CN110204412B - 一种固定床催化加氢的预处理装置及处理工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种固定床催化加氢的预处理装置及处理方法，氢气管道与氢气预热器顶部连接，蒸汽管道与氢气预热器上部连接；氢气预热器底部与降膜蒸汽器连接，降膜蒸汽器与加氢反应器连接，加氢反应器连接至回收系统。所述的有机物料管道与降膜蒸汽器上部连接；导热油系统经管道连接至降膜蒸汽器壳程下部，降膜蒸汽器壳层上部经管道连接至加氢反应器。所述的降膜蒸汽器内设置有多根列管，所述的列管伸出挡板以上，且超过有机物料进口。本装置能够大幅提升加氢反应转化率，大幅提升产能，降低成本，同时催化剂的使用周期也有很大提高，进一步降低成本。
Description
技术领域
本发明涉及一种固定床催化加氢的预处理装置及工艺，具体涉及一种苯环类有机物与氢气气液双相进料，在固定床催化加氢反应器内进行加氢反应的预处理装置及工艺。
背景技术
目前，我国各类加氢装置日益增加，加氢技术得以飞速提高，加氢工艺技术水平的高低，主要取决于催化剂性能的先进性，而催化剂性能的充分发挥，则在很大程度上取决于反应器内部结构的先进性和合理性。
目前我国加氢反应器以固定床加氢反应器为主，典型的固定床加氢反应器内构件主要包括以下几个部分：入口扩散器、分配盘及气液分配器、催化剂支撑盘、出口收集器等。
在一定温度压力条件下借助催化剂的作用完成加氢反应。 经入口扩散器初步分配及床层分配器的进一步分配, 原料与氢按一定比例混合后, 在目前广泛采用的气液双相进料、固定床催化加氢反应器中,
然而，在实际工业生产中，因固定床反应器体积较大，气液分配器结构复杂、加工难度大、占用空间大、分配性能有限及在安装过程中无法保证分配器在反应器内部完全水平，导致反应器分布不均，偏流或中心集流现象带来的局部分配性较差的问题难以得到解决。
因加氢过程为放热反应，液体在催化剂床层中分布较多的区域，会导致催化剂润湿效果好的部位反应程度剧烈，生成热量较多；催化剂区域温度越高，反应速率越快，两者效果叠加会形成过热点，使这部分催化剂性能过早失活，损害催化剂的性能，甚至会导致催化剂部分区域的结焦、板结，其下方催化剂失去作用，从而大大降低催化剂的使用寿命与装置的开工周期。为了提高产能，不得不频繁更换催化剂来提高加氢转化率。
发明内容
针对上述问题，本发明通过氢气预热器和降膜蒸发器对原料氢气和苯环类有机物进行预处理，使得原料在进入反应器之前能够形成混合气体，充分接触进入催化剂床层，避免了气液混合不均及在催化剂床层分布不均的问题，能够大幅提高加氢转化率。
本发明提供一种催化加氢的预处理装置，氢气管道与氢气预热器顶部连接，蒸汽管道与氢气预热器上部连接；氢气预热器底部与降膜蒸汽器连接，降膜蒸汽器与加氢反应器连接，加氢反应器连接至回收系统。
所述的有机物料管道与降膜蒸汽器上部连接；导热油系统经管道连接至降膜蒸汽器壳程下部，降膜蒸汽器壳层上部经管道连接至加氢反应器。
所述的降膜蒸汽器内设置有多根列管，所述的列管伸出挡板以上，且超过有机物料进口。
所述的列管伸出段管口保持水平，且伸出长度一致。
苯环类有机物的加氢制环己烷有机物预处理工艺方法，其步骤为：
1、管道氢气经氢气预热器1加热，氢气预热器为列管式换热器，采用低压蒸汽加热，蒸汽压力为0.4-0.8MPa，温度控制在50-150℃。
2、含苯环类有机物经泵输送至降膜蒸发器2内，从上部管口进入，在降膜蒸发器内形成薄膜状液体，在导热油加热条件下，不断蒸发形成饱和蒸汽；降膜蒸发器内导热油温度控制在50-250℃。
3、氢气经预热后进入降膜蒸发器2，从底部进入，与苯环类有机物的饱和蒸汽充分混合后进入加氢反应器内，在催化剂作用下进行加氢反应。
4、导热油系统先进入降膜蒸发器2对原料进行加热，然后再进入加氢反应器3内，苯环加氢为放热反应，整个工序导热油能耗不高。
5、降膜蒸发器的结构形式见附图，所有伸出段管口必须保持水平，伸出长度一致，且超过有机物料进口。同时设备安装必须水平，以免造成偏流，影响苯环类有机物料蒸发
6、降膜蒸发器管程材质：DN25无缝管（316L），压力等级为0.4-0.5MPa，设计温度200℃，壳程材质：碳钢，压力等级为0.5-0.6MPa，设计温度200℃。
降膜式蒸发器是当前很多行业应用的一种蒸发设备，具有传热系数高，传热温差损失少、压降小等优点，然而蒸发器中分布器的设计是最关键的环节，直接关系到液体能否成膜。
本装置通过对降膜蒸发器的进行改造，分布器取消，将加热管上部延伸，保证上部齐平，通过原料进入后溢流的方式使得苯环类有机物得以均匀分布进入换热管内，从而沿着内壁形成薄膜，导热油走降膜蒸发器的壳程，与薄膜状苯环类有机物进行热交换，使其达到沸点，氢气通过氢气预热器升温后从下部进入降膜蒸发器内，与苯环类有机物蒸汽充分混合后进入加氢反应器内反应。
本工艺和装置能够使苯环类有机物在此工艺条件下不断汽化，形成饱和蒸汽，而饱和蒸汽由氢气混合后带走进入加氢反应器内反应，通过充分混合，能够使得催化剂的利用率达到最大化，无需考虑分布器和喷头导致液相分布不均的问题，从而提高转化率。达到提升产能，降低生产成本的效果。
我公司生产邻甲基环己醇，用邻甲酚和氢气作为原料，在未上加氢预处理工艺和装置前，加氢转化率维持在40-60%，需提高反应温度和不断更换催化剂，保障加氢转化率维持不下降，而此时产量只有40吨/月，成本居高不下，经加氢预处理工艺和装置之后，加氢转化率能在90%维持半年时间，此时产量直接提升至80吨/月，产量提高一倍，生产成本更是大幅下降。
附图说明
图1为催化加氢的预处理装置结构图。
图2为降膜蒸汽器结构图。
以上附图中，1.氢气预热器，2.降膜蒸汽器，3.加氢反应器，4.导热油系统，5.列管，6.挡板，7.有机物料管道，8. 氢气管道，9. 蒸汽管道，10.气相出口，11.有机物料进口，12.导热油出口，13.导热油进口，14.氢气进口。
具体实施方式：
实施例1：
一种催化加氢的预处理装置，氢气管道8与氢气预热器1顶部连接，蒸汽管道9与氢气预热器1上部连接；氢气预热器1底部与降膜蒸汽器2连接，降膜蒸汽器2与加氢反应器3连接，加氢反应器3连接至回收系统。
所述的有机物料管道7与降膜蒸汽器2上部连接；导热油系统4经管道连接至降膜蒸汽器2壳程下部，降膜蒸汽器2壳层上部经管道连接至加氢反应器3。
所述的降膜蒸汽器2内设置有多根列管5，所述的列管5伸出挡板6以上，且超过有机物料进口。
所述的列管5伸出段管口保持水平，且伸出长度一致。
实施例2
原料氢气通过管道输送进入氢气预热器，氢气流量控制为280m3/h，氢气预热器内通入0.8MPa饱和蒸汽，保证预热器内氢气温度控制在120℃，原料邻甲酚由计量罐内经泵输送至降膜蒸发器内，邻甲酚进料控制为140L/h，此时降膜蒸发器壳程导热油设定温度为180℃，氢气与邻甲酚经充分混合后进入固定床加氢反应器内，反应器内部操作压力为0.4MPa，得到邻甲基环己醇，加氢转化率为90.7%。
实施例3
具体工艺操作见实例2，进料氢气250m3/h，邻甲酚进料为150L/h，加氢反应器内操作温度为155℃，操作压力为0.4MPa，导热油设定温度为160℃，氢气预热器蒸汽压力为0.78MPa，经原料预处理后，加氢转化率为81.6%。
实施例4
具体工艺操作见实例2，进料氢气250m3/h，邻甲酚进料为150L/h，加氢反应器内操作温度为155℃，操作压力为0.4MPa，导热油设定温度为160℃，氢气预热器蒸汽压力为0.78MPa，经原料预处理后，加氢转化率为82.5%。
实施例5
具体工艺操作见实例2，进料氢气250m3/h，苯酚进料为150L/h，加氢反应器内操作温度为185℃，操作压力为0.2MPa，导热油设定温度为200℃，氢气预热器蒸汽压力为0.78MPa，经原料预处理后，加氢转化率为91.8%。
Claims (5)
1.含苯环类有机物的加氢制环己烷有机物预处理工艺，其特征在于，所述的工艺步骤为：
（1）管道氢气经氢气预热器低压蒸汽下加热；
（2）含苯环类有机物经泵自降膜蒸发器上部输入，在降膜蒸发器内形成薄膜状液体，在导热油加热条件下，不断蒸发形成饱和蒸汽；
（3）氢气经预热后自降膜蒸发器底部进入，与含苯环类有机物的饱和蒸汽充分混合后进入加氢反应器内，在催化剂作用下进行加氢反应；
催化加氢的预处理装置为:氢气管道（8）与氢气预热器（1）顶部连接，蒸汽管道（9）与氢气预热器（1）上部连接；氢气预热器（1）底部与降膜蒸汽器（2）连接，降膜蒸汽器（2）与加氢反应器（3）连接，加氢反应器（3）连接至回收系统，有机物料管道（7）与降膜蒸汽器（2）上部连接；导热油系统（4）经管道连接至降膜蒸汽器（2）壳程下部，降膜蒸汽器（2）壳层上部经管道连接至加氢反应器（3），所述的降膜蒸汽器（2）内设置有多根列管（5），所述的列管（5）伸出挡板以上，且超过有机物料进口。
2.根据权利要求1所述的含苯环类有机物的加氢制环己烷有机物预处理工艺，其特征在于，所述的列管（5）伸出段管口保持水平，且伸出长度一致。
3.根据权利要求1所述的含苯环类有机物的加氢制环己烷有机物预处理工艺，其特征在于，步骤（1）的加热过程中，氢气预热器为列管式换热器，其中蒸汽压力控制为0.4-0.8MPa，温度控制在50-150℃。
4.根据权利要求1所述的含苯环类有机物的加氢制环己烷有机物预处理工艺，其特征在于，步骤（2）的降膜蒸发器壳层内的导热油温度控制在50-200℃。
5.根据权利要求1所述的含苯环类有机物的加氢制环己烷有机物预处理工艺，其特征在于，步骤（2）中的导热油系统先进入降膜蒸发器壳层对原料进行加热，然后再进入步骤（3）中加氢反应器壳层。
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