CN102139194A - 一种苯加氢制环己烯催化剂评价装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种苯加氢制环己烯催化剂评价装置，高压反应釜，进料罐通过管道依次与进料缓冲罐和高压反应釜连接，高压反应釜通过管道依次与冷却器、气液分离罐和产品收集瓶连接，高压反应釜内设置有取样管，取样管与设置在高压反应釜外部的取样罐连接，氢气输入管通过三通分别与进料缓冲罐的上部和取样管连接，本发明能够实现对苯加氢制环己烯催化剂试样的多次反应评价，获得拟连续状态下催化剂活性和寿命参数。

Description

一种苯加氢制环己烯催化剂评价装置
技术领域
本发明属于催化剂评价领域，涉及一种苯加氢制环己烯催化剂评价装置。
背景技术
环己烯是一种重要的有机合成中间体，广泛应用于己二酸、尼龙6、尼龙66、聚酰胺、聚酯和其它精细化学品的生产。传统的环己烯生产方法有环己醇脱水、卤代环己烷脱卤化氢、环己烷脱氢等，这些方法存在着生产流程长、能耗高、效率低、成本高、副产大量低值副产物等缺点，而苯选择性加氢制环己烯工艺很好地解决了上述问题。苯加氢制环己烯采用一种含钌的金属催化剂，反应在均相体系中进行，以水为连续相，催化剂悬浮在水相中，苯作为有机相，以小液滴的形式均匀分散在水相中，氢气以鼓泡的形式进入反应系统。反应物在搅拌器剪切力的作用下和催化剂充分接触，高选择性和高转化率地生成环己烯。
苯加氢制环己烯反应原子利用率高，绿色环保，但反应体系中存在气-液-液-固四相，反应系统非常复杂，催化剂的实验室评价存在困难。目前苯加氢制环己烯催化剂评价是在全混流反应器中进行的。评价装置通常为一台容积在0.3L～3L之间的磁力搅拌高压反应釜内。其过程为，将一定量的苯加氢催化剂、载体、助剂及脱盐水加入到反应釜内，利用氢气将反应釜内压力升高至反应压力(一般为4～8MPa)后，反应釜升温至反应温度(一般为120～160℃)，接着向反应釜内加入一定量的作为反应原料的苯，开始反应，在5分钟、10分钟、15分钟、20分钟和25分钟时分别取样，反应结束。所取样品采用气相色谱进行分析。
在上述苯加氢制环己烯催化剂评价方法中，由于评价装置本身的限制，反应产物无法从反应釜内取出，催化剂仅能进行单次反应，催化剂尚未达到稳定状态，因此所获得结果不能真实反映催化剂的性能。为了能够获得催化剂稳定状态下的催化性能，需要能够卸出反应产物和补充反应原料的催化剂评价系统，这样一方面可以更准确地获得催化剂的催化性能，另一方面也可以考察苯加氢制环己烯催化剂长时间运行后的寿命参数。
发明内容
本发明的目的是克服现有苯加氢制环己烯催化剂评价装置的不足，提供一种可以在拟连续状态下对苯加氢制环己烯催化剂进行评价的装置。
本发明的技术方案概述如下：
一种苯加氢制环己烯催化剂评价装置，包括高压反应釜1，还包括进料罐2、进料缓冲罐3、取样罐4、冷却器5、气液分离罐6和产品收集瓶7，进料罐2通过管道依次与进料缓冲罐3和高压反应釜1连接，高压反应釜1通过管道依次与冷却器5、气液分离罐6和产品收集瓶7连接，进料缓冲罐3的上部设置有排空管，气液分离罐6的上部设置有排空管，产品收集瓶7的上部设置有排空管，高压反应釜1内设置有取样管8，取样管8与设置在高压反应釜1外部的取样罐4连接，氢气输入管通过三通分别与进料缓冲罐3的上部和取样管9连接。
本发明的一种苯加氢制环己烯催化剂评价装置，主要针对普通磁力搅拌高压反应釜应用于苯加氢制环己烯催化剂评价过程的缺点，增加了反应物进料系统和反应产物取出系统，从而实现对苯加氢制环己烯催化剂试样的多次反应评价，获得拟连续状态下催化剂活性和寿命参数。这里的“拟连续状态”是利用多次间歇反应模拟连续流动的状态。在工业苯加氢生产装置中，催化剂处于平推流的状态，而在催化剂评价装置中的反应是典型的全混流。本发明提供一种对同一催化剂样品进行多次全混流反应评价的手段，从而实现拟连续状态下的催化剂样品评价过程。
附图说明
图1为本发明的示意图。
图2为评价操作中第20分钟时所取样品转化率、选择性随反应次数的变曲线。
图3为评价操作中第20分钟时所取样品转化率、选择性随反应次数的变曲线。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例来具体说明本发明，但附图和实施例并不构成对本发明的限制。
一种苯加氢制环己烯催化剂评价装置(见图1)，包括高压反应釜1，还包括进料罐2、进料缓冲罐3、取样罐4、冷却器5、气液分离罐6和产品收集瓶7，进料罐2通过管道依次与进料缓冲罐3和高压反应釜1连接，高压反应釜1通过管道依次与冷却器5、气液分离罐6和产品收集瓶7连接，进料缓冲罐3的上部设置有排空管，气液分离罐6的上部设置有排空管，产品收集瓶7的上部设置有排空管，高压反应釜1内设置有取样管8，取样管8与设置在高压反应釜1外部的取样罐4连接，氢气输入管通过三通分别与进料缓冲罐3的上部和取样管8连接。
利用本发明进行苯加氢制环己烯催化剂评价，评价结束后，可以利用高压反应釜1内物料自身的能量将反应体系中的氢气和有机相闪蒸出来，以便对高压反应釜1内的催化剂样品进行重复评价。闪蒸出来的氢气和有机气体进入冷却器5，经过冷却后进入气液分离罐6，氢气从气液分离罐6上部的排空管排空，冷凝下来的有机相从气液分离罐6下部的管道进入产品收集瓶7，为了实现对高压反应釜1内的反应体系取样，在高压反应釜1内设置的一根取样管8，取样管插入高压反应釜1的底部，取样时高压反应釜1内的反应物经过取样管8进入取样罐4，经由取样口采集后利用气相色谱进行分析。
本发明的评价装置，为了实现对高压反应釜的温度、压力和搅拌器的控制，装置中还可包括压力表、温度传感器、搅拌器转速传感器以及相应的控制系统；为了保证安全，装置中高压反应釜上还可设置安全阀。上述作为高压反应釜的常规配置，是本领域技术人员所熟知的。
本发明在评价苯加氢制环己烯催化剂的催化性能时，可以进行多次评价操作，然后以反应次数为横坐标，以每次反应过程中第20分钟时所取样品分析结果中的转化率和选择性为纵坐标进行作图，转化率和选择性均不随评价操作次数变化的区域中的数据即为催化剂稳定状态下苯加氢制环己烯催化剂的催化性能指标值；对催化剂样品进行反复评价操作直至催化剂失活，还可以获得催化剂的寿命参数。在进行反复评价操作过程中，为了实验精确，每一次取样过程中取出的少量催化剂可以在下一次评价操作进行前补加回反应釜。
实施例1
第1次评价苯加氢制环己烯催化剂的催化活性的操作过程如下：
高压反应釜清洗干净后，向高压反应釜1内加入苯加氢制环己烯催化剂、助剂及脱盐水，反应釜封闭严后，利用氢气置换出高压反应釜1内的空气，启动搅拌器，搅拌30min后，开始升温，当反应釜内温度升至150℃后，开始第1次投苯，加入进料罐2的苯原料经过进料缓冲罐3流进高压反应釜1内，开始反应计时，每隔5分钟从取样口取样一次，共取5个样品，取样过程中先利用釜内压力通过取样管8将少量样品压入取样罐4内，然后从取样口采集。利用气相色谱分析所取样品的组成。反应进行25分钟后结束，有机产品蒸气经过冷却器5冷却后，经过气液分离罐6进入产品收集瓶7，氢气经过气液分离罐6从气液分离罐6的上部设置的排空管排至安全处。当高压反应釜温度降至100℃后，有机产品全部从高压反应釜1内排干净，第1次评价操作结束。
第1次评价操作结束后，开始进行第2次评价操作。过程同第1次评价操作。经过多次评价操作至第20分钟时所取样品转化率和选择性恒定，即可获得催化剂稳定状态下的催化性能参数(见图1)；继续评价操作至第20分钟时所取样品转化率和选择性开始降低，即可获得催化剂的寿命参数(见图2)。

Claims (1)

1.一种苯加氢制环己烯催化剂评价装置，包括高压反应釜(1)，其特征是还包括进料罐(2)、进料缓冲罐(3)、取样罐(4)、冷却器(5)、气液分离罐(6)和产品收集瓶(7)，所述进料罐(2)通过管道依次与所述进料缓冲罐(3)和所述高压反应釜(1)连接，所述高压反应釜(1)通过管道依次与冷却器(5)、气液分离罐(6)和产品收集瓶(7)连接，所述进料缓冲罐(3)的上部设置有排空管，所述气液分离罐(6)的上部设置有排空管，所述产品收集瓶(7)的上部设置有排空管，所述高压反应釜(1)内设置有取样管(8)，所述取样管(8)与设置在所述高压反应釜(1)外部的所述取样罐(4)连接，氢气输入管通过三通分别与进料缓冲罐(3)的上部和所述取样管(8)连接。
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