(nèi)充分接觸，滿足油-水-氣的多次混合、分離、擴(kuò)散作用，并通過冷卻水移去靜態(tài)混合反應(yīng)器內(nèi)的反應(yīng)熱，維持穩(wěn)定的反應(yīng)溫度；輔助反應(yīng)器內(nèi)部的攪拌與防止返混的擋板，促使反應(yīng)達(dá)到預(yù)定轉(zhuǎn)化率和選擇性，并通過冷卻及時(shí)移出反應(yīng)熱，而維持反應(yīng)溫度；而分離罐內(nèi)部的導(dǎo)流筒，使油水首先脫氣，在內(nèi)部部件作用下油水聚結(jié)分離， 重相催化劑漿料循環(huán)使用；分離罐輕相油相去旋液分離器分離出產(chǎn)品，旋液分離器設(shè)置有高合金的內(nèi)筒體與外筒體，經(jīng)過油水混合器加水混合后，在旋流作用下貴金屬催化劑、水與產(chǎn)品得以分離，貴金屬得以回收利用。由此可以完成本裝置的連續(xù)化生產(chǎn)；所述的裝置可以實(shí)現(xiàn)苯選擇性加氫的連續(xù)性和穩(wěn)定性生產(chǎn)，流量計(jì)、調(diào)節(jié)閥控制苯和氫氣連續(xù)定比例的加入，循環(huán)泵控制催化劑連續(xù)循環(huán)，產(chǎn)品得以連續(xù)的采出。所述的裝置中各流量計(jì)、調(diào)節(jié)閥、泵等控制可以采取PLC模塊及DCS控制系統(tǒng)進(jìn)行自動(dòng)化控制生產(chǎn)。所述的本裝置通過夾套水的循環(huán)使用，將反應(yīng)熱移出，使反應(yīng)能夠連續(xù)穩(wěn)定的進(jìn)行；與現(xiàn)有技術(shù)相比較，本發(fā)明所提供的反應(yīng)裝置及工藝采用了靜態(tài)混合反應(yīng)器作為苯加氫的主反應(yīng)器，能夠使進(jìn)入靜態(tài)混合反應(yīng)器內(nèi)的物料均勻混合，提高了氫氣、苯和催化劑充分接觸的機(jī)會(huì)，避免了攪拌的使用，能耗大大降低，且反應(yīng)物料不會(huì)出現(xiàn)返混現(xiàn)象，這樣靜態(tài)混合反應(yīng)器內(nèi)環(huán)己烷的濃度不會(huì)過高，有效減少了環(huán)己烯加氫生成環(huán)己烷的機(jī)率， 環(huán)己烯的收率高；而多個(gè)靜態(tài)混合反應(yīng)器的串聯(lián)使用，進(jìn)一步保證了反應(yīng)器內(nèi)環(huán)己烯濃度的控制，使得環(huán)己烯的轉(zhuǎn)化率更理想。而優(yōu)選方案中靜態(tài)混合反應(yīng)器和輔助反應(yīng)器的聯(lián)合使用，更有利于控制部分加氫發(fā)應(yīng)的進(jìn)程，提高反應(yīng)速率，使催化劑達(dá)到合理的選擇性和轉(zhuǎn)化率，以提高環(huán)己烯的收率，可以控制苯、氫氣、催化劑的最佳反應(yīng)比例，并通過催化劑循環(huán)泵實(shí)現(xiàn)連續(xù)化生產(chǎn)。分離系統(tǒng)中重力沉降分離罐和旋液分離器的聯(lián)合使用，充分保證了油水的分離效果，并且能夠回收夾帶在油相中流失的催化劑，降低了貴金屬催化劑的損耗。


圖1本發(fā)明實(shí)施例的流程圖；圖2為本發(fā)明實(shí)施例中苯精制器的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本發(fā)明實(shí)施例中靜態(tài)混合反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為本發(fā)明實(shí)施例中油水混合器的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5為本發(fā)明實(shí)施例中輔助反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)示意圖；圖6為本發(fā)明實(shí)施例中溫度、壓力與時(shí)間的關(guān)系線；圖7為本發(fā)明實(shí)施例中苯流量、漿料循環(huán)量與時(shí)間的關(guān)系線；圖8為本發(fā)明實(shí)施例中苯轉(zhuǎn)化率、環(huán)己烯選擇性與時(shí)間的關(guān)系線。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。如圖1至圖5所示，該苯選擇性加氫制備環(huán)己烯反應(yīng)裝置包括苯精制器1，內(nèi)裝由脫硫吸附劑填充的吸附劑填料層12，為固定床層；苯精制器內(nèi)部入口處設(shè)有高效噴嘴11和液體再分布器13。液體再分布器有四層，間隔設(shè)置在吸附劑填料層之間。液體再分布器為盤式篩孔結(jié)構(gòu)，篩孔的孔徑為2 8mm，并且各篩孔表面積之和為苯精制器橫截面積的5 20%。苯精制器的出口經(jīng)夾套換熱器9換熱后連接第一靜態(tài)混合反應(yīng)器31的苯入口。氣液混合器2，具有氫氣入口和催化劑漿料入口，用于混合氫氣和催化劑漿料；該氣液混合器的出口連接下述靜態(tài)混合反應(yīng)器3。靜態(tài)混合反應(yīng)器，為選擇性加氫的主要場所；本實(shí)施例采用兩個(gè)靜態(tài)混合反應(yīng)器串聯(lián)使用。本實(shí)施例中的靜態(tài)混合反應(yīng)器為SV型，其內(nèi)填充有V型填料；靜態(tài)混合反應(yīng)器的外部設(shè)有用來換熱的盤管。還可以用夾套來代替盤管。其中，第一靜態(tài)混合反應(yīng)器31的入口設(shè)置在底部的氣液混合物料入口，其物料出口設(shè)置在第一靜態(tài)混合反應(yīng)器的頂部，與第二靜態(tài)混合反應(yīng)器底部的物料入口相連通。第二靜態(tài)混合反應(yīng)器32的物料出口連接下述輔助反應(yīng)器底部的進(jìn)料口。冷卻水通過盤管或夾套通入冷卻。本實(shí)施例中，為了充分利用各設(shè)備冷卻水的溫差，減少能量消耗，90 115°C的冷卻水從第二靜態(tài)混合反應(yīng)器冷卻盤管的入口進(jìn)入，循環(huán)換熱后，其出口 100 125°C的冷卻水進(jìn)入第一靜態(tài)混合反應(yīng)器冷卻盤管的入口，循環(huán)換熱后，此時(shí)冷卻水的溫度為115 145°C，從第一靜態(tài)混合反應(yīng)器冷卻盤管的出口進(jìn)入夾套換熱器的入口，將精制苯加熱至 120°C。
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輔助反應(yīng)器4，該輔助反應(yīng)器的高徑比為2 1，輔助反應(yīng)器內(nèi)設(shè)有攪拌器47，該攪拌器的攪拌軸上間隔設(shè)有四個(gè)攪拌頭46，并且各攪拌頭被各層擋板相間隔。輔助反應(yīng)器的進(jìn)料口 41連接第二靜態(tài)混合反應(yīng)器32的出料口，該輔助反應(yīng)器的出料口 49連接下述分離罐的進(jìn)料口 ；輔助反應(yīng)器的頂部設(shè)有尾氣放空口 45，尾氣放空口 45通過管線連通氫氣排放管道42，該氫氣排放管道上設(shè)有壓力調(diào)節(jié)閥和壓力計(jì)。輔助反應(yīng)器的內(nèi)外均設(shè)置有換熱裝置，該換熱裝置為設(shè)置在輔助反應(yīng)器外的換熱盤管43和沿輔助反應(yīng)器的內(nèi)周壁設(shè)置的冷卻水盤管48，這樣既可以保證反應(yīng)達(dá)到要求的轉(zhuǎn)化率，還可以精確控制反應(yīng)溫度，避免深度加氫；換熱盤管43還可以采用夾套結(jié)構(gòu)代替。輔助反應(yīng)器內(nèi)間隔設(shè)有三層防止反應(yīng)液返混的擋板44，該擋板44上設(shè)有孔徑為20 40mm的通孔，并且，各通孔表面積之和為擋板表面積的10 30% ；擋板44包括主板和蓋板，主板的中部設(shè)有通孔，該通孔的大小與攪拌器上攪拌頭的大小相適配，所述蓋板扣蓋在該通孔上，并且蓋板的中部設(shè)有供攪拌軸穿過的軸孔；該結(jié)構(gòu)能方便攪拌器47的安裝。分離罐5，用于分離靜態(tài)混合反應(yīng)器送來的反應(yīng)產(chǎn)物和催化劑，分離罐的入口連接輔助反應(yīng)器4的出料口，分離罐的上部設(shè)有油相出口，分離罐的底部設(shè)有催化劑出口，該催化劑出口通過循環(huán)泵51連接氣液混合器的催化劑漿料入口 ；分離罐的側(cè)壁中部還設(shè)有催化劑入口。分離罐的內(nèi)部設(shè)置有液體導(dǎo)流筒，分離罐底部為錐體形狀其高徑比2 3 1， 在本裝置中用催化劑循環(huán)泵可以實(shí)現(xiàn)對分離罐底部流出的催化劑漿液的循環(huán)量進(jìn)行控制。油水混合器6，其入口有兩個(gè)，一個(gè)是連接水管的水入口 62，另一個(gè)是通過反應(yīng)出料泵61連接分離罐的油相出口的油相入口 63，其出口 64連接下述旋液分離器7的入口； 該油水混合器6的作用一是向反應(yīng)系統(tǒng)補(bǔ)水，并用來分離沉降夾帶在油相中的催化劑，再就是回收油相中夾帶的硫酸鋅。旋液分離器7，用于將催化劑與油相混合物分離開。該旋液分離器的高徑比為 5 1，旋液分離器的高徑比可以在2 10 1之間。旋液分離器底部的催化劑出口連通設(shè)置在分離罐中部的催化劑入口，旋液分離器頂部的油相出口連接產(chǎn)品分離系統(tǒng)。上述所有與催化劑接觸的設(shè)備，例如輔助反應(yīng)器、分離罐、旋液分離器等，其材質(zhì)采用哈氏合金或高合金不銹鋼，避免金屬離子進(jìn)入反應(yīng)漿液，防止由此引起的催化劑失活， 避免催化劑中毒，保證催化劑的使用壽命。苯選擇加氫制備環(huán)己烷的工藝流程如下(1)將原料苯送入苯精制器脫除原料苯中的含硫雜質(zhì)，從苯精制器中出來的苯經(jīng)夾套換熱器換熱至120°C后與下述氣液混合物并流；(2)將催化劑漿料和氫氣分別從所述的催化劑漿料入口和所述的氫氣入口送入所述的氣液混合器中；控制氫氣進(jìn)入氣液混合器中的壓力為5. OMpa，催化劑漿料與苯的質(zhì)量比為2. 8 1，氫氣與苯的摩爾比為2. 5 1 ；其中催化劑漿料中催化劑質(zhì)量含量為0.8%;(3)上述苯與混合后的氫氣和催化劑漿料送入第一個(gè)靜態(tài)混合反應(yīng)器中，在第一個(gè)靜態(tài)混合反應(yīng)器內(nèi)反應(yīng)后將得到的反應(yīng)混合物依次送入后續(xù)串聯(lián)的第二靜態(tài)混合反應(yīng)器內(nèi)繼續(xù)反應(yīng)；將從第二靜態(tài)混合反應(yīng)器內(nèi)出來的反應(yīng)混合物送入所述的輔助反應(yīng)器，在輔助反應(yīng)器中進(jìn)一步反應(yīng)；其中，控制各所述靜態(tài)混合反應(yīng)器內(nèi)的反應(yīng)溫度為143°C、反應(yīng)壓力為5. OMpa、反應(yīng)混合物的流速為5m/s，控制所述輔助反應(yīng)器內(nèi)的反應(yīng)溫度為140°C、反應(yīng)壓力為5. OMpa、攪拌速度為80rpm，在輔助反應(yīng)器的出料口得到含有環(huán)己烯的混合物；
(4)將環(huán)己烯混合物送入分離罐，經(jīng)分離沉降后，分離出的催化劑從分離罐底部的催化劑出口送出，進(jìn)入上述氣液混合器內(nèi)循環(huán)使用，在分離罐上部得到含有環(huán)己烯的油相混合物；(5)將所述的油相混合物送入所述的油水混合器，與補(bǔ)加的水在油水混合器內(nèi)混合，形成0. 5 2mm的水珠，然后送入旋液分離器，經(jīng)旋液分離器分離后，在旋液分離器的底部得到油相混合物中夾帶的催化劑和硫酸鋅，這部分催化劑從所述分離罐中部的催化劑入口返回分離罐，旋液分離器的頂部出口得到苯、環(huán)己烯和環(huán)己烷油相混合物。實(shí)施效果如下(1)可實(shí)現(xiàn)對溫度和壓力的嚴(yán)格控制，如圖6所示為720h以內(nèi)溫度和壓力變化情況。由圖6可知，平均反應(yīng)溫度143°C，反應(yīng)壓力4. 9MpaG，溫度和壓力控制平穩(wěn)。(2)可以實(shí)現(xiàn)對苯流量和循環(huán)量嚴(yán)格控制，由圖7可見，苯流量和循環(huán)量的走線很平穩(wěn)，720h內(nèi)苯流量和催化劑循環(huán)量隨時(shí)間變化曲線，苯平均苯流量30KG/h，催化劑漿料平均循環(huán)量85.5KG/h。苯流量與循環(huán)量質(zhì)量比為1 2. 86，嚴(yán)格控制在工藝參數(shù)要求的范圍之內(nèi)。(3)苯轉(zhuǎn)化率和環(huán)己烯的選擇性較好，如圖8所示，720h苯轉(zhuǎn)化率55. 5%，環(huán)己烯選擇性達(dá)到79-85%。
權(quán)利要求
1.一種苯選擇性加氫制備環(huán)己烯反應(yīng)裝置，其特征在于包括苯精制器，具有原料苯入口和苯出口，該苯精制器內(nèi)設(shè)置有脫硫吸附劑填料層，該苯精制器能對原料苯進(jìn)行精制，用于去除原料苯中的含硫雜質(zhì)，避免原料苯中所含雜質(zhì)使催化劑中毒；氣液混合器，具有氫氣入口和催化劑漿料入口，用于混合氫氣和催化劑漿料；靜態(tài)混合反應(yīng)器，其入口連接上述苯精制器的出口和氣液混合器的出口，為選擇性加氫的主要場所；靜態(tài)混合反應(yīng)器外設(shè)有對靜態(tài)混合反應(yīng)器內(nèi)反應(yīng)物料進(jìn)行冷卻的冷卻裝置；分離罐，用于分離靜態(tài)混合反應(yīng)器送來的反應(yīng)產(chǎn)物和催化劑，分離罐的入口連接靜態(tài)混合反應(yīng)器的出口，分離罐的上部設(shè)有油相出口，分離罐的底部設(shè)有催化劑出口，該催化劑出口連接所述氣液混合器的催化劑漿料入口。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的苯選擇性加氫制備環(huán)己烯反應(yīng)裝置，其特征在于所述分離罐的油相出口連接旋液分離器的入口，旋液分離器的頂部設(shè)有產(chǎn)品出口，旋液分離器底部的出口連接設(shè)置在所述分離罐中部的催化劑入口。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的苯選擇性加氫制備環(huán)己烯反應(yīng)裝置，其特征在于所述分離罐的油相出口和所述旋液分離器的入口之間還設(shè)有油水混合器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的苯選擇性加氫制備環(huán)己烯反應(yīng)裝置，其特征在于所述苯精制器的內(nèi)部入口處設(shè)有分散液體的噴嘴，并在所述脫硫吸附劑填料層中間隔設(shè)置1 6層能降低液體徑向流速梯度的液體再分布器。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的苯選擇性加氫制備環(huán)己烯反應(yīng)裝置，其特征在于所述的液體再分布器為盤式篩孔結(jié)構(gòu)，篩孔的孔徑為5 10mm，并且各篩孔表面積之和為液體再分布器表面積的5 30%。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5任一權(quán)利要求所述的苯選擇性加氫制備環(huán)己烯反應(yīng)裝置，其特征在于所述的靜態(tài)混合反應(yīng)器有2 4個(gè)，并且各靜態(tài)混合反應(yīng)器依次串聯(lián)。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的苯選擇性加氫制備環(huán)己烯反應(yīng)裝置，其特征在于所述靜態(tài)混合反應(yīng)器和所述的分離罐之間還設(shè)有輔助反應(yīng)器，輔助反應(yīng)器的進(jìn)料口連接相互串聯(lián)的所述靜態(tài)混合反應(yīng)器中的未端的所述靜態(tài)混合反應(yīng)器的出料口，該輔助反應(yīng)器的出料口連接所述分離罐的進(jìn)料口 ；輔助反應(yīng)器的頂部連通氫氣排放管道，所述氫氣排放管道上設(shè)有壓力調(diào)節(jié)閥和壓力計(jì)，輔助反應(yīng)器外設(shè)置有帶有溫度傳感器的換熱夾套，輔助反應(yīng)器內(nèi)設(shè)有攪拌裝置。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的苯選擇性加氫制備環(huán)己烯反應(yīng)裝置，其特征在于所述輔助反應(yīng)器的高徑比為2 3 ；輔助反應(yīng)器內(nèi)間隔設(shè)有多層防止反應(yīng)物料返混的擋板，該擋板設(shè)有供反應(yīng)物料穿過的通孔，通孔的孔徑為20 40mm，并且各通孔的表面積之和為該擋板表面積的10 30% ；所述攪拌裝置包括攪拌軸和間隔設(shè)置在攪拌軸上的多個(gè)攪拌頭。
9.一種使用如權(quán)利要求1所述的苯選擇性加氫制備環(huán)己烯反應(yīng)裝置制備環(huán)己烯的工藝，其特征在于包括下述步驟(1)將原料苯送入所述的苯精制器脫出原料苯中的含硫雜質(zhì)，從苯精制器中出來的苯換熱至100 130°C后進(jìn)與下述氣液混合物并流；(2)將催化劑漿料和氫氣分別從所述的催化劑漿料入口和所述的氫氣入口送入所述的氣液混合器中；控制氫氣進(jìn)入氣液混合器中的壓力為4. 0 6. OMpa，催化劑漿料與苯的質(zhì)量比為2 3 1，氫氣與苯的摩爾比為1.5 3 1 ；其中催化劑漿料中催化劑質(zhì)量含量為0. 5 ；(3)上述苯與混合后的氫氣和催化劑漿料進(jìn)入靜態(tài)混合反應(yīng)器，控制靜態(tài)混合反應(yīng)器內(nèi)的反應(yīng)溫度為130 160°C、反應(yīng)壓力為4. 0 6. OMpa、液體流速控制在2 8m/s，在靜態(tài)混合反應(yīng)器的出口得到含有環(huán)己烯的混合物；(4)將環(huán)己烯混合物送入分離罐，經(jīng)分離沉降后，分離出的催化劑從分離罐底部的催化劑出口送出，進(jìn)入上述氣液混合器內(nèi)循環(huán)使用，在分離罐上部得到含有環(huán)己烯的油相混合物，將該油相混合物送去產(chǎn)品分離系統(tǒng)。
10.一種使用如權(quán)利要求3所述的苯選擇性加氫制備環(huán)己烯反應(yīng)裝置制備環(huán)己烯的工藝，其特征在于包括下述步驟(1)將原料苯送入所述的苯精制器脫出原料苯中的含硫雜質(zhì)，從苯精制器中出來的苯換熱至100 130°C后與下述氣液混合物并流；(2)將催化劑漿料和氫氣分別從所述的催化劑漿料入口和所述的氫氣入口送入所述的氣液混合器中；控制氫氣進(jìn)入氣液混合器中的壓力為4. 0 6. OMpa，催化劑漿料與苯的質(zhì)量比為2 3 1，氫氣與苯的摩爾比為1.5 3 1 ；其中催化劑漿料中催化劑質(zhì)量含量為0. 5 ；(3)上述苯與混合后的氫氣和催化劑漿料進(jìn)入靜態(tài)混合反應(yīng)器，控制靜態(tài)混合反應(yīng)器內(nèi)的反應(yīng)溫度為130 160°C、反應(yīng)壓力為4. 0 6. OMpa、液體流速控制在2 8m/s，在靜態(tài)混合反應(yīng)器的出口得到含有環(huán)己烯的混合物；(4)將環(huán)己烯混合物送入分離罐，經(jīng)分離沉降后，分離出的催化劑從分離罐底部的催化劑出口送出，進(jìn)入上述氣液混合器內(nèi)循環(huán)使用，在分離罐上部得到含有環(huán)己烯的油相混合物；(5)將所述的油相混合物送入所述的油水混合器，與補(bǔ)加的水在油水混合器內(nèi)混合后送入旋液分離器，經(jīng)旋液分離器分離后，在旋液分離器的底部得到油相混合物中夾帶的催化劑和硫酸鋅，這部分催化劑從所述分離罐中部的催化劑入口返回分離罐，旋液分離器的頂部出口得到苯、環(huán)己烯和環(huán)己烷油相混合物。
11.一種使用如權(quán)利要求7所述的苯選擇性加氫制備環(huán)己烯反應(yīng)裝置制備環(huán)己烯的工藝，其特征在于包括下述步驟(1)將原料苯送入所述的苯精制器脫出原料苯中的含硫雜質(zhì)，從苯精制器中出來的苯換熱至100 130°C后與下述氣液混合物并流；(2)將催化劑漿料和氫氣分別從所述的催化劑漿料入口和所述的氫氣入口送入所述的氣液混合器中；控制氫氣進(jìn)入氣液混合器中的壓力為4. 0 6. OMpa，催化劑漿料與苯的質(zhì)量比為2 3 1，氫氣與苯的摩爾比為1.5 3 1 ；其中催化劑漿料中催化劑質(zhì)量含量為0. 5 ；(3)上述苯與混合后的氫氣和催化劑漿料送入第一個(gè)靜態(tài)混合反應(yīng)器中，在第一個(gè)靜態(tài)混合反應(yīng)器內(nèi)反應(yīng)后將得到的反應(yīng)混合物依次送入后續(xù)串聯(lián)的靜態(tài)混合反應(yīng)器內(nèi)繼續(xù)反應(yīng)；將從最后一個(gè)靜態(tài)混合反應(yīng)器內(nèi)出來的反應(yīng)混合物送入所述的輔助反應(yīng)器，在輔助反應(yīng)器中進(jìn)一步反應(yīng)；其中，控制各所述靜態(tài)混合反應(yīng)器內(nèi)的反應(yīng)溫度為130 160°C、反應(yīng)壓力為4. 0 6. OMpa、反應(yīng)混合物的流速為2 8m/s，控制所述輔助反應(yīng)器內(nèi)的反應(yīng)溫度為130 160°C、反應(yīng)壓力為4. O 6. OMpa、攪拌速度為50 120rpm，在輔助反應(yīng)器的出料口得到含有環(huán)己烯的混合物；(4)將環(huán)己烯混合物送入分離罐，經(jīng)分離沉降后，分離出的催化劑從分離罐底部的催化劑出口送出，進(jìn)入上述氣液混合器內(nèi)循環(huán)使用，在分離罐上部得到含有環(huán)己烯的油相混合物；(5)將所述的油相混合物送入所述的油水混合器，與補(bǔ)加的水在油水混合器內(nèi)混合后送入旋液分離器，經(jīng)旋液分離器分離后，在旋液分離器的底部得到油相混合物中夾帶的催化劑和硫酸鋅，這部分催化劑從所述分離罐中部的催化劑入口返回分離罐，旋液分離器的頂部出口得到苯、環(huán)己烯和環(huán)己烷油相混合物，將該油相混合物送去產(chǎn)品分離系統(tǒng)。
全文摘要
本發(fā)明涉及到一種苯選擇性加氫制備環(huán)己烯反應(yīng)裝置及工藝，其包括用于對原料苯進(jìn)行精制的苯精制器、用于混合氫氣和催化劑漿料的氣液混合器、作為選擇性加氫的主要場所的靜態(tài)混合反應(yīng)器和用于分離靜態(tài)混合反應(yīng)器送來的反應(yīng)產(chǎn)物和催化劑的分離罐。完成上述反應(yīng)的工藝方法為將原料苯送入苯精制器精制并換熱至100～130℃，同時(shí)將催化劑漿料和氫氣按一定比例送入具有一定壓力的氣液混合器中充分混合，但后將精制后的苯和混合后得到的催化劑漿料一起進(jìn)入靜態(tài)混合反應(yīng)器，控制一定的反應(yīng)溫度、反應(yīng)壓力和液體流速，使各物料在靜態(tài)混合反應(yīng)器反應(yīng)得到含有環(huán)己烯的混合物，將該混合物送入分離罐分離。與現(xiàn)有技術(shù)相比較，本發(fā)明反應(yīng)平穩(wěn)易控制，且苯轉(zhuǎn)化率和環(huán)己烯的選擇性更好。
文檔編號(hào)C07C13/20GK102241558SQ20111012766
公開日2011年11月16日 申請日期2011年5月13日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月13日
發(fā)明者劉壽長, 劉新安, 孟啟貴, 尤金明, 楊清文, 趙風(fēng)軒, 陳發(fā)揮 申請人:化學(xué)工業(yè)第二設(shè)計(jì)院寧波工程有限公司, 華峰集團(tuán)有限公司