CN104693359B - 跨临界反应系统加氢改性松脂与c9/c5石油树脂方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种跨临界反应系统加氢改性松脂与C9/C5石油树脂方法,包括以下步骤:(1)准备原料,以松脂、C9/C5石油树脂为原料,将其溶剂和催化剂混合,再加热溶解;(2)加氢反应,将步骤(1)制得的混合物放入加氢反应器内,并充入摩尔比为H2:CO2=1:1~20:1的混合气体,加氢反应温度为150℃~400℃,反应压力为3.0MPa~35.0MPa;(3)取出加氢反应器中反应后的混合气体,将气体通过膨胀机,膨胀机与透平压缩机连接,往透平压缩机内补充CO2和H2混合气体,再将混合气体通入加氢反应器内;(4)加氢‑脱硫反应1~10h后,经减压后物料从加氢反应器中放出即为共混加氢改性松脂与C9/C5石油树脂产品。采用本发明的方法提高了加氢‑脱硫反应速度和平衡转化率,实现加氢反应‑脱硫分离的耦合。
Description
技术领域
本发明涉及松脂深加工领域,特别涉及一种跨临界反应系统加氢改性松脂与C9/C5石油树脂方法及装置。
背景技术
C9/C5石油树脂是石油烃类高温裂解制备乙烯过程中的副产物-裂解汽油C9馏分经前处理、聚合、蒸馏形成的一种热塑性烃类树脂,软化点在60-160℃,具有增黏性、黏结性和易与其它树脂相溶的特点,且酸值低、耐水、耐乙醇和耐化学品,化学稳定性和热稳定性好,并能调节粘性,广泛应用于油漆、橡胶、油墨、热溶胶、胶黏带和胶黏剂行业。油漆中加入C9/C5石油树脂,可以增加油漆光泽度,提高油漆附着度、硬度、耐酸和耐碱性;橡胶中加入C9/C5石油树脂可以起到增粘,补强、软化的作用;胶黏剂中加入C9/C5石油树脂可以提高粘合剂的粘合力、耐酸性、耐碱性及耐水性;油墨中加入C9/C5石油树脂可以起到展色、快干和增亮的作用。
经过热聚合或催化聚合得到的C9/C5石油树脂都会存在一定量的双键不饱和化合物,颜色较深,软化度低,稳定性不好,在紫外线、氧或其他化学物质作用下易发生反应,使树脂热稳定性和氧化安定性变差,也会降低树脂与应用对象的相容性;特别是C9/C5石油树脂含有微量的有机硫,既易于使催化剂中毒又限制了其应用范围。
松脂,主要是松树域松类树干分泌出的树脂,含松香和松节油。天然松脂能够提高胶膜的拉伸强度,其原因是松脂中的树脂酸分子中含有强的羧基,能够增加C9/C5石油树脂分子间的内聚力,因而松脂与C9/C5石油树脂共混加氢改性,将获得优良的氢化松香-C9/C5石油树脂加氢改性产品,达到提高产品质量和降低生产成本,扩大改性树脂的应用领域和提高其使用价值。
通过松脂与C9/C5石油树脂共混加氢改性使树脂中的双键和部分苯环饱和,脱除树脂在聚合中残留的硫化物、卤化物等杂质,以达到改善树脂的光热稳定性,降低色度,提高软化点的效果。通过加氢改性后的C9/C5石油树脂具有更好的互溶性和色度,品质显著提高,增强了其应用的竞争力。因此,加快松脂与C9/C5石油树脂共混加氢改性产品的研究开发和工业化非常必要。
公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解,而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
发明内容
本发明的目的在于提供一种跨临界反应系统加氢改性松脂与C9/C5石油树脂方法,采用跨临界CO2反应系统使生成的副产物H2S不断地流出,从而有效消除反应过程中产生的副产物H2S的积累而引起的反馈抑制作用,提高加氢-脱硫反应速度和平衡转化率。
本发明的另一目的在于提供一种用于跨临界反应系统加氢改性松脂与C9/C5石油树脂的装置。
为实现上述目的,本发明提供了一种跨临界反应系统加氢改性松脂与C9/C5石油树脂方法,包括以下步骤:
(1)准备原料,以松脂、C9/C5石油树脂为原料,将其溶剂和催化剂混合,再加热溶解;
(2)加氢反应,将步骤(1)制得的混合物放入加氢反应器内,并充入摩尔比为H2:CO2=1:1~20:1的混合气体,加氢反应温度为150℃~400℃,反应压力为3.0MPa~35.0MPa;加氢反应产生副产物H2S,加氢反应器内的温度为150℃~400℃,反应压力为3.0MPa~35.0MPa,使通入的CO2气体处于超临界状态或亚临界状态;
(3)取出加氢反应器中反应后的混合气体,混合气体中含有H2、CO2、H2S和溶剂蒸汽;
(4)加氢-脱硫反应1~10h后,经减压后物料从加氢反应器中放出即为共混加氢改性松脂与C9/C5石油树脂产品。
优选地,上述技术方案中,所述步骤(3)混合气体中含有H2、CO2、H2S和溶剂蒸汽,从加氢反应器中取出混合气体的流量为0~12000m3/h,将气体通过膨胀机,膨胀机与透平压缩机连接,往透平压缩机内补充CO2和H2混合气体,再将混合气体通入加氢反应器内。气体流量为0时,没有气体流出。
优选地,上述技术方案中,所述步骤(2)中流出的气体经过膨胀机后,进入气液分离器进行分离,所得到的溶剂液体回流到加氢反应器内,剩下的气体为H2S、H2和CO2,将气体通入吸收塔中,经吸收塔吸收H2S气体后,剩余H2和CO2再通入透平压缩机。
优选地,上述技术方案中,所述步骤(1)中添加的松脂、C9/C5石油树脂与溶剂按质量比为1:1:1~10:10:1,所述催化剂的用量为松脂和C9/C5总质量的1~30%。
优选地,上述技术方案中,所述的溶剂为环己烷、乙基环己烷n-己烷、n-庚烷、矿物精油、200#溶剂油、氢化松节油中的一种或任意组合。
优选地,上述技术方案中,所述的催化剂为改性膨润土负载镍或钯。
优选地,上述技术方案中,所述气液分离器的温度为20~50℃,压力是0.0MPa~0.50MPa,液体的流出量为0~100m3/h,气体流量为0~10000m3/h。当液体流出量和气体流出量为0时,即没有液体或气体流出。
一种用于跨临界反应系统加氢改性松脂与C9/C5石油树脂的装置,包括:
加氢反应器,其包括:多个加热管,设于加氢反应器内部;以及气体分布器,其包括进气口和多个用于排气的喷头;膨胀机,其与所述加氢反应器连接;以及透平压缩机,其与所述膨胀机连接,并通过所述膨胀机驱动所述透平压缩机工作,所述透平压缩机的出气口与所述加氢反应器连接。
优选地,上述技术方案中,所述气体分布器呈“L”型,其底端为圆环管状,在该圆环管上均匀设有多个用于排气的喷头,所述喷头倾斜设置。
优选地,上述技术方案中,所述加热管为多个,呈平行均布在所述加氢反应器内部;所述气体分布器有多个,所述多个气体分布器相互连通,所述每个气体分布器设在所述加热管之间。
优选地,上述技术方案中,所述用于跨临界反应系统加氢改性松脂与C9/C5石油树脂的装置,还包括:溶解釜,其与所述加氢反应器连接,用于溶解生产所需的原料;气液分离器,其与所述膨胀机连接;溶剂泵,其与所述气液分离器连接,用于将分离出的液体溶剂送至所述加氢反应器内;以及吸收塔,其进气口与所述气液分离器连接,出气口与所述透平压缩机连接,用于去除H2S气体。
上述反应的机理如下:
往加氢反应器内不断加入CO2与H2混合气体,CO2与H2混合气体在加氢反应器内不断地循环和鼓泡流动,在高温高压条件下,CO2处于超临界或亚临界状态,强化了加氢反应器内物料的搅拌和热质传递,而且H2与CO2还产生“超空泡”效应,既可减省了加氢反应器(2)内的搅拌器安装又最大限度地减少了松脂与C9/C5石油树脂共混高黏性物料间的传递阻力和加氢双键的空间位阻,大大地提高了松脂与C9/C5石油树脂共混加氢-脱硫耦合的反应效果。
取出加氢反应器中反应后的气体,使得加氢生成的副产物H2S不断地离开加氢反应器,从而消除了副产物H2S积累而引起的反馈抑制作用,打破了松脂与C9/C5石油树脂共混加氢-脱硫的化学平衡,提高了加氢反应速率和平衡转化率。从加氢反应器中采取出的气相通过膨胀机,膨胀机与透平压缩机链接,由于加氢反应器内的CO2处于超临界或亚临界状态,当气相被采取出进入膨胀机后,CO2从超临界状态或亚临界状态跃迁为低温低压常态,从超/亚临界状态跃迁为低温低压常态即称为跨临界状态。由于从加氢反应器流出的气相含有H2、CO2、H2S和溶剂蒸汽,而加压循环气体仅为不凝气体H2和CO2,经膨胀机膨胀降压后,溶剂蒸汽冷凝为液态,CO2从超临界状态或亚临界状态跃迁为低温低压常态。溶剂蒸汽、CO2气体膨胀推动膨胀机做功,膨胀机与透平压缩机连接,膨胀机驱动压缩机工作。溶剂蒸汽冷凝为液态从气液分离器分离出来,而H2S被吸收塔脱除,因此循环的气体仅剩下H2和CO2,可见驱动膨胀机的气体流量大于透平压缩机加压循环气体的流量,亦即是说膨胀机做出的膨胀功大于透平压缩机所需的压缩功,系统所需增加的能量由加氢反应器内加氢放出的反应热和加热盘管供给热能以提高溶剂蒸汽流量。往透平压缩机内通入H2和CO2的混合气体,膨胀机直接推动透平压缩机加压H2和CO2循环回系统,然后再通入加氢反应器内。
与现有技术相比,本发明具有如下有益效果:
(1)C9/C5石油树脂中含有微量的有机硫,经催化加氢反应生成副产物H2S,所生成的副产物H2S既导致加氢催化剂中毒又抑制了进一步的脱硫反应。采用跨临界CO2反应系统使生成的副产物H2S不断地流出加氢反应器,从而消除了副产物H2S的积累而引起的反馈抑制作用,从而打破了加氢-脱硫反应化学平衡,使反应不断地朝着加氢-脱硫的方向进行,提高了加氢-脱硫反应速度和平衡转化率,实现加氢反应-脱硫分离的耦合。
(2)采用跨临界CO2膨胀-压缩自循环技术,使从加氢反应器流出的高压气相经膨胀机膨胀直接推动透平压缩机加压H2和CO2循环回系统,减少了热功转换过程;能量转换过程如下:热能转换为机械能,机械能转换为电能,电能转换为机械能的有效能损失,提高了热能转换的热功效率。
(3)超临界CO2和H2在加氢反应器中不断地鼓泡循环流动搅拌和产生“超空泡”效应,既减省了加氢反应器的搅拌机安装又最大限度地减少了高黏性松脂与C9/C5石油树脂共混物料间的传递阻力和空间位阻,大大地提高了加氢反应器的传热传质速度和加氢-脱硫反应效果。
(4)加氢反应器采用超/亚临界CO2及H2进行鼓泡搅拌,更有利于高压设备的制造、操作、维修和防漏.
附图说明
图1是根据本发明的松脂与C9/C5石油树脂共混加氢改性的工艺流程图。
图2是根据本发明加氢反应器的结构示意图。
图3是根据本发明加氢反应器中单个气体分布器的结构示意图。
图4是根据本发明加氢反应器中单个气体分布器的俯视图。
具体实施方式
下面结合附图,对本发明的具体实施方式进行详细描述,但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。
除非另有其它明确表示,否则在整个说明书和权利要求书中,术语“包括”或其变换如“包含”或“包括有”等等将被理解为包括所陈述的元件或组成部分,而并未排除其它元件或其它组成部分。
实施例1
如图1-4所示,用于跨临界反应系统加氢改性松脂与C9/C5石油树脂的装置,包括:溶解釜1、加氢反应器2、膨胀机3、气液分离器4、吸收塔5、透平压缩机6、溶剂泵7。
溶解釜1的出料口与所述加氢反应器2的进料口连接,溶解釜1用于溶解生产所需的原料。加氢反应器2,呈圆柱形,加氢反应器的上部设有进料口21、出气口22,底部设有出料口23,加氢反应器2包括加热管24,为加热盘管,其设于加氢反应器内部;气体分布器25,其包括进气口251和多个用于排气的喷头252;膨胀机3与所述加氢反应器2的出气口连接。透平压缩机6与所述膨胀机3连接,并通过所述膨胀机3驱动所述透平压缩机6工作,所述透平压缩机6的出气口与所述加氢反应器2连接。气液分离器4与所述膨胀机3连接,用于分离反应后产生的混合气体,分离出气体和液体。溶剂泵7与气液分离器4连接,用于将分离出的液体溶剂送至所述加氢反应器2内;吸收塔5的进气口与所述气液分离器4连接,出气口与所述透平压缩机6连接,用于去除需要去除的气体。
优选地,所述气体分布器25呈“L”型,其底端为圆环管状,在该圆环管上均匀设有多个用于排气的喷头252,所述喷头为“L”型,成同一方向倾斜设置。在呈环状的管上均布有多个排气喷头,使气体排放更为均匀,使得至于加氢反应器内的物料与气体充分接触,加快反应速率。呈倾斜设置的喷头喷出的气体往同一方向倾斜喷出气体,使气泡呈旋转状在加氢反应器2内运动,使得反应的物料与气体充分接触,加快反应速度。
优选地,所述加热管24为多个,呈平行均布在所述加氢反应器2内部;所述气体分布器25有多个,所述多个气体分布器25相互连通,所述每个气体分布器25的圆环管设在所述加热管24之间。
利用上述的装置作为反应装置,一种跨临界反应系统加氢改性松脂与C9/C5石油树脂方法,包括以下步骤:
(1)准备原料,以松脂、C9/C5石油树脂为原料,将其氢化松节油和改性膨润土负载镍混合,添加的松脂、C9/C5石油树脂与溶剂按质量比为1:1:1,所述改性膨润土负载镍的用量为松脂和C9/C5总质量的1%,放入溶解釜1中,加热溶解;
(2)加氢反应,将步骤(1)制得的混合物放入加氢反应器2内,随之将温度加热升温至150℃,并充入摩尔比为H2:CO2=10:1的混合气体至压力为7.0MPa,继续加热升温至250℃;
(3)维持加氢反应器2内的压力为7.0MPa,打开加氢反应器2上部的出气口22,使反应后的混合气体流出,混合气体的流量为0~10000m3/h(气体流量为0时,没有气体流出),并不断通过膨胀机3,经过膨胀机膨胀降压或节流降压后,经膨胀机膨胀降压为0~1.0MPa,降温为20℃~30℃。膨胀机3膨胀做功推动透平压缩机4加压,往透平压缩机4内补充CO2和H2混合气体,透平压缩机4加压CO2和H2混合气体,再将混合气体通入加氢反应器2内;或经节流膨胀后进入气液分离器4内,所述气液分离器的温度为20℃,压力为0.0MPa,气液分离器4分离出气体和液体,液体的流出量为0~10m3/h,气体流量为0~1000m3/h;当液体流出量和气体流出量为0时,即没有液体和气体流出。其中液体为溶剂等低沸物,分离出的溶剂液体经溶剂泵7作用,回流至加氢反应器2内;气体为C9/C5石油树脂含有的微量有机硫经加氢生成的副产物H2S以及循环的CO2与H2,该混合气体进入吸收塔5脱除H2S后,吸收塔5内放置有石灰水用于吸收H2S气体。剩余的CO2与H2和新补充的H2与CO2进入透平压缩机6加压后流回加氢反应器2;
(4)反应1~3h后,加氢反应器2加热升温至350℃,控制反应温度为345℃~355℃,反应压力为14.0MPa~15.0MPa,在此反应条件下反应5.0h。所得产品为氢化松香与C9/C5共混改性石油树脂,溴值为1.0。
实施例2
使用的反应装置与实施例1相同,一种跨临界反应系统加氢改性松脂与C9/C5石油树脂方法,包括以下步骤:
(1)准备原料,以松脂、C9/C5石油树脂为原料,将其氢化松节油和改性膨润土负载镍混合,添加的松脂、C9/C5石油树脂与溶剂按质量比为1:3:1,所述改性膨润土负载镍的用量为松脂和C9/C5总质量的10%,放入溶解釜1中,加热溶解;
(2)加氢反应,将步骤(1)制得的混合物放入加氢反应器2内,随之将温度加热升温至150℃,并充入摩尔比为H2:CO2=1:1的混合气体至压力为10.0MPa,继续加热升温至250℃;
(3)维持加氢反应器2内的压力为10.0MPa,打开加氢反应器2上部的出气口22,使反应后的混合气体流出,混合气体的流量为10000m3/h,并不断通过膨胀机3,经过膨胀机膨胀降压或节流降压后,压力为0~0.5MPa,温度降到40~50℃。膨胀机3膨胀做功推动透平压缩机4加压,往透平压缩机4内补充CO2和H2混合气体,透平压缩机4加压CO2和H2混合气体,再将混合气体通入加氢反应器2内;或经节流膨胀后进入气液分离器4内,所述气液分离器的温度为20~30℃,压力是0.0MPa~0.50MPa,气液分离器4分离出气体和液体,液体的流出量为0~20m3/h,气体流量为0~2000m3/h,当液体流出量和气体流出量为0时,即没有液体和气体流出。其中液体为溶剂等低沸物,分离出的溶剂液体经溶剂泵7作用,回流至加氢反应器2内;气体为C9/C5石油树脂含有的微量有机硫经加氢生成的副产物H2S以及循环的CO2与H2,该混合气体进入吸收塔5脱除H2S后,吸收塔5内放置有石灰水用于吸收H2S气体。剩余的CO2与H2和新补充的H2与CO2进入透平压缩机6加压后流回加氢反应器2;
(4)反应1.5h后,加氢反应器2加热升温至250℃,控制反应温度为250℃~255℃,反应压力为7.0MPa~8.0MPa,在此反应条件下反应5.0h。所得产品为氢化松香与C9/C5共混改性石油树脂,溴值为4.0。
实施例3
使用的反应装置与实施例1相同,一种跨临界反应系统加氢改性松脂与C9/C5石油树脂方法,包括以下步骤:
(1)准备原料,以松脂、C9/C5石油树脂为原料,将其氢化松节油和改性膨润土负载镍混合,添加的松脂、C9/C5石油树脂与溶剂按质量比为10:10:1,所述改性膨润土负载镍的用量为松脂和C9/C5总质量的30%,放入溶解釜1中,加热溶解;
(2)加氢反应,将步骤(1)制得的混合物放入加氢反应器2内,随之将温度加热升温至150℃,并充入摩尔比为H2:CO2=20:1的混合气体至压力为7.0MPa,继续加热升温至250℃;
(3)维持加氢反应器2内的压力为7.0MPa,打开加氢反应器2上部的出气口22,使反应后的混合气体流出,混合气体的流量为10000~12000m3/h,并不断通过膨胀机3,经过膨胀机膨胀降压或节流降压后,压力为1~3.0MPa,温度降到140~150℃。膨胀机3膨胀做功推动透平压缩机4加压,往透平压缩机4内补充CO2和H2混合气体,透平压缩机4加压CO2和H2混合气体,再将混合气体通入加氢反应器2内;或经节流膨胀后进入气液分离器4内,所述气液分离器的温度为40~50℃,压力是0.50MPa,气液分离器4分离出气体和液体,液体的流出量为90~100m3/h,气体流量为9000~10000m3/h,当液体流出量和气体流出量为0时,即没有液体和气体流出。其中液体为溶剂等低沸物,分离出的溶剂液体经溶剂泵7作用,回流至加氢反应器2内;气体为C9/C5石油树脂含有的微量有机硫经加氢生成的副产物H2S以及循环的CO2与H2,该混合气体进入吸收塔5脱除H2S后,吸收塔5内放置有石灰水用于吸收H2S气体。剩余的CO2与H2和新补充的H2与CO2进入透平压缩机6加压后流回加氢反应器2;
(4)反应1.5h后,加氢反应器2加热升温至300℃,控制反应温度为300℃~310℃,反应压力为14.0MPa~15.0MPa,在此反应条件下反应7.0h。所得产品为氢化松香与C9/C5共混改性石油树脂,溴值为<1.0。
实施例4
使用的反应装置与实施例1相同,一种跨临界反应系统加氢改性松脂与C9/C5石油树脂方法,包括以下步骤:
(1)准备原料,以松脂、C9/C5石油树脂为原料,将其氢化松节油和改性膨润土负载镍混合,添加的松脂、C9/C5石油树脂与溶剂按质量比为5:5:1,所述改性膨润土负载镍的用量为松脂和C9/C5总质量的10%,放入溶解釜1中,加热溶解;
(2)加氢反应,将步骤(1)制得的混合物放入加氢反应器2内,随之将温度加热升温至150℃,并充入摩尔比为H2:CO2=10:1的混合气体至压力为7.0MPa,继续加热升温至250℃;
(3)维持加氢反应器2内的压力为7.0MPa,打开加氢反应器2上部的出气口22,使反应后的混合气体流出,混合气体的流量为10000m3/h,并不断通过膨胀机3,经过膨胀机膨胀降压或节流降压后,压力为0~1MPa,温度降到60~70℃。膨胀机3膨胀做功推动透平压缩机4加压,往透平压缩机4内补充CO2和H2混合气体,透平压缩机4加压CO2和H2混合气体,再将混合气体通入加氢反应器2内;或经节流膨胀后进入气液分离器4内,所述气液分离器的温度为30~40℃,压力是0.0MPa~0.30MPa,气液分离器4分离出气体和液体,液体的流出量为0~20m3/h,气体流量为0~3000m3/h,当液体流出量和气体流出量为0时,即没有液体和气体流出。其中液体为溶剂等低沸物,分离出的溶剂液体经溶剂泵7作用,回流至加氢反应器2内;气体为C9/C5石油树脂含有的微量有机硫经加氢生成的副产物H2S以及循环的CO2与H2,该混合气体进入吸收塔5脱除H2S后,吸收塔5内放置有石灰水用于吸收H2S气体。剩余的CO2与H2和新补充的H2与CO2进入透平压缩机6加压后流回加氢反应器2;
(4)反应1.5h后,加氢反应器2加热升温至350℃,控制反应温度为345℃~355℃,反应压力为14.0MPa~15.0MPa,在此反应条件下反应3.0h。所得产品为氢化松香与C9/C5共混改性石油树脂,溴值为<1.0。
实施例5
使用的反应装置与实施例1相同,一种跨临界反应系统加氢改性松脂与C9/C5石油树脂方法,包括以下步骤:
(1)准备原料,以松脂、C9/C5石油树脂为原料,将其氢化松节油和改性膨润土负载镍混合,添加的松脂、C9/C5石油树脂与溶剂按质量比为5:10:1,所述改性膨润土负载镍的用量为松脂和C9/C5总质量的20%,放入溶解釜1中,加热溶解;
(2)加氢反应,将步骤(1)制得的混合物放入加氢反应器2内,随之将温度加热升温至150℃,并充入摩尔比为H2:CO2=8:1的混合气体至压力为8.0MPa,继续加热升温至250℃;
(3)维持加氢反应器2内的压力为8.0MPa,打开加氢反应器2上部的出气口22,使反应后的混合气体流出,混合气体的流量为10000m3/h,并不断通过膨胀机3,经过膨胀机膨胀降压或节流降压后,压力为0~1.0MPa,温度降到60~70℃。膨胀机3膨胀做功推动透平压缩机4加压,往透平压缩机4内补充CO2和H2混合气体,透平压缩机4加压CO2和H2混合气体,再将混合气体通入加氢反应器2内;或经节流膨胀后进入气液分离器4内,所述气液分离器的温度为30~40℃,压力是0.0MPa~0.10MPa,气液分离器4分离出气体和液体,液体的流出量为0~10m3/h,气体流量为0~5000m3/h,当液体流出量和气体流出量为0时,即没有液体和气体流出。其中液体为溶剂等低沸物,分离出的溶剂液体经溶剂泵7作用,回流至加氢反应器2内;气体为C9/C5石油树脂含有的微量有机硫经加氢生成的副产物H2S以及循环的CO2与H2,该混合气体进入吸收塔5脱除H2S后,吸收塔5内放置有石灰水用于吸收H2S气体。剩余的CO2与H2和新补充的H2与CO2进入透平压缩机6加压后流回加氢反应器2;
(4)反应1.5h后,加氢反应器2加热升温至270℃,控制反应温度为270℃~280℃,反应压力为9.0MPa~10.0MPa,在此反应条件下反应9.0h。所得产品为氢化松香与C9/C5共混改性石油树脂,溴值为<1.0。
实施例6
使用的反应装置与实施例1相同,一种跨临界反应系统加氢改性松脂与C9/C5石油树脂方法,包括以下步骤:
(1)准备原料,以松脂、C9/C5石油树脂为原料,将其氢化松节油和改性膨润土负载镍混合,添加的松脂、C9/C5石油树脂与溶剂按质量比为1:6:1,所述改性膨润土负载镍的用量为松脂和C9/C5总质量的15%,放入溶解釜1中,加热溶解;
(2)加氢反应,将步骤(1)制得的混合物放入加氢反应器2内,随之将温度加热升温至150℃,并充入摩尔比为H2:CO2=13:1的混合气体至压力为8.0MPa,继续加热升温至250℃;
(3)维持加氢反应器2内的压力为8.0MPa,打开加氢反应器2上部的出气口22,使反应后的混合气体流出,混合气体的流量为10000m3/h,并不断通过膨胀机3,经过膨胀机膨胀降压或节流降压后,压力为0~0.5MPa,温度降到50~60℃。膨胀机3膨胀做功推动透平压缩机4加压,往透平压缩机4内补充CO2和H2混合气体,透平压缩机4加压CO2和H2混合气体,再将混合气体通入加氢反应器2内;或经节流膨胀后进入气液分离器4内,所述气液分离器的温度为30~40℃,压力是0.0MPa~0.10MPa,气液分离器4分离出气体和液体,液体的流出量为0~20m3/h,气体流量为0~1000m3/h,当液体流出量和气体流出量为0时,即没有液体和气体流出。其中液体为溶剂等低沸物,分离出的溶剂液体经溶剂泵7作用,回流至加氢反应器2内;气体为C9/C5石油树脂含有的微量有机硫经加氢生成的副产物H2S以及循环的CO2与H2,该混合气体进入吸收塔5脱除H2S后,吸收塔5内放置有石灰水用于吸收H2S气体。剩余的CO2与H2和新补充的H2与CO2进入透平压缩机6加压后流回加氢反应器2;
(4)反应1.5h后,加氢反应器2加热升温至350℃,控制反应温度为300℃~305℃,反应压力为23.0MPa~25.0MPa,在此反应条件下反应5.0h。所得产品为氢化松香与C9/C5共混改性石油树脂,溴值为<1.0。
实施例7
使用的反应装置与实施例1相同,一种跨临界反应系统加氢改性松脂与C9/C5石油树脂方法,包括以下步骤:
(1)准备原料,以松脂、C9/C5石油树脂为原料,将其氢化松节油和改性膨润土负载镍混合,添加的松脂、C9/C5石油树脂与溶剂按质量比为1:3:1,所述改性膨润土负载镍的用量为松脂和C9/C5总质量的20%,放入溶解釜1中,加热溶解;
(2)加氢反应,将步骤(1)制得的混合物放入加氢反应器2内,随之将温度加热升温至150℃,并充入摩尔比为H2:CO2=7:1的混合气体至压力为7.0MPa,继续加热升温至250℃;
(3)维持加氢反应器2内的压力为7.0MPa,打开加氢反应器2上部的出气口22,使反应后的混合气体流出,混合气体的流量为10000m3/h,并不断通过膨胀机3,经过膨胀机膨胀降压或节流降压后,压力为0~1.0MPa,温度降到50~60℃。膨胀机3膨胀做功推动透平压缩机4加压,往透平压缩机4内补充CO2和H2混合气体,透平压缩机4加压CO2和H2混合气体,再将混合气体通入加氢反应器2内;或经节流膨胀后进入气液分离器4内,所述气液分离器的温度为30~40℃,压力是0.1MPa~0.20MPa,气液分离器4分离出气体和液体,液体的流出量为10~40m3/h,气体流量为1000~4000m3/h。其中液体为溶剂等低沸物,分离出的溶剂液体经溶剂泵7作用,回流至加氢反应器2内;气体为C9/C5石油树脂含有的微量有机硫经加氢生成的副产物H2S以及循环的CO2与H2,该混合气体进入吸收塔5脱除H2S后,吸收塔5内放置有石灰水用于吸收H2S气体。剩余的CO2与H2和新补充的H2与CO2进入透平压缩机6加压后流回加氢反应器2;
(4)反应1h后,加氢反应器2加热升温至350℃,控制反应温度为350℃~360℃,反应压力为14.0MPa~15.0MPa,在此反应条件下反应5.0h。所得产品为氢化松香与C9/C5共混改性石油树脂,溴值为<1.0。
实施例8
使用的反应装置与实施例1相同,一种跨临界反应系统加氢改性松脂与C9/C5石油树脂方法,包括以下步骤:
(1)准备原料,以松脂、C9/C5石油树脂为原料,将其氢化松节油和改性膨润土负载镍混合,添加的松脂、C9/C5石油树脂与溶剂按质量比为1:4:1,所述改性膨润土负载镍的用量为松脂和C9/C5总质量的15%,放入溶解釜1中,加热溶解;
(2)加氢反应,将步骤(1)制得的混合物放入加氢反应器2内,随之将温度加热升温至150℃,并充入摩尔比为H2:CO2=6:1的混合气体至压力为5.0MPa,继续加热升温至250℃;
(3)维持加氢反应器2内的压力为5.0MPa,打开加氢反应器2上部的出气口22,使反应后的混合气体流出,混合气体的流量为10000m3/h,并不断通过膨胀机3,经过膨胀机膨胀降压或节流降压后,压力为0~0.5MPa,温度降到40~50℃。膨胀机3膨胀做功推动透平压缩机4加压,往透平压缩机4内补充CO2和H2混合气体,透平压缩机4加压CO2和H2混合气体,再将混合气体通入加氢反应器2内;或经节流膨胀后进入气液分离器4内,所述气液分离器的温度为20~30℃,压力是0.0MPa~0.10MPa,气液分离器4分离出气体和液体,液体的流出量为0~10m3/h,气体流量为0~4000m3/h,当液体流出量和气体流出量为0时,即没有液体和气体流出。其中液体为溶剂等低沸物,分离出的溶剂液体经溶剂泵7作用,回流至加氢反应器2内;气体为C9/C5石油树脂含有的微量有机硫经加氢生成的副产物H2S以及循环的CO2与H2,该混合气体进入吸收塔5脱除H2S后,吸收塔5内放置有石灰水用于吸收H2S气体。剩余的CO2与H2和新补充的H2与CO2进入透平压缩机6加压后流回加氢反应器2;
(4)反应1.5h后,加氢反应器2加热升温至280℃,控制反应温度为280℃~290℃,反应压力为10.0MPa~11.0MPa,在此反应条件下反应3.0h。所得产品为氢化松香与C9/C5共混改性石油树脂,溴值为2.0。
实施例9
使用的反应装置与实施例1相同,一种跨临界反应系统加氢改性松脂与C9/C5石油树脂方法,包括以下步骤:
(1)准备原料,以松脂、C9/C5石油树脂为原料,将其氢化松节油和改性膨润土负载镍混合,添加的松脂、C9/C5石油树脂与溶剂按质量比为1:2:1,所述改性膨润土负载镍的用量为松脂和C9/C5总质量的20%,放入溶解釜1中,加热溶解;
(2)加氢反应,将步骤(1)制得的混合物放入加氢反应器2内,随之将温度加热升温至150℃,并充入摩尔比为H2:CO2=6:1的混合气体至压力为5.0MPa,继续加热升温至250℃;
(3)维持加氢反应器2内的压力为5.0MPa,打开加氢反应器2上部的出气口22,使反应后的混合气体流出,混合气体的流量为10000m3/h,并不断通过膨胀机3,经过膨胀机膨胀降压或节流降压后,压力为0~0.5MPa,温度降到60~70℃。膨胀机3膨胀做功推动透平压缩机4加压,往透平压缩机4内补充CO2和H2混合气体,透平压缩机4加压CO2和H2混合气体,再将混合气体通入加氢反应器2内;或经节流膨胀后进入气液分离器4内,所述气液分离器的温度为30~40℃,压力是0.0MPa~0.10MPa,气液分离器4分离出气体和液体,液体的流出量为0~20m3/h,气体流量为0~6000m3/h,(当液体流出量和气体流出量为0时,即没有液体和气体流出。其中液体为溶剂等低沸物,分离出的溶剂液体经溶剂泵7作用,回流至加氢反应器2内;气体为C9/C5石油树脂含有的微量有机硫经加氢生成的副产物H2S以及循环的CO2与H2,该混合气体进入吸收塔5脱除H2S后,吸收塔5内放置有石灰水用于吸收H2S气体。剩余的CO2与H2和新补充的H2与CO2进入透平压缩机6加压后流回加氢反应器2;
(4)反应3h后,加氢反应器2加热升温至250℃,控制反应温度为250℃~260℃,反应压力为16.0MPa~17.0MPa,在此反应条件下反应10.0h。所得产品为氢化松香与C9/C5共混改性石油树脂,溴值为1.0。
实施例10
使用的反应装置与实施例1相同,一种跨临界反应系统加氢改性松脂与C9/C5石油树脂方法,包括以下步骤:
(1)准备原料,以松脂、C9/C5石油树脂为原料,将其氢化松节油和改性膨润土负载镍混合,添加的松脂、C9/C5石油树脂与溶剂按质量比为2:1:1,所述改性膨润土负载镍的用量为松脂和C9/C5总质量的20%,放入溶解釜1中,加热溶解;
(2)加氢反应,将步骤(1)制得的混合物放入加氢反应器2内,随之将温度加热升温至150℃,并充入摩尔比为H2:CO2=10:1的混合气体至压力为9.0MPa,继续加热升温至250℃;
(3)维持加氢反应器2内的压力为9.0MPa,打开加氢反应器2上部的出气口22,使反应后的混合气体流出,混合气体的流量为10000m3/h,并不断通过膨胀机3,经过膨胀机膨胀降压或节流降压后,压力为1~2MPa,温度降到70~80℃。膨胀机3膨胀做功推动透平压缩机4加压,往透平压缩机4内补充CO2和H2混合气体,透平压缩机4加压CO2和H2混合气体,再将混合气体通入加氢反应器2内;或经节流膨胀后进入气液分离器4内,所述气液分离器的温度为30~40℃,压力是0.10MPa~0.20MPa,气液分离器4分离出气体和液体,液体的流出量为0~30m3/h,气体流量为0~2000m3/h,当液体流出量和气体流出量为0时,即没有液体和气体流出。其中液体为溶剂等低沸物,分离出的溶剂液体经溶剂泵7作用,回流至加氢反应器2内;气体为C9/C5石油树脂含有的微量有机硫经加氢生成的副产物H2S以及循环的CO2与H2,该混合气体进入吸收塔5脱除H2S后,吸收塔5内放置有石灰水用于吸收H2S气体。剩余的CO2与H2和新补充的H2与CO2进入透平压缩机6加压后流回加氢反应器2;
(4)反应10h后,加氢反应器2加热升温至280℃,控制反应温度为280℃~290℃,反应压力为10.0MPa~11.0MPa,在此反应条件下反应6.0h。所得产品为氢化松香与C9/C5共混改性石油树脂,溴值为<1.0。
实施例11
使用的反应装置与实施例1相同,一种跨临界反应系统加氢改性松脂与C9/C5石油树脂方法,包括以下步骤:
(1)准备原料,以松脂、C9/C5石油树脂为原料,将其氢化松节油和改性膨润土负载镍混合,添加的松脂、C9/C5石油树脂与溶剂按质量比为2:5:1,所述改性膨润土负载镍的用量为松脂和C9/C5总质量的20%,放入溶解釜1中,加热溶解;
(2)加氢反应,将步骤(1)制得的混合物放入加氢反应器2内,随之将温度加热升温至150℃,并充入摩尔比为H2:CO2=6:1的混合气体至压力为6.0MPa,继续加热升温至250℃;
(3)维持加氢反应器2内的压力为6.0MPa,打开加氢反应器2上部的出气口22,使反应后的混合气体流出,混合气体的流量为10000m3/h,并不断通过膨胀机3,经过膨胀机膨胀降压或节流降压后,压力为0~0.5MPa,温度降到90~100℃。膨胀机3膨胀做功推动透平压缩机4加压,往透平压缩机4内补充CO2和H2混合气体,透平压缩机4加压CO2和H2混合气体,再将混合气体通入加氢反应器2内;或经节流膨胀后进入气液分离器4内,所述气液分离器的温度为30~40℃,压力是0.0MPa~0.20MPa,气液分离器4分离出气体和液体,液体的流出量为0~20m3/h,气体流量为0~2000m3/h,当液体流出量和气体流出量为0时,即没有液体和气体流出。其中液体为溶剂等低沸物,分离出的溶剂液体经溶剂泵7作用,回流至加氢反应器2内;气体为C9/C5石油树脂含有的微量有机硫经加氢生成的副产物H2S以及循环的CO2与H2,该混合气体进入吸收塔5脱除H2S后,吸收塔5内放置有石灰水用于吸收H2S气体。剩余的CO2与H2和新补充的H2与CO2进入透平压缩机6加压后流回加氢反应器2;
(4)反应3h后,加氢反应器2加热升温至330℃,控制反应温度为330℃~340℃,反应压力为10.0MPa~11.0MPa,在此反应条件下反应1.0h。所得产品为氢化松香与C9/C5共混改性石油树脂,溴值为3.0。
实施例12
使用的反应装置与实施例1相同,一种跨临界反应系统加氢改性松脂与C9/C5石油树脂方法,包括以下步骤:
(1)准备原料,以松脂、C9/C5石油树脂为原料,将其氢化松节油和改性膨润土负载镍混合,添加的松脂、C9/C5石油树脂与溶剂按质量比为5:1:1,所述改性膨润土负载镍的用量为松脂和C9/C5总质量的15%,放入溶解釜1中,加热溶解;
(2)加氢反应,将步骤(1)制得的混合物放入加氢反应器2内,随之将温度加热升温至150℃,并充入摩尔比为H2:CO2=6:1的混合气体至压力为5.0MPa,继续加热升温至250℃;
(3)维持加氢反应器2内的压力为5.0MPa,打开加氢反应器2上部的出气口22,使反应后的混合气体流出,混合气体的流量为10000m3/h,并不断通过膨胀机3,经过膨胀机膨胀降压或节流降压后,压力为0~3.0MPa,温度降到50~60℃。膨胀机3膨胀做功推动透平压缩机4加压,往透平压缩机4内补充CO2和H2混合气体,透平压缩机4加压CO2和H2混合气体,再将混合气体通入加氢反应器2内;或经节流膨胀后进入气液分离器4内,所述气液分离器的温度为20~30℃,压力是0.0MPa~0.10MPa,气液分离器4分离出气体和液体,液体的流出量为50~90m3/h,气体流量为500~1000m3/h,当液体流出量和气体流出量为0时,即没有液体和气体流出。其中液体为溶剂等低沸物,分离出的溶剂液体经溶剂泵7作用,回流至加氢反应器2内;气体为C9/C5石油树脂含有的微量有机硫经加氢生成的副产物H2S以及循环的CO2与H2,该混合气体进入吸收塔5脱除H2S后,吸收塔5内放置有石灰水用于吸收H2S气体。剩余的CO2与H2和新补充的H2与CO2进入透平压缩机6加压后流回加氢反应器2;
(4)反应3h后,加氢反应器2加热升温至370℃,控制反应温度为370℃~380℃,反应压力为10.0MPa~11.0MPa,在此反应条件下反应3.0h。所得产品为氢化松香与C9/C5共混改性石油树脂,溴值为<1.0。
前述对本发明的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述并非想将本发明限定为所公开的精确形式,并且很显然,根据上述教导,可以进行很多改变和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本发明的特定原理及其实际应用,从而使得本领域的技术人员能够实现并利用本发明的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。本发明的范围意在由权利要求书及其等同形式所限定。
Claims (10)
1.一种跨临界反应系统加氢改性松脂与C9/C5石油树脂的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
(1)准备原料,以松脂、C9/C5石油树脂为原料,将其溶剂和催化剂混合,再加热溶解;
(2)加氢反应,将步骤(1)制得的混合物放入加氢反应器内,并充入摩尔比为H2:CO2=1:1~20:1的混合气体,加氢反应温度为150℃~400℃,反应压力为3.0MPa~35.0MPa;
(3)取出加氢反应器中反应后的混合气体;
(4)加氢-脱硫反应1~10h后,经减压后物料从加氢反应器中放出即为共混加氢改性松脂与C9/C5石油树脂产品。
2.根据权利要求1所述的跨临界反应系统加氢改性松脂与C9/C5石油树脂的制备方法,其特征在于,所述步骤(3)的混合气体中含有H2、CO2、H2S和溶剂蒸汽,从加氢反应器中取出混合气体的流量为0~12000m3/h,将气体通过膨胀机,膨胀机与透平压缩机连接,往透平压缩机内补充CO2和H2混合气体,再将混合气体通入加氢反应器内。
3.根据权利要求2所述的跨临界反应系统加氢改性松脂与C9/C5石油树脂的制备方法,其特征在于,所述步骤(2)中流出的气体经过膨胀机后,进入气液分离器进行分离,所得到的溶剂液体回流到加氢反应器内,剩下的气体为H2S、H2和CO2,将气体通入吸收塔中,经吸收塔吸收H2S气体后,剩余H2和CO2再通入透平压缩机。
4.根据权利要求1所述的跨临界反应系统加氢改性松脂与C9/C5石油树脂的制备方法,其特征在于,所述步骤(1)中添加的松脂、C9/C5石油树脂与溶剂按质量比为1:1:1~10:10:1,所述催化剂的用量为松脂和C9/C5总质量的1~30%。
5.根据权利要求1所述的跨临界反应系统加氢改性松脂与C9/C5石油树脂的制备方法,其特征在于,所述的溶剂为环己烷、乙基环己烷、n-己烷、n-庚烷、矿物精油、200#溶剂油、氢化松节油中的一种或任意组合。
6.根据权利要求1所述的跨临界反应系统加氢改性松脂与C9/C5石油树脂的制备方法,其特征在于,所述的催化剂为改性膨润土负载镍或钯。
7.根据权利要求3所述的跨临界反应系统加氢改性松脂与C9/C5石油树脂的制备方法,其特征在于,所述气液分离器的温度为20~50℃,压力是0.0MPa~0.50MPa,液体的流出量为0~100m3/h,气体流量为0~10000m3/h。
8.一种用于制备权利要求1所述的跨临界反应系统加氢改性松脂与C9/C5石油树脂的装置,其特征在于,包括:
加氢反应器,其包括:多个加热管,设于加氢反应器内部;以及气体分布器,其包括进气口和多个用于排气的喷头;
膨胀机,其与所述加氢反应器连接;
以及透平压缩机,其与所述膨胀机连接,并通过所述膨胀机驱动所述透平压缩机工作,所述透平压缩机的出气口与所述加氢反应器连接。
9.根据权利要求8所述用于制备跨临界反应系统加氢改性松脂与C9/C5石油树脂的装置,其特征在于,所述气体分布器呈“L”型,其底端为圆环管状,在该圆环管上均匀设有多个用于排气的喷头,所述喷头倾斜设置;
所述加热管为多个,呈平行均布在所述加氢反应器内部;所述气体分布器有多个,所述多个气体分布器相互连通,所述每个气体分布器设在所述加热管之间。
10.根据权利要求8所述用于制备跨临界反应系统加氢改性松脂与C9/C5石油树脂的装置,其特征在于,所述用于跨临界反应系统加氢改性松脂与C9/C5石油树脂的装置,还包括:
溶解釜,其与所述加氢反应器连接,用于溶解生产所需的原料;
气液分离器,其与所述膨胀机连接;
溶剂泵,其与所述气液分离器连接,用于将分离出的液体溶剂送至所述加氢反应器内;
以及吸收塔,其进气口与所述气液分离器连接,出气口与所述透平压缩机连接,用于去除H2S气体。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |