CN111137863B - 一种氢化塔催化剂在线切换方法、系统及应用 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种氢化塔催化剂在线切换方法、系统及应用，属于化工产品生产技术领域。本发明基于已有的三节式氢化塔，通过串联使用两节氢化塔，系统减负荷、切出一节氢化塔并引入另一节待用氢化塔等一系列操作步骤，从而实现氢化塔催化剂在线倒运，避免生产系统全部停车，减少了对生产时间的影响并降低了生产风险，因此具有良好的实际应用之价值。

Description

一种氢化塔催化剂在线切换方法、系统及应用

技术领域

本发明属于化工产品生产技术领域，具体涉及一种氢化塔催化剂在线切换方法、系统及应用。

背景技术

公开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，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

过氧化氢俗称双氧水，是一种重要的工业原料，广泛应用于化学合成、环境保护、造纸、国防军事、电子、医药、食品和农业等领域。可以用作氧化剂、漂白剂、消毒剂、聚合引发剂、交联剂和推进剂。蒽醌法是当今工业上生产过氧化氢的主要方法，世界上98％以上的过氧化氢采用蒽醌法生产。蒽醌法制备过氧化氢主要包括氢化、氧化、萃取和工作液处理等过程，其中氢化反应过程是过氧化氢生产的主要过程，氢化反应的性能关系到产品产率、原材料消耗、产品产量及生产的稳定性。

现有技术中氢气和工作液在装有催化剂床层的氢化塔中并流向下进行氢化反应。目前常用的氢化塔分为上、中、下三节(即上节塔、中节塔和下节塔)，正常生产过程中一般只使用两节塔，另一节塔备用，在催化剂活性下降时需用蒸汽对其中一节塔再生，再生前需要倒运氢化塔。因倒运时气量和工作液量波动大，存在较大的风险，所以每次倒运时需要系统停车，既造成生产影响产量，不利于节能降耗，且运转设备开停车不但存在很多风险且频繁不利于长周期运行。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种氢化塔催化剂在线切换方法、系统及应用，本发明基于已有的三节式氢化塔，通过串联使用两节氢化塔，系统减负荷、切出一节氢化塔并引入另一节待用氢化塔等一系列操作步骤，从而实现氢化塔催化剂在线倒运，避免生产系统全部停车，减少了对生产时间的影响并降低了生产风险，因此具有良好的实际应用之价值。

为实现上述技术目的，本发明采用的技术方案如下：

本发明的第一个方面，提供一种氢化塔催化剂在线切换方法，所述方法包括：在氢化塔第一节塔、第二节塔和第三节塔均设有触媒层，选取第一节塔和第二节塔串联运行进行氢化反应，第三节塔保压备用；(1)在触媒使用后期时，操作温度、压力和氢气流量已达到控制上限，氢化效率仍达不到要求时，系统减负荷，切出第一节塔，投入保压备用的第三节塔与仍在运行的第二节塔串联运行；切出的第一节塔触媒层触媒蒸汽再生后保压备用；(2)待第二节塔触媒使用后期时，系统减负荷，切出第二节塔，投入保压备用的第一节塔与仍在运行的第三节塔串联运行进行氢化反应；切出的第二节塔触媒层触媒蒸汽再生后保压备用；(3)待第三节塔触媒使用后期时，系统减负荷，切出第三节塔，投入保压备用的第二节塔与仍在运行的第一节塔串联运行进行氢化反应，待第一节塔触媒使用后期时，系统减负荷，切出第一节塔，重复上述(1)-(3)步骤进行循环。

其中，所述第一节塔可以为氢化塔上节塔，氢化塔中节塔或氢化塔下节塔，优选为氢化塔上节塔；

所述第二节塔可以为氢化塔下节塔，氢化塔上节塔或氢化塔中节塔，优选为氢化塔下节塔；

所述第三节塔可以为氢化塔中节塔，氢化塔下节塔或氢化塔上节塔，优选为氢化塔中节塔。

由于现有技术中氢气和工作液在装有触媒层的氢化塔中并流向下进行氢化反应，且氢化塔上部氢压较高，反应也更为充分，触媒活性降低更快，因此首次进行更换时，将位于上端的氢化塔节塔机构切出，进行触媒再生。之后则是将运行时间更长的氢化塔节塔机构切出，进行触媒再生。

系统减负荷，切出氢化塔节塔机构，切入另一氢化塔节塔机构的具体方法为：

解除氢气流量低联锁，减小系统工作液循环量，同时逐步减少通入氢气量至零、增加氮气量，氢化塔温也逐步降低至零，打开氢化尾气放空阀，通过控制进氢化塔氮气和氢化尾气量控制氢化塔塔顶压力，使气液分离器能够正常出料。

此时停止向准备切出的氢化塔节塔机构提供工作液，控制准备切出的氢化塔节塔机构中残留的工作液进入仍在运行的氢化塔节塔机构，并进入氢化液气液分离器，同时利用氮气吹扫准备切出的氢化塔节塔机构内的工作液，使残余工作液进入仍在运行的氢化塔节塔机构，此时向准备切入的氢化塔节塔机构中通入氮气，以保持氢化系统压力的稳定。然后向准备切入的氢化塔节塔机构中通入工作液。

进一步的，准备切入的氢化塔节塔机构并入氢化系统后，对此时氢化系统中的两个氢化塔节塔机构进行置换，并对氢化尾气进行分析；氢化尾气分析合格后，逐步减少通入氮气量，增加氢气量，稳定后根据工艺运行情况逐步加负荷。

优选的，上述切换方法过程中，系统工作液循环量维持在正常循环量的30％左右，通过降低系统工作液循环量，有效降低操作风险，有利于在线切换的顺利进行。

优选的，氢化尾气取样分析氧含量≤0.5％为合格。

本发明的第二个方面，提供一种氢化塔催化剂在线切换系统，所述系统包括氢化塔，所述氢化塔设置有第一节塔、第二节塔和第三节塔，所述第一节塔、第二节塔和第三节塔内部均设有触媒层；

其中，所述第一节塔、第二节塔和第三节塔均设置有管道可通入氢气、氮气和工作液，且氢气和氮气共用一主管道，并分成三条支路管道分别与第一节塔、第二节塔和第三节塔连通，在三条支路管道上均设置有阀门，用以控制通入氢化塔节塔机构的气体。

所述第一节塔、第二节塔和第三节塔均在各自节塔结构顶部设置有管道通入工作液，同时还在各自节塔机构底部设置有管道流出工作液，且上述管道均设置有阀门即节塔机构工作液进口阀(包括第一节塔工作液进口阀、第二节塔工作液进口阀和第三节塔工作液进口阀)和节塔机构工作液出口阀(第一节塔工作液出口阀、第二节塔工作液出口阀和第三节塔工作液出口阀)；同时，设置一条管道，所述管道同时与上述所有向各氢化塔节塔机构通入工作液的管道和从各氢化塔节塔结构流出工作液的管道连通，且该管道上设置有三个阀门即第一节塔近路阀，第二节塔近路阀和第三节塔近路阀，通过该管道上设置的阀门并配合节塔机构工作液进口阀和节塔机构工作液出口阀，可实现三个氢化塔节塔机构中任意两个的串联，从而实现本发明氢化塔催化剂的在线切换。

进一步的，所述氢化塔催化剂在线切换系统还包括氢化液气液分离器，所述氢化液气液分离器与氢化液储槽连接，同时收集各节塔机构气液混合物进行气液分离，分出的气体经氢化尾气放空阀排出，分出的液体分为两路，一路作为氢化中间产品到氧化工序继续加工，另一路经处理后作为工作液返回氢化塔。

进一步的，所述氢化塔催化剂在线切换系统还包括依次连接的氢气过滤器和氢气缓冲罐，同时，在氢气过滤器上游还设置有氢气一级减压阀和氢气二级减压阀，从而控制通入氢气的流量、压强和洁净度。

本发明的第三个方面，提供上述氢化塔催化剂在线切换方法和/或系统在双氧水连续生产中的应用。

本发明的有益技术效果：

本发明提供了一种氢化塔催化剂在线切换方法和系统，有效实现了氢化塔催化剂在线倒运，避免系统全部停车，减少了影响生产时间，氢化塔倒运由原来的停车一天调整为减负荷5小时左右，本发明操作简单，安全可靠，有利于双氧水连续工业化生产，因此特别适合双氧水生产企业，具有良好的实际应用之价值。

附图说明

构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

图1为本发明型的一种氢化塔催化剂在线切换系统图；

其中，1、上节塔工作液近路阀，2、上节塔工作液进口阀，3、上节塔进氢气/氮气阀，4、上节塔工作液出口阀，5、中节塔进氢气/氮气阀，6、中节塔工作液出口阀，7、中节塔工作液近路阀，8、中节塔工作液进口阀，9、氢气二级减压阀，10、氢气一级减压阀，11、下节塔工作液进口阀，12、下节塔工作液近路阀，13、下节塔工作液出口阀，14、氢气过滤器，15、氢气缓冲罐，16、氢化上塔，17、氢化中塔，18、氢化下塔，19、下节塔进氢气/氮气阀，20、氢化液气液分离器，21、氢化尾气凝液接收槽，22、氢化尾气放空阀，23、氢化液储槽。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。应理解，本发明的保护范围不局限于下述特定的具体实施方案；还应当理解，本发明实施例中使用的术语是为了描述特定的具体实施方案，而不是为了限制本发明的保护范围。

如前所述，目前常用的氢化塔分为上、中、下三节(即上节塔、中节塔和下节塔)，在催化剂活性下降时需蒸汽再生，再生前就需要倒运氢化塔。因倒运时气量和工作液量波动大，存在较大的风险，所以每次倒运时需要系统停车，既造成生产影响产量，不利于节能降耗，且运转设备开停车频繁不利于长周期运行。

有鉴于此，本发明提供一种氢化塔催化剂在线切换方法，包括系统减负荷倒阀门、切出氢化上塔、投入氢化中塔、系统置换、系统加负荷。

系统减负荷倒阀门：解除氢气流量低联锁，慢慢减小系统工作液循环量，将系统循环量降低，同时逐步减少氢气量、增加氮气量，氢气减量完成后缓慢将氢气一级减压阀、氢气二级减压阀关闭，现场操作人员分别将现场截止关闭，进塔氢气调节阀关闭，现场氢气调节阀一级减压阀前截止阀关闭，氢化塔温差逐步降低至零，通过氮气流量控制氢化液气液分离器液位，打开氢化尾气放空阀，控制氢化塔顶压力使气液分离器能够正常出料。

切出氢化上塔：现场安排操作人员，分别在氢化塔上节塔的工作液进出口及近路阀处、接到DCS操作人员切换阀门的通知后，现场操作人员缓慢开启氢化上节塔的近路阀，随后操作人员缓慢关小氢化上塔的进口阀，数分钟后氢化塔上节塔近路全开、进口阀门关闭，这时工作液只从上、中节塔近路进入下节塔、从下节塔出来进入氢化液气液分离器；同时氮气从上节塔进入从出口出来与工作一起进入氢化塔下节塔，把上塔内工作液吹出来，数分钟后慢慢关上节塔工作液出口阀，数分钟后关闭上节塔出口阀，关好上节塔氢气阀(即停止上节塔进氮气)同时根据中塔压力打开中节塔进氢气阀门，DCS操作人员调节氢化中节塔进氮量，保持氢化系统压力的稳定。

现场操作人员结束上节塔停用操作后，分别转移至氢化塔中节塔工作液进出口阀和近路阀处做好投用中节塔的准备。当氢化下塔运行稳定后，调整各贮槽液位，随后DCS操作人员通知现场操作人员投用中、下塔，现场操作人员慢开启中节塔出口阀，此时会有工作液从中节塔出口处进入中节塔，开阀门时一定要慢，防止氢化液气液分离器及氢化液贮槽液位波动过大，出口阀慢慢全开后，操作人员先稍关氢化中节塔近路，稍开氢化中塔工作液进口阀，缓慢开启工作液进口阀同时再慢慢关闭中节塔近路阀，进口阀全开近路阀全关后，操作人员，现场人员与DCS操作人员通过对讲机联系缓慢操作，防止好系统大幅度波动。

系统置换：氢化塔中节并入系统后，开大氢化中塔氮气进口阀及氢化尾气调节阀，对氢化塔中、下塔进行置换，同时从氢化尾气取样分析氧含量至合格。

系统加负荷：氢化中、下塔串联系统循环量稳定在低负荷，氢化尾气分析合格后开启氢化塔进氢气阀、二级减压阀，一级减压阀及各截止阀，逐步减氮气，引氢气入系统。稳定后根据工艺运行情况逐步加负荷。待氢化下塔中催化剂到达使用后期需进行再生时，将氢化下塔按照上述方法切出，同时将氢化上塔按照上述方法并入系统中继续使用，如此循环。

以下通过实施例对本发明做进一步解释说明，但不构成对本发明的限制。应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。

实施例1

一种氢化塔催化剂在线切换方法，包括：

系统减负荷倒阀门：解除氢气流量低联锁，慢慢减小系统工作液循环量，将系统循环量降到300m³/h左右，同时逐步减少氢气量、增加氮气量，氢气减量完成后缓慢将氢气一级减压阀、氢气二级减压阀关闭，现场操作人员分别将现场截止关闭，进塔氢气调节阀关闭，现场氢气调节阀一级减压阀前截止阀关闭，氢化塔温差逐步降低至零，氮气流量保持在300m³/h左右，控制氢化液气液分离器液位在60％以下，氢化尾气放空阀开2％左右，保持氢化塔顶压力在0.15MPa左右(气液分离器能够正常出料)。

切出氢化上塔：现场安排操作人员4名，分别在氢化塔上节塔的工作液进出口及近路阀处、接到DCS操作人员切换阀门的通知后，现场操作人员缓慢开启氢化上节塔的近路阀，随后操作人员缓慢关小氢化上塔的进口阀，10-15分钟后氢化塔上节塔近路全开、进口阀门关闭，这时工作液只从上、中节塔近路进入下节塔、从下节塔出来进入氢化液气液分离器；同时氮气从上节塔进入从出口出来与工作液一起进入氢化塔下节塔，把上塔内工作液吹出来，10分钟后慢慢关上节塔工作液出口阀，10分钟后关闭上节塔出口阀，关好上节塔氢气阀(即停止上节塔进氮气)同时根据中塔压力打开中节塔进氢气阀门，DCS操作人员调节氢化中节塔进氮量，保持氢化系统压力的稳定。

现场操作人员结束上节塔(采用蒸汽再生)停用操作后，分别转移至氢化塔中节塔工作液进出口阀和近路阀处做好投用中节塔的准备。当氢化下塔运行稳定后，调整各贮槽液位，将氢化液贮槽液位调至60％，随后DCS操作人员通知现场操作人员投用中、下塔，现场操作人员慢开启中节塔出口阀，此时会有工作液从中节塔出口处进入中节塔，开阀门时一定要慢，防止氢化液气液分离器及氢化液贮槽液位波动过大，出口阀慢慢全开后，操作人员先关氢化中节塔近路1/2以上，稍开氢化中塔工作液进口阀，缓慢开启工作液进口阀同时再慢慢关闭中节塔近路阀，进口阀全开近路阀全关后，操作人员，现场人员与DCS操作人员通过对讲机联系缓慢操作，防止好系统大幅度波动。

系统置换：氢化塔中节并入系统后，开大氢化中塔氮气进口阀及氢化尾气调节阀30％，对氢化塔中、下塔进行置换，同时从氢化尾气取样分析氧含量≤0.5％为合格。

系统加负荷：氢化中、下塔串联系统循环量稳定在300m³/h左右，氢化尾气分析合格后开启氢化塔进氢气阀、二级减压阀，一级减压阀及各截止阀，逐步减氮气，引氢气入系统。稳定后根据工艺运行情况逐步加负荷。待氢化下塔中催化剂到达使用后期需进行再生时，将氢化下塔按照上述方法切出，同时将氢化上塔按照上述方法并入系统中继续使用，如此循环。

应注意的是，以上实例仅用于说明本发明的技术方案而非对其进行限制。尽管参照所给出的实例对本发明进行了详细说明，但是本领域的普通技术人员可根据需要对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围。

Claims (9)

1.一种氢化塔催化剂在线切换方法，其特征在于，所述方法包括：在氢化塔第一节塔、第二节塔和第三节塔均设有触媒层，选取第一节塔和第二节塔串联运行进行氢化反应，第三节塔保压备用；(1)在触媒使用后期时，切出第一节塔，投入保压备用的第三节塔与仍在运行的第二节塔串联运行；切出的第一节塔触媒层触媒蒸汽再生后保压备用；(2)待第二节塔触媒使用后期时，系统减负荷，切出第二节塔，投入保压备用的第一节塔与仍在运行的第三节塔串联运行进行氢化反应；切出的第二节塔触媒层触媒蒸汽再生后保压备用；(3)待第三节塔触媒使用后期时，系统减负荷，切出第三节塔，投入保压备用的第二节塔与仍在运行的第一节塔串联运行进行氢化反应；重复上述(1)-(3)步骤进行循环。

2.如权利要求1所述的氢化塔催化剂在线切换方法，其特征在于，所述第一节塔为氢化塔上节塔，第二节塔为氢化塔下节塔，第三节塔为氢化塔中节塔。

3.如权利要求1所述的氢化塔催化剂在线切换方法，其特征在于，系统减负荷具体方法为：

解除氢气流量低联锁，减小系统工作液循环量，同时逐步减少通入氢气量至零、增加氮气量，控制氢化塔温差逐步降低至零，通过氮气流量控制氢化液气液分离器液位，打开氢化尾气放空阀，控制氢化塔塔顶压力使气液分离器能够正常出料即可。

4.如权利要求1所述的氢化塔催化剂在线切换方法，其特征在于，切出氢化塔节塔机构，切入另一氢化塔节塔机构的具体方法为：

停止向准备切出的氢化塔节塔机构提供工作液，控制准备切出的氢化塔节塔机构中残留的工作液进入仍在运行的氢化塔节塔机构，并进入氢化液气液分离器，同时利用氮气吹扫准备切出的氢化塔节塔机构内的工作液，使残余工作液进入仍在运行的氢化塔节塔机构，此时向准备切入的氢化塔节塔机构中通入氮气，以保持氢化系统压力的稳定；然后向准备切入的氢化塔节塔机构中通入工作液。

5.如权利要求4所述的氢化塔催化剂在线切换方法，其特征在于，准备切入的氢化塔节塔机构并入氢化系统后，对此时氢化系统中的两个氢化塔节塔机构进行置换，并对氢化尾气进行分析；氢化尾气分析合格后，逐步减少通入氮气量，增加氢气量，稳定后根据工艺运行情况逐步加负荷。

6.如权利要求4所述的氢化塔催化剂在线切换方法，其特征在于，

系统工作液循环量维持在正常循环量的30％；

氢化尾气取样分析氧含量≤0.5％为合格。

7.一种氢化塔催化剂在线切换系统，其特征在于，所述系统包括氢化塔，所述氢化塔设置有第一节塔、第二节塔和第三节塔，所述第一节塔、第二节塔和第三节塔内部均设有触媒层；

其中，所述第一节塔、第二节塔和第三节塔均设置有管道可通入氢气、氮气和工作液，且氢气和氮气共用一主管道，并分成三条支路管道分别与第一节塔、第二节塔和第三节塔连通，在三条支路管道上均设置有阀门，用以控制通入氢化塔节塔机构的气体；

所述第一节塔、第二节塔和第三节塔均在各自节塔结构顶部设置有管道通入工作液，同时还在各自节塔机构底部设置有管道流出工作液，且上述管道均设置有阀门即节塔机构工作液进口阀和节塔机构工作液出口阀；同时，设置一条管道，所述管道同时与上述所有向各氢化塔节塔机构通入工作液的管道和从各氢化塔节塔结构流出工作液的管道连通，且该管道上设置有三个阀门即第一节塔近路阀，第二节塔近路阀和第三节塔近路阀。

8.如权利要求7所述的氢化塔催化剂在线切换系统，其特征在于，所述氢化塔催化剂在线切换系统还包括氢化液气液分离器，所述氢化液气液分离器与氢化液储槽连接，同时收集各节塔机构气液混合物进行气液分离，分出的气体经氢化尾气放空阀排出；

或，所述氢化塔催化剂在线切换系统还包括依次连接的氢气过滤器和氢气缓冲罐，同时，在氢气过滤器上游还设置有氢气一级减压阀和氢气二级减压阀。

9.权利要求1-6任一项所述氢化塔催化剂在线切换方法和/或权利要求7-8任一项所述氢化塔催化剂在线切换系统在双氧水连续生产中的应用。

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