CN111087276A - 一种环己烷和环己酮绿色生产工艺 - Google Patents

一种环己烷和环己酮绿色生产工艺 Download PDF

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李忠于
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于杨
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Abstract

本发明涉及一种环己烷和环己酮绿色生产工艺，属于化工生产技术领域。工艺涉及苯加氢制环己烷和环己醇脱氢制环己酮两个反应，包括蒸汽废热锅炉、苯蒸发器、苯加氢反应器、壳层隔板、加氢热油循环泵、环己醇脱氢反应器、脱氢热油循环泵和阀门，蒸汽发生器、苯蒸发器和环己醇脱氢反应器所需热能由苯加氢反应器产生的热能提供。采用本发明技术，可以停用导热油炉，减少热损失，显著减少天然气消耗，同时可以降低电耗，具有可观的经济效益。

Description

一种环己烷和环己酮绿色生产工艺
技术领域
本发明属于化工生产技术领域，具体涉及一种环己烷和环己酮生产工艺。
背景技术
生产己内酰胺常用的生产方法简述如下：苯在催化剂作用下，经气相加氢反应得到环己烷，环己烷经液相氧化生成环己醇和环己酮，环己醇脱氢转化成环己酮，环己酮与硫酸羟胺和氨发生肟化反应生成环己酮肟，同时还生成副产品硫酸铵，分离出的环己酮肟在过量发烟硫酸存在下经贝克曼转位反应生成己内酰胺。
由苯加氢制备环己烷是HPO法生产己内酰胺的重要工艺之一，国内苯加氢制环己烷的生产工艺，多为固定床气相苯加氢工艺。环己酮是化工、轻工、医药和国防工业等使用的一种重要的有机原料，是合成己内酰胺和己二酸的中间产品，目前由环己醇制环己酮主要有氧化法和脱氢法两种工艺。脱氢法因其副产物相对较少、操作简单、得率高，且比较安全，在环己酮工业生产中广泛应用。
发明内容
本发明的目的是提供一种节能降耗、降本增效的环己烷和环己酮绿色生产工艺。
本发明的主要特点是采用独特的工艺、加氢催化剂和脱氢催化剂，能够充分利用加氢反应放出的热能，通过导热油传递，为脱氢反应提供所需的热能，同时供给原料预热和副产蒸汽。
本发明技术效果是通过如下工艺实现的：环己烷和环己酮绿色生产工艺，其特征是包括苯加氢制环己烷、环己醇脱氢制环己酮两个反应单元，具体包括蒸汽废热锅炉、苯蒸发器、苯加氢反应器、壳层隔板、加氢热油循环泵、环己醇脱氢反应器、脱氢热油循环泵和阀门，蒸汽发生器、苯蒸发器和环己醇脱氢反应器所需热能均由苯加氢反应器产生的热能提供。
一般地，壳层隔板将苯加氢反应器壳程分为上、下两部分。
来自蒸汽废热锅炉的导热油进加氢热油循环泵加压，加压后的导热油经管线送到苯加氢反应器壳程下部，导热油向上流动，移出苯加氢反应器壳程下部的反应热，该壳层隔板下方的输出端分为2个支路：一个支路与苯蒸发器下部相连，该支路将苯加氢反应器壳程下部的导热油进入苯蒸发器回收部分热量，用于蒸发苯，出苯蒸发器的导热油进入蒸汽废热锅炉，回收剩余的热量，产生蒸汽，产生的蒸汽由蒸汽废热锅炉的另一个输出端排出；另一个支路通过流量调节器与苯加氢反应器壳层隔板上方的输入端相连，该支路用于将部分出苯加氢反应器壳程下部的导热油加入苯加氢反应器壳程的上部。
环己醇脱氢反应器下部出来的导热油，经过管线进脱氢热油循环泵，加压后送入苯加氢反应器壳程上部，出苯加氢反应器壳程上部的导热油经管道循环返回脱氢反应器上部，设置温度调节。
所述出苯加氢反应器壳程上部的导热油温度超过230℃。
加氢反应器壳层隔板上方输出端的管线上还设有2个支路，第一支路通过管线与苯蒸发器下部的输入端相连，第二支路通过管线与脱氢热油循环泵的输出端相连，通过调节阀控制进脱氢反应器上部的热油量。
进入脱氢反应器壳程上部的导热油，向下流过脱氢反应器，向列管中进行的脱氢反应提供热能；在脱氢反应器中降温后的导热油进脱氢热油循环泵加压，循环到加氢反应器壳层上部再次吸收热量。
本发明苯加氢反应器中所用催化剂为铂系苯加氢催化剂，外观尺寸φ3.0×（3.0~3.5）mm，堆积密度0.85~1.20kg/L，平均径向抗压碎力≥200N/cm，以干基计铂含量的质量分数≥0.28%。
本发明脱氢反应器中所用催化剂为铜硅系催化剂，外观尺寸φ5.0×（4.0~4.5）mm，堆积密度0.75~1.00kg/L，平均径向抗压碎力≥200N/cm，以干基计氧化铜含量的质量分数25%~45%。
采用本发明生产工艺，可以不使用导热油炉，减少热损失，显著减少天然气消耗，同时可以降低电耗，具有可观的经济效益。
附图说明
图1为本发明实施例的工艺流程示意图。
图中，（1）苯蒸发器；（2）蒸汽发生器；（3）加氢反应器；（4）脱氢反应器；（5）加氢热油循环泵；（6）脱氢热油循环泵；（7）壳层隔板；（8）流量调节器；（9）调节阀。
具体实施方式
以下的实施例仅用于进一步解释本发明的内容和效果，而不是对本发明的限制。
参考附图1，来自蒸汽废热锅炉(2)的导热油进加氢热油循环泵(5)加压，加压后的导热油经管线送到加氢反应器(3)壳程下部，导热油向上流动，移出加氢反应器(3)壳程下部的反应热，该壳层隔板(7)下方的输出端分为2个支路：一个支路与苯蒸发器(1)下部相连，该支路将加氢反应器(3)壳程下部的导热油泵入苯蒸发器(1)，用于蒸发苯。出苯蒸发器(1)的导热油进入蒸汽废热锅炉(2)，回收剩余的热量，产生蒸汽，产生的蒸汽由蒸汽废热锅炉(2)的另一个输出端排出；另一个支路通过流量调节器(8)与加氢反应器(3)壳层隔板(7)上方的输入端相连，该支路用于将部分出加氢反应器(3)壳程下部的导热油加入加氢反应器(3)壳程的上部。
脱氢反应器(4)下部出来的导热油，经过管道进脱氢热油循环泵(6)，加压后送入加氢反应器(3)壳程上部，通常情况下，出加氢反应器(3)壳程上部的导热油温度超过230℃，出加氢反应器(3)壳程上部的导热油经管道循环返回脱氢反应器(4)上部，设置温度调节。加氢反应器壳层隔板上方输出端的管道上还设有2个支路，第一支路通过管道与苯蒸发器(1)下部的输入端相连，第二支路通过管道与脱氢热油循环泵(6)的输出端相连。通过调节阀(9)控制进脱氢反应器(4)上部的热油量。
进入脱氢反应器(4)的壳程上部的导热油，向下流过脱氢反应器(4)，向列管中进行的脱氢反应提供热能。在脱氢反应器(4)中降温后的导热油进脱氢热油循环泵(6)加压，循环到加氢反应器(3)上部再次吸收热量。
苯加氢反应器中所用催化剂为铂系苯加氢催化剂，外观尺寸φ3.0×（3.0~3.5）mm，堆积密度0.85~1.20kg/L，平均径向抗压碎力≥200N/cm，铂含量的质量分数（以干基计）≥0.28%。
脱氢反应器中所用催化剂为铜硅催化剂，外观尺寸φ5.0×（4.0~4.5）mm，堆积密度0.75~1.00kg/L，平均径向抗压碎力≥200N/cm，氧化铜含量的质量分数（以干基计）25~45%。
实施例1
在内径为32mm苯加氢固定床反应器中，填装50ml原粒度的铂系催化剂，苯气化后进行催化加氢反应，加氢系统压力3.0MPa，入口温度160℃，苯液时空速1.5h-1，在内径为32mm的环己醇脱氢固定床反应器中填装50ml原粒度铜硅系催化剂，环己醇气化后进行催化脱氢反应，脱氢系统微正压，通过调节阀调节导热油流量使脱氢反应器入口温度210℃，环己醇液时空速0.6h-1，采用本发明的工艺，苯加氢反应过程中产生的热量通过导热油传递给脱氢系统，通过气相色谱分析反应前后的物料含量，计算原料的转化率和产品的选择性，反应条件如表1所示，反应结果及降耗率如表2所示。
实施例2
反应条件如表1所示，反应结果及降耗率如表2所示。
实施例3
反应条件如表1所示，反应结果及降耗率如表2所示。
实施例4
反应条件如表1所示，反应结果及降耗率如表2所示。
实施例5
反应条件如表1所示，反应结果及降耗率如表2所示。
实施例6
反应条件如表1所示，反应结果及降耗率如表2所示。
实施例7
反应条件如表1所示，反应结果及降耗率如表2所示。
对比例1
在内径为32mm苯加氢固定床反应器中，填装50ml原粒度的铂系催化剂，苯气化后进行催化加氢反应，加氢系统压力3.0MPa，入口温度180℃，苯液时空速1.8h-1。
在内径为32mm的环己醇脱氢固定床反应器中填装50ml原粒度铜硅系催化剂，环己醇气化后进行催化脱氢反应，脱氢系统微正压，使用导热油炉并调节导热油流量使脱氢反应器入口温度230℃，环己醇液时空速0.6h-1，脱氢系统通过导热油炉加热导热油为脱氢反应提供热量，通过气相色谱分析反应前后的物料含量，计算原料的转化率和产品的选择性。
降能耗率计算公式：
降能耗率=（对比例1消耗的能耗—实施例消耗的功率）/对比例1消耗的能耗*100%。
表1 反应条件
Figure DEST_PATH_IMAGE002
表2 反应结果及降耗率
Figure DEST_PATH_IMAGE004
从表中数据可以看出，采用本工艺方法，在保证苯加氢反应性能的基础上，可以提高环己醇脱氢反应性能，同时大大降低脱氢反应的能耗，停用导热油炉，是一个高效绿色工艺。

Claims (9)

1.一种环己烷和环己酮绿色生产工艺，其特征是包括苯加氢制环己烷、环己醇脱氢制环己酮两个反应单元，具体包括蒸汽废热锅炉、苯蒸发器、苯加氢反应器、壳层隔板、加氢热油循环泵、环己醇脱氢反应器、脱氢热油循环泵和阀门，蒸汽发生器、苯蒸发器和环己醇脱氢反应器所需热能均由苯加氢反应器产生的热能提供。
2.根据权利要求1所述的生产工艺，其特征在于，壳层隔板将苯加氢反应器壳程分为上、下两部分。
3.根据权利要求1或2所述的生产工艺，其特征在于，来自蒸汽废热锅炉的导热油进加氢热油循环泵加压，加压后的导热油经管线送到苯加氢反应器壳程下部，导热油向上流动，移出苯加氢反应器壳程下部的反应热，该壳层隔板下方的输出端分为2个支路：一个支路与苯蒸发器下部相连，该支路将苯加氢反应器壳程下部的导热油进入苯蒸发器回收部分热量，用于蒸发苯，出苯蒸发器的导热油进入蒸汽废热锅炉，回收剩余的热量，产生蒸汽，产生的蒸汽由蒸汽废热锅炉的另一个输出端排出；另一个支路通过流量调节器与苯加氢反应器壳层隔板上方的输入端相连，该支路用于将部分出苯加氢反应器壳程下部的导热油加入苯加氢反应器壳程的上部。
4.根据权利要求1所述的生产工艺，其特征在于，环己醇脱氢反应器下部出来的导热油，经过管线进脱氢热油循环泵，加压后送入苯加氢反应器壳程上部，出苯加氢反应器壳程上部的导热油经管道循环返回脱氢反应器上部，设置温度调节。
5.根据权利要求1或4所述的生产工艺，其特征在于，所述出苯加氢反应器壳程上部的导热油温度超过230℃。
6.根据权利要求1或4所述的生产工艺，其特征在于，加氢反应器壳层隔板上方输出端的管线上还设有2个支路，第一支路通过管线与苯蒸发器下部的输入端相连，第二支路通过管线与脱氢热油循环泵的输出端相连，通过调节阀控制进脱氢反应器上部的热油量。
7.根据权利要求1或4所述的生产工艺，其特征在于，进入脱氢反应器壳程上部的导热油，向下流过脱氢反应器，向列管中进行的脱氢反应提供热能；在脱氢反应器中降温后的导热油进脱氢热油循环泵加压，循环到加氢反应器壳层上部再次吸收热量。
8.根据权利要求1所述的生产工艺，其特征在于，苯加氢反应器中所用催化剂为铂系苯加氢催化剂，外观尺寸φ3.0×（3.0~3.5）mm，堆积密度0.85~1.20kg/L，平均径向抗压碎力≥200N/cm，以干基计铂含量的质量分数≥0.28%。
9.根据权利要求1所述的生产工艺，其特征在于，脱氢反应器中所用催化剂为铜硅系催化剂，外观尺寸φ5.0×（4.0~4.5）mm，堆积密度0.75~1.00kg/L，平均径向抗压碎力≥200N/cm，以干基计氧化铜含量的质量分数25%~45%。
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