CN112546965A - 一种强化甲苯加氢反应的系统及工艺 - Google Patents
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Abstract
一种强化甲苯加氢反应的系统及工艺，属于制备苯技术领域，其通过在鼓泡塔反应器中安装微界面发生器，对通入的气体进行打碎，延缓了气体排出反应器的速度；微界面发生器将气体打碎成微米级别的微米级气泡，并将它们溶于苯的液体中进行反应，提高了相界面积，从而可以降低反应压力和反应温度，减小了物耗能耗。苯是石油化工的基本原料，苯的产量和生产的技术水平是一个国家石油化工发展水平的标志之一，因此，对制造苯的装置进行改进，降低生产成本，具有重大意义。
Description
技术领域
本发明涉及苯醛的制备，具体涉及一种强化甲苯加氢反应的系统及工艺。
背景技术
苯在常温下为一种高度易燃，有香味的无色的液体，为一种有机化合物，也是组成结构最简单的芳香烃。苯有高的毒性，也是一种致癌物质。它难溶于水，且密度小于水，易溶于有机溶剂，本身也可作为有机溶剂。苯也是石油化工的基本原料，苯的产量和生产的技术水平是一个国家石油化工发展水平的标志之一。
苯可用作脂肪、树脂和碘等的溶剂；测定矿物折射指数；高压液相色谱溶剂、用作合成染料、医药、农药、照相胶片、以及石油化工制品的原料、清漆、硝基纤维素漆的稀释剂、脱漆剂、润滑油、油脂、蜡、赛璐珞、树脂、人造革等溶剂。
苯还可以用作合成染料、合成橡胶、合成树脂、合成纤维、合成谷物、塑料、医药、农药、照相胶片以及石油化工制品的重要原料；苯品具有良好的溶解性能,因而被广泛地用作胶黏剂及工业溶剂例如:清漆、硝基纤维漆的稀释剂、脱漆剂、润滑油、油脂、蜡、赛璐珞、树脂、人造革等溶剂。
苯的制备方法有许多种，包括重整汽油法和裂解汽油法，现有的裂解法制苯在工业生产中通常使用Hydeal法，其通过对原料油裂解处理后加氢，去掉苯环上的烷基制得苯，上述方法虽然装置简单，但反应压力和反应温度过高，物料和能量消耗较大。
发明内容
为此，本发明提供了一种强化甲苯加氢反应的系统及工艺，用以解决甲苯加氢反应过程中压力较高的问题。
一方面，本发明提供了一种强化甲苯加氢反应的系统，包括：原料油管道、氢气管道、加热炉、鼓泡塔反应器、微界面发生器、分离器、稳定塔和苯塔；
所述原料油进气管道上和所述氢气进气管与所述鼓泡塔反应器相连；
至少一个所述加热炉设置在所述原料油管道上，用以将原料油加热成原料油气；
至少一个所述加热炉设置在所述氢气进气管道上；
至少一个所述微界面发生器设置在所述原料油进气管道上，用以将原料油气打碎成微米级气泡；
至少一个所述微界面发生器设置在所述氢气进气管道上，用以将氢气打碎成微米级气泡；
所述鼓泡塔反应器上方通过管道与所述分离器相连，下方通过管道与所述苯塔相连，鼓泡塔反应器内充有苯溶液，苯溶液占整个鼓泡塔反应器容积的2/3；
所述分离器的气相物料出口与所述氢气管道相连，其液相物料出口与所述稳定塔相连；
所述稳定塔与所述苯塔相连。
进一步地，在所述鼓泡塔反应器内部设有催化剂床层。
进一步地，所述催化剂床层设置在所述微界面发生器上方。
进一步地，所述微界面发生器使氢气气泡破碎形成直径大于等于1μm、小于1mm的微米级气泡。
进一步地，所述微界面发生器为气动式微界面发生器。
进一步地，在连接所述鼓泡塔反应器和所述分离器的管道上设有至少一个换热器。
进一步地，在连接所述苯塔和所述鼓泡塔反应器的管道上设有至少一个换热器。
另一方面，本发明提供了一种强化甲苯加氢反应的工艺，包括如下步骤：
向鼓泡塔反应器中同时通入原料油和氢气，原料油在经过加热炉加热后变成气相物料通入微界面发生器中进行破碎，同时，位于氢气管道的氢气也经过加热炉加热后进入微界面发生器中进行破碎，加热炉加热温度为400-500℃；
在鼓泡塔反应器中设有一定高度的苯溶液，气相油料和氢气经过微界面发生器破碎成微米级别的微米级气泡，微米级气泡在苯溶液中缓慢上浮，并在催化剂床层中进行甲苯加氢反应，催化剂床层中的催化剂为氧化铬和氧化铝，鼓泡塔反应器内压强维持在1-2MPa；
鼓泡塔反应器中的气相物料经过反应器上方的管道进入第一冷却器中冷凝，然后经分离器进行气液分离器，分离出的氢气排入氢气管道中循环使用，分离出的液相物料排入稳定塔中进行脱烷处理，处理后的液相物料再通入苯塔中制苯，蒸馏出的苯蒸气经过第二冷却器冷凝成液体后排入鼓泡塔反应器中，用以维持反应器内液位高度。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于，本发明在鼓泡塔反应器中的原料油进口处和氢气进口处都设置了微界面发生器，气体在微界面发生器中被打碎成为微米级别的小气泡，这些微米级气泡在鼓泡塔反应器的苯溶液中缓慢上浮，相较于现有技术，这些气泡在催化剂床层中停留的时间更长，从而使得反映效率更高，提高了原料油和氢气的利用率。
尤其，微界面发生器将气体打碎成微米级别的小气泡，并使它们溶于液体中进行反应，提高了相界面积，从而可以采用更低的反应压力和反应温度，节约了能耗，增加了反应装置的安全性。
附图说明
图1为本发明实施例1的结构示意图；
图2为本发明实施例2的结构示意图。
具体实施方式
为了使发明的目的和优点更加清楚明白，下面结合实施例对本发明作进一步描述；应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。
下面参照附图来描述本发明的优选实施方式。本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用于解释本发明的技术原理，并非在限制本发明的保护范围。
需要说明的是，在本发明的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所述装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，还需要说明的是，在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
参阅图1所示，为本发明提供的一种强化甲苯加氢反应的结构示意图，本系统包括：原料油管道1、氢气管道2、加热炉3、鼓泡塔反应器4、微界面发生器5、催化剂床层6、第一冷却器7、分离器8、稳定塔9、苯塔10、第二冷却器11。原料油管道1为上翻式管道，其上设有加热炉3，其一端通入原料油，另一端通入微界面发生器；氢气管道2为上翻式管道，其上设有加热炉3，其一端通入氢气，另一端通入微界面发生器。鼓泡塔反应器4内部设有至少两个微界面发生器5，分别与原料油管道1和氢气管道2相连，在微界面发生器5上方设有催化剂床层6。鼓泡塔反应器4上方与分离器8连通，连通管道上设有第一冷却器7。
继续参阅图1所示，分离器8气相出口与氢气管道相连，其液相出口与稳定塔9相连，稳定塔9产物出口与苯塔10相连，苯塔10与鼓泡塔反应器4底部通过管道相连，管道上设有第二冷却器11。
一种强化苯加氢反应的工艺，其包括如下步骤：向鼓泡塔反应器4中同时通入原料油和氢气，原料油在经过加热炉3加热后变成气相物料通入微界面发生器5中进行破碎，同时，位于氢气管道2的氢气也经过加热炉加热后进入微界面发生器5中进行破碎，加热炉加热温度为400-500℃。在鼓泡塔反应器4中设有一定高度的苯溶液，气相油料和氢气经过微界面发生器5破碎成微米级别的微米级气泡，微米级气泡在苯溶液中缓慢上浮，并在催化剂床层6中进行甲苯加氢反应，催化剂床层6中的催化剂为氧化铬和氧化铝，鼓泡塔反应器4内压强维持在1-2MPa。
鼓泡塔反应器中的气相物料经过反应器上方的管道进入第一冷却器7中冷凝，然后经分离器8进行气液分离器，分离出的氢气排入氢气管道2中循环使用，分离出的液相物料排入稳定塔9中进行脱烷处理，处理后的液相物料再通入苯塔10中制苯，蒸馏出的苯蒸气经过第二冷却器11冷凝成液体后排入鼓泡塔反应器4中，用以维持反应器内液位高度。
实施例1
在进原料油管道和进氢气管道的反应器出口处各设置一个微界面发生器，其系统构造如图1所示，反应器运转周期为半年，反应温度为500℃，反应压力为2MPa，苯收率为97％-98.6％，制得的苯纯度为99.5％以上。
实施例2
在进原料油管道和进氢气管道的反应器出口处各设置两个微界面发生器，其系统构造如图2所示，反应器运转周期为半年，反应温度为450℃，反应压力为1.4MPa，苯收率为98％-99.5％，制得的苯纯度为99.5％以上。
实施例3
在进原料油管道和进氢气管道的反应器出口处各设置三个微界面发生器，反应器运转周期为半年，反应温度为400℃，反应压力为1MPa，苯收率为97％-99.1％，制得的苯纯度为99.5％以上。
相较于传统的烷基芳烃催化脱烷基制备苯的方法，上述实施例通过加装微界面发生器有效地降低了反应压强和反应温度，增加了氢气和原料油的反应效率，减少了物料和能量的损耗。
Claims (9)
1.一种强化甲苯加氢反应的系统，其特征在于，包括：原料油管道、氢气管道、加热炉、鼓泡塔反应器、微界面发生器、分离器、稳定塔和苯塔；
所述原料油进气管道上和所述氢气进气管与所述鼓泡塔反应器相连；
至少一个所述加热炉设置在所述原料油管道上，用以将原料油加热成原料油气；
至少一个所述加热炉设置在所述氢气进气管道上；
至少一个所述微界面发生器设置在所述原料油进气管道上，用以将原料油气打碎成微米级气泡；
至少一个所述微界面发生器设置在所述氢气进气管道上，用以将氢气打碎成微米级气泡；
所述鼓泡塔反应器上方通过管道与所述分离器相连，下方通过管道与所述苯塔相连,鼓泡塔反应器内充有苯溶液；
所述分离器的气相物料出口与所述氢气管道相连，其液相物料出口与所述稳定塔相连；
所述稳定塔与所述苯塔相连。
2.根据权利要求1所述的强化甲苯加氢反应的系统，其特征在于，所述鼓泡塔反应器内的苯溶液占整个鼓泡塔反应器容积的2/3。
3.根据权利要求1所述的强化甲苯加氢反应的系统，其特征在于，在所述鼓泡塔反应器内部设有催化剂床层。
4.根据权利要求3所述的强化甲苯加氢反应的系统，其特征在于，所述催化剂床层设置在所述微界面发生器上方。
5.根据权利要求1所述的强化甲苯加氢反应的系统，其特征在于，所述微界面发生器使氢气气泡破碎形成直径大于等于1μm、小于1mm的微米级气泡。
6.根据权利要求1所述的强化甲苯的氧化系统，其特征在于，所述微界面发生器为气动式微界面发生器。
7.根据权利要求1所述的强化甲苯加氢反应的系统，其特征在于，在连接所述鼓泡塔反应器和所述分离器的管道上设有至少一个换热器。
8.根据权利要求1所述的强化甲苯加氢反应的系统，其特征在于，在连接所述苯塔和所述鼓泡塔反应器的管道上设有至少一个换热器。
9.一种强化甲苯加氢反应的工艺，其特征在于，包括如下步骤：
向鼓泡塔反应器中同时通入原料油和氢气，原料油在经过加热炉加热后变成气相物料通入微界面发生器中进行破碎，同时，位于氢气管道的氢气也经过加热炉加热后进入微界面发生器中进行破碎，加热炉加热温度为400-500℃；
在所述鼓泡塔反应器中设有一定高度的苯溶液，气相油料和氢气经过所述微界面发生器破碎成微米级别的微米级气泡，微米级气泡在苯溶液中缓慢上浮，并在催化剂床层中进行甲苯加氢反应，催化剂床层中的催化剂为氧化铬和氧化铝，所述鼓泡塔反应器内压强维持在1-2MPa；
所述鼓泡塔反应器中的气相物料经过反应器上方的管道进入第一冷却器中冷凝，然后经分离器进行气液分离器，分离出的氢气排入氢气管道中循环使用，分离出的液相物料排入稳定塔中进行脱烷处理，处理后的液相物料再通入苯塔中制苯，蒸馏出的苯蒸气经过第二冷却器冷凝成液体后排入所述鼓泡塔反应器中，用以维持反应器内液位高度。
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| CN201910850799.6A CN112546965A (zh) | 2019-09-10 | 2019-09-10 | 一种强化甲苯加氢反应的系统及工艺 |
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2019
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