CN111439725A - 一种用于苯部分加氢生产环己醇装置的氢气脱硫系统及其进行脱硫的方法 - Google Patents

一种用于苯部分加氢生产环己醇装置的氢气脱硫系统及其进行脱硫的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种用于苯部分加氢生产环己醇装置的氢气脱硫系统及其进行脱硫的方法，包括脱硫反应器、第一换热器、第二换热器、缓冲罐、冷却器和氢气压缩装置，第一换热器的壳程入口与氢气进料管线连接，第一换热器的壳程出口通过管线与第二换热器的壳程入口连接，第二换热器的壳程出口通过管线与加氢脱硫反应器的氢气入口连接，脱硫反应器的氢气出口通过氢气管线与第一换热器的管程入口连接，第一换热器的管程出口通过氢气管线与冷却器的管程入口连接，冷却器的管程出口通过氢气管线与缓冲罐的氢气入口连接，缓冲罐的氢气出口通过氢气管线与氢气压缩装置连接。本发明有效对氢气进行脱硫处理，使进入苯部分加氢生产环己醇装置中的氢气的含硫量大大降低。

Description

一种用于苯部分加氢生产环己醇装置的氢气脱硫系统及其进 行脱硫的方法
技术领域
本发明涉及环己醇生产设备领域，具体涉及一种用于苯部分加氢生产环己醇装置的氢气脱硫系统及其进行脱硫的方法。
背景技术
目前，环己醇生产中比较优选的为苯部分加氢工艺生产环己醇。然而由国内制氢工艺生产出的氢气其含硫量普遍控制0.1volppm-0.5volppm（体积百分比）以下，使得氢气中含硫量较高，不能满足苯部分加氢生产环己醇装置的需要。含硫量较高的氢气会对苯部分加氢生产环己醇装置生产过程中所采用的催化剂造成较大冲击，容易引起催化剂失效，从而导致生产效率降低，生产成本大大提高。
发明内容
为了解决环己醇生产过程中使用的氢气含硫量较高导致对苯部分加氢生产环己醇装置内催化剂失效问题，本发明的目的是提供一种用于苯部分加氢生产环己醇装置的氢气脱硫系统及其进行脱硫的方法，有效对苯部分加氢生产环己醇装置所使用的氢气进行脱硫处理，使进入苯部分加氢生产环己醇装置中的氢气的含硫量大大降低，减小对苯部分加氢生产环己醇装置中所采用的催化剂的冲击，提高生产效率，降低生产成本。
基于上述目的，本发明所采用的技术方案是：
一种用于苯部分加氢生产环己醇装置的氢气脱硫系统，包括脱硫反应器、第一换热器、第二换热器、缓冲罐、冷却器和氢气压缩装置，第一换热器的壳程入口与氢气进料管线连接以实现对氢气一次加热，第一换热器的壳程出口通过管道与第二换热器的壳程入口连接，第二换热器的壳程出口通过管道与脱硫反应器的氢气入口连接，第二换热器的管程通过换热介质对第二换热器壳程内的氢气进行加热以实现对氢气二次加热，脱硫反应器的氢气出口通过管道与第一换热器的管程入口连接，第一换热器的管程出口通过管道与冷却器的壳程入口连接，冷却器的壳程出口通过管道与缓冲罐的氢气入口连接，缓冲罐的氢气出口通过管道与氢气压缩装置连接。
优选地，所述第一换热器为双壳程换热器；所述第二换热器为管壳式换热器；所述冷却器为管壳式冷却器。所述缓冲罐的氢气出口管道上设有氢气压力调节阀。
优选地，脱硫反应器内设有氢气分布器，所述脱硫反应器设有两层填料层。
进一步地，所述氢气分布器包括氢气管道以及设于氢气管道上的喷气嘴。
优选地，所述脱硫反应器内设有用于脱硫的0.1-1微米氧化锌层。
利用上述氢气脱硫系统进行脱硫的方法，0.65-0.7MpaG原料氢气通过氢气进料管线进入第一换热器与来自脱硫反应器脱过硫的氢气在第一换热器中进行换热使原料氢气温度达到100~105℃，被一次加热后的原料氢气通过第一氢气管线进入第二换热器中二次加热到180-200℃，二次加热后的原料氢气送至脱硫反应器，在180-200℃下原料氢气中的硫化物被氧化锌层和催化剂反应脱除，脱硫后的氢气中硫化物<0.03ppb，脱硫后的氢气进入第一换热器对原料氢气进行加热后进入冷却器冷却至35~40℃，冷却之后通过缓冲罐进入氢气压缩装置压缩后提供给苯部分加氢生产环己醇装置。
优选地，所述脱硫反应器内的催化剂为铜锌氧化铝催化剂。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
一、本发明所述的一种用于苯部分加氢生产环己醇装置的氢气脱硫系统，对进入苯部分加氢生产环己醇装置中的氢气进行脱硫处理，经处理后的氢气含硫量降低至0.03ppb以下（仪器精度分析在0.03ppb以下视为检不出），处理后的氢气进入苯部分加氢生产环己醇装置中后能大大减小对其中所使用的催化剂的冲击，以减少出现催化剂失效的情况，进而提高了生产效率，降低了生产成本；
二、本发明中第一换热器为双壳程换热器，第一换热器的管程入口与加氢脱硫反应器的氢气出口连接，使经过脱硫反应器脱硫后的氢气对由氢气进料管线进入第一换热器壳程的未经脱硫的氢气进行一次加热，并减少了第二换热器二次加热的加热时间和使用的热量，对热能循环利用的同时降低能量消耗，节能环保，降低成本；
三、本发明中的缓冲罐能给下游提供一个压力稳定的的流量，有效防止下游超压；
四、本发明中的冷却器有效降低了脱硫处理后氢气的温度，使进入苯部分加氢生产环己醇装置中的氢气其温度符合要求。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图中：1、脱硫反应器，2、第一换热器，3、第二换热器，4、氢气源，5、冷却器，6、缓冲罐，7、氢气压缩机，11、喷气嘴，12填料层，101、氢气进料管线，102、第一氢气管线，103、第二氢气管线，104、第三氢气管线，105、第四氢气管线，106、第五氢气管线，107、第六氢气管线。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作详细说明，本实施例以本发明技术方案为前提，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
实施例1
一种用于苯部分加氢生产环己醇装置的氢气脱硫系统，如图1所示，包括脱硫反应器1、氢气源4、第一换热器2、第二换热器3、冷却器5、缓冲罐6和氢气压缩机7，第一换热器2的壳程入口与氢气源4通过氢气进料管线7连接在第一换热器2与来自于脱硫反应器1内的高温氢气换热以实现对氢气对一次加热，第一换热器2的壳程出口通过第一氢气管线102与第二换热器3的壳程入口连接，第二换热器3的壳程出口通过第二氢气管线103与脱硫反应器1的氢气入口连接，第二换热器3的管程通过介质对第二换热器3壳程内的氢气进行加热以实现对氢气二次加热，脱硫反应器1的氢气出口通过第三氢气管线104与第一换热器2的管程入口连接，第一换热器2的管程出口通过第四氢气管线105与冷却器5的管程入口连接，冷却器5的管程出口通过第五氢气管线106与缓冲罐6的氢气入口连接，缓冲罐6的氢气出口通过第六氢气管线107与氢气压缩机7连接。所述第一换热器2为双壳程换热器，所述第二换热器3为管壳式换热器，所述冷却器5为管壳式冷却器。
本实施例中，所述缓冲罐6的氢气出口处设有氢气压力调节阀从而对氢气压力控制防止氢气压缩机7入口超压。
所述脱硫反应器1内设置有用于脱硫的0.1~1μm厚的氧化锌层。
利用上述氢气脱硫系统进行脱硫的方法，工作过程为，首次投用需要进行催化剂活化，提高催化剂脱硫效果，0.65-0.7MpaG原料氢气通过氢气进料管线101进入第一换热器2与脱硫反应器1脱过硫的氢气在第一换热器2中进行换热以实现对原料氢气一次加热，一次加热后的原料氢气温度为100~105℃，被一次加热后的原料氢气通过第一氢气管线102进入第二换热器3中被280℃的高压蒸汽二次加热，二次加热后的原料氢气温度为180-200℃，二次加热后的原料氢气通过第二氢气管线103进入脱硫反应器1，待脱硫氢气中的硫化物在脱硫反应器1内转化为水分和硫化铜、硫化锌（氧化铜和硫化氢反应生成水和硫化亚铜CuO+H2S=CuS+H2O，ZnO+H2S=ZnS+H2O），以实现氢气脱硫，脱硫后的氢气中硫化物<0.03ppb，脱硫后的氢气再通过第一换热器2的管程进入冷却器5中，以降氢气温度35~40℃，然后通过缓冲罐6进入氢气压缩机7压缩后提供给苯部分加氢生产环己醇装置。
催化剂活化过程如下：首先引入氮气，按照氢气循环路线进行循环运转，再对氮气进行预热至60℃，待系统稳定后，缓慢调整进氢量，氢气流量逐渐提高到18Nm3/H，升温速度50℃/H，当氢气进料浓度达到1.5vol%，把脱硫反应器内的床温提高到180-200℃，且再生稳定进行时，用4小时时间把进料气中的氢浓度提高到10mol%，当反应系统压力达到0.65-0.7MpaG，停止通入氮气，系统通入氢气进行置换，分析出口总硫为＜0.03 ppb，氢气保压待使用。
原料氢气成分：
氢气：99.99vol% ；O2 最大100volppm；
CO2最大10volppm ；含氨氮最大0.1volppm；
总硫：0.1-0.3volppm(几乎都是H2S)；
压力≥0.6MpaG，温度38℃；
氢气脱硫催化剂：
催化剂类型： C-SR(CuO/ZnO/Al2O3)
规格：1/4×1/8英寸片剂
装载数量：3.6吨*2层
2010~2019年间总出口总硫含量分析结果
Figure 597332DEST_PATH_IMAGE001
注：总出口总硫含量每周检测一次，仪器精度分析在0.03ppb以下视为检不出。
最后所应说明的是：上述实施例仅用于说明而非限制本发明的技术方案，任何对本发明进行的等同替换及不脱离本发明精神和范围的修改或局部替换，其均应涵盖在本发明权利要求保护的范围之内。

Claims (8)

1.一种用于苯部分加氢生产环己醇装置的氢气脱硫系统，其特征在于：包括脱硫反应器、第一换热器、第二换热器、缓冲罐、冷却器和氢气压缩装置，第一换热器的壳程入口与氢气进料管线连接以实现对氢气一次加热，第一换热器的壳程出口通过管道与第二换热器的壳程入口连接，第二换热器的壳程出口通过管道与脱硫反应器的氢气入口连接，第二换热器的管程通过换热介质对第二换热器壳程内的氢气进行加热以实现对氢气二次加热，脱硫反应器的氢气出口通过管道与第一换热器的管程入口连接，第一换热器的管程出口通过管道与冷却器的壳程入口连接，冷却器的壳程出口通过管道与缓冲罐的氢气入口连接，缓冲罐的氢气出口通过管道与氢气压缩装置连接。
2.如权利要求1所述的用于苯部分加氢生产环己醇装置的氢气脱硫系统，其特征在于：所述第一换热器为双壳程换热器；所述第二换热器为管壳式换热器；所述冷却器为管壳式冷却器。
3.如权利要求1所述的用于苯部分加氢生产环己醇装置的氢气脱硫系统，其特征在于：所述缓冲罐的氢气出口管道上设有氢气压力调节阀。
4.如权利要求1所述的用于苯部分加氢生产环己醇装置的氢气脱硫系统，其特征在于：脱硫反应器内设有氢气分布器，所述脱硫反应器设有两层填料层。
5.如权利要求4所述的用于苯部分加氢生产环己醇装置的氢气脱硫系统，其特征在于：所述氢气分布器包括氢气管道以及设于氢气管道上的喷气嘴。
6.如权利要求1所述的用于苯部分加氢生产环己醇装置的氢气脱硫系统，其特征在于：所述脱硫反应器内设有用于脱硫的0.1-1微米氧化锌层。
7.利用权利要求1至6任一所述的氢气脱硫系统进行脱硫的方法，其特征在于，过程如下：0.65-0.7MpaG原料氢气通过氢气进料管线进入第一换热器与来自脱硫反应器脱过硫的氢气在第一换热器中进行换热使原料氢气温度达到100~105℃，被一次加热后的原料氢气通过第一氢气管线进入第二换热器中二次加热到180-200℃，二次加热后的原料氢气送至脱硫反应器，在180-200℃下原料氢气中的硫化物被氧化锌层和催化剂反应脱除，脱硫后的氢气中硫化物<0.03ppb，脱硫后的氢气进入第一换热器对原料氢气进行加热后进入冷却器冷却至35~40℃，冷却之后通过缓冲罐进入氢气压缩装置压缩后提供给苯部分加氢生产环己醇装置。
8.如权利要求7所述的进行脱硫的方法，其特征在于，所述脱硫反应器内的催化剂为铜锌氧化铝催化剂。
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