CN202460629U - 一种苯选择加氢制环己烯的反应装置 - Google Patents

一种苯选择加氢制环己烯的反应装置 Download PDF

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郑仁
张媛
姚立东
刘�文
张敬民
王元平
袁海朋
王绍伟
史文涛
宋辉
钱震
王海国
张蒙
刘俊生
曹振岩
孙世谦
王美娇
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Shandong Haili Chemical Industry Co Ltd
Tianjin Zhenbo Science And Technology Co Ltd
China Tianchen Engineering Corp
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Shandong Haili Chemical Industry Co Ltd
Tianjin Zhenbo Science And Technology Co Ltd
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本实用新型公开了一种苯选择加氢制环己烯的反应装置,它包括自吸式搅拌系统和高压反应系统,自吸式搅拌系统包括依次固定相连的驱动装置、联轴器和空心搅拌轴,在空心搅拌轴上安装有空心结构的自吸式搅拌器,在自吸式搅拌器上开有出气孔,位于物料液面以上部分的空心搅拌轴上开有进气孔;高压反应釜系统包括高压反应釜,在高压反应釜外设有换热夹套,在高压反应釜内设有换热盘管,在高压反应釜内位于反应产物出料口处设有溢流堰,气相分布器以液相分布器分别设置在高压反应釜内底部。采用本装置可以满足苯选择加氢制环己烯复杂气-液-液-固四相反应需求,实现苯通过部分加氢高选择性、高收率地制备环己烯,环己烯选择性可以达80.2%。

Description

一种苯选择加氢制环己烯的反应装置
技术领域
本实用新型化工设备领域,尤其涉及一种苯选择加氢制环己烯的反应装置。
背景技术
环己烯是一种重要的有机化工原料,作为一种中间体,广泛应用于医药、农药、燃料、洗涤剂、炸药、饲料添加剂、聚酯和其它精细化学品的生产。工业上获得环己烯的方法较多。传统上有环己醇脱水、卤代环己烷脱卤化氢、Birch还原等方法,由于使用了成本较高的环己醇、卤代环己烷和碱金属或碱土金属作为原料,工艺复杂,生产成本较高。苯选择加氢制环己烯技术是一种以廉价苯为原料选择加氢制备环己烯的新方法。该方法的开发和工业应用使得环己烯生产成本显著下降,能够应用于环己醇、环己酮、己二酸等重要产品的工业化大规模生产。
苯选择加氢制环己烯技术采用一种含钌的金属催化剂,反应在气-液-液-固四相体系中进行,以水为连续相,催化剂悬浮在水相中,苯作为有机相,以小液滴的形式均匀分散在水相中,氢气以鼓泡的形式进入反应系统。反应物在搅拌器剪切力的作用下和催化剂充分接触,高选择性和高转化率地生成环己烯。苯选择加氢制环己烯反应原子利用率高,绿色环保,但气-液-液-固四相反应体系非常复杂,对反应装置的要求很高。
已公开发明专利CN1696087A公开了一种由反应系统和沉降分离系统组成的整套苯选择加氢制环己烯的工艺装置。该工艺装置的反应系统由高压反应釜和常规的多级搅拌器组成,鉴于苯选择加氢制环己烯反应四相反应体系的复杂性,该工艺装置的反应系统不能满足苯选择加氢制环己烯反应的需要;作为可选项,该专利提出可采用多级串联反应釜的形式满足反应转化率的需要,但显然反应设备投资会大大增大,经济上不合理。
实用新型专利CN2649170Y公开了一种高效自吸式气液搅拌装置,由驱动装置、联轴器、空心搅拌轴、自吸式搅拌器、辅助搅拌器等组成。该气液搅拌装置对于普通气液反应具有气液接触良好,界面更新速率快、传质效率高等特点,但由于苯选择加氢制环己烯反应是气-液-液-固四相反应,不但需要对作为气相的氢气在作为连续液相的水中进行良好的分散,还需要对作为有机液相的苯在作为连续液相的水中进行良好的分散,并需要将反应产物连续地从反应釜内排出,该气液搅拌装置不能满足苯选择加氢制环己烯复杂的气-液-液-固四相反应的需求。
发明内容
本实用新型的目的在于克服已有技术的不足,提供一种满足苯选择加氢制环己烯复杂气-液-液-固四相反应需求,实现苯通过部分加氢高选择性、高收率地制备环己烯的一种苯选择加氢制环己烯的反应装置。
本实用新型的一种苯选择加氢制环己烯的反应装置,它包括自吸式搅拌系统和高压反应系统,所述的自吸式搅拌系统包括依次固定相连的驱动装置、联轴器和空心搅拌轴,在所述的空心搅拌轴上安装有空心结构的自吸式搅拌器,在所述的自吸式搅拌器上开有出气孔,位于物料液面以上部分的空心搅拌轴上开有进气孔;所述的高压反应釜系统包括高压反应釜,在所述的高压反应釜外设有换热夹套,在所述的高压反应釜内设有换热盘管,在所述的高压反应釜内位于反应产物出料口处设有溢流堰,与氢气进管相连的气相分布器以及与苯进管相连的液相分布器分别设置在高压反应釜内底部,在所述的高压反应釜下部设置有催化剂进料口。
采用本实用新型装置可以满足苯选择加氢制环己烯复杂气-液-液-固四相反应需求,实现苯通过部分加氢高选择性、高收率地制备环己烯,环己烯选择性可以达80.2%。
附图说明
附图为本实用新型的一种苯选择加氢制环己烯的反应装置的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本实用新型作以详细描述。
如附图所示本实用新型的一种苯选择加氢制环己烯的反应装置,它包括自吸式搅拌系统和高压反应系统,所述的自吸式搅拌系统包括依次固定相连的驱动装置1、联轴器2和空心搅拌轴3,在所述的空心搅拌轴3上安装有空心结构的自吸式搅拌器4,在所述的自吸式搅拌器上开有出气孔6,位于物料液面以上部分的空心搅拌轴3上开有进气孔5;所述的高压反应釜系统包括高压反应釜7,在所述的高压反应釜7外设有换热夹套15,在所述的高压反应釜7内设有换热盘管16,在所述的高压反应釜7内位于反应产物出料口12处设有溢流堰17,与氢气进管11相连的气相分布器9以及与苯进管10相连的液相分布器8分别设置在高压反应釜7内底部,在所述的高压反应釜7下部设置有催化剂进料口18。
本装置中的换热夹套15开有导热油入口13和导热油出口14。
本装置的工作原理及工作过程如下:
1、自吸式搅拌系统。自吸式搅拌系统的作用是对气-液-液-固四相反应体系进行充分的分散。苯选择性加氢制环己烯的原料为苯和环己烯,催化剂为置于水相之中的含钌纳米级固体催化剂。在反应过程中体系内包括气氢气、液有机液相,苯原料及反应产物、液水相,在反应体系里为连续相、固含钌纳米级催化剂及其载体四相,为了保证氢气和苯在水相中均匀分散并与水相中的纳米级固体催化剂充分接触。自吸式搅拌系统的使用充分满足了气-液-液-固四相反应体系对分散的要求。具有空心结构的自吸式搅拌器4在旋转过程中浆液周围的液体动压头增加,静压头随之降低,在自吸式搅拌器4周围形成负压,从位于空心搅拌轴3物料液面以上部分的进气孔5进入的氢气沿空心搅拌轴3至自吸式搅拌器4,并从自吸式搅拌器4上的出气孔6排出,进入自吸式搅拌器4周围高速湍动的液相中,从而实现氢气在反应体系中的高效内循环,保证氢气在反应体系中的充分分散和传质。根据系统需要,自吸式搅拌器可以是多层,也可以是单层图1中给出的是三层。
2、高压反应系统。苯选择性加氢制环己烯的反应温度为130℃~170℃,反应压力为4.5MPa~5.5MPa。高压反应系统充分考虑了反应体系的特点和要求。为了防止催化剂中毒,同时考虑反应物料中可能存在的氯离子对反应器的腐蚀,高压反应釜7的材质选取哈氏合金,或常规不锈钢内壁喷涂有机防腐材料。为了保证原料在反应体系中的充分分散,高压反应釜7底部设置了气相分布器9和液相分布器8,分别用于氢气进料和苯进料的分散。高压反应釜7外设置了换热夹套15,在高压反应釜7内设置换热盘管16。由于反应在130℃~170℃下进行,换热夹套15内可通入导热油作为热源,而换热盘管16内通入冷却水以防止反应过程中的飞温。在高压反应釜7内反应产物出料口12处设有溢流堰17,反应产物经过溢流堰17的初步分离后,从反应产物出料口12排出。催化剂浆液从高压反应釜7底部的催化剂进料口18进入高压反应釜7。
实施例
有效容积为100L的苯选择加氢制环己烯的反应装置,搅拌器转速为125RPM,操作温度为135℃,操作压力为4.5MPa。苯原料进料量为80L/hr,催化剂浆液进料量为200L/hr。苯原料的停留时间为20~25min。平衡后产品组成为:环己烷:9.5wt%,环己烯:38.5wt%,苯:52.0wt%。反应转化率为48.0%,环己烯选择性为80.2%。

Claims (2)

1.一种苯选择加氢制环己烯的反应装置,它包括自吸式搅拌系统和高压反应系统,其特征在于:所述的自吸式搅拌系统包括依次固定相连的驱动装置、联轴器和空心搅拌轴,在所述的空心搅拌轴上安装有空心结构的自吸式搅拌器,在所述的自吸式搅拌器上开有出气孔,位于物料液面以上部分的空心搅拌轴上开有进气孔;所述的高压反应釜系统包括高压反应釜,在所述的高压反应釜外设有换热夹套,在所述的高压反应釜内设有换热盘管,在所述的高压反应釜内位于反应产物出料口处设有溢流堰,与氢气进管相连的气相分布器以及与苯进管相连的液相分布器分别设置在高压反应釜内底部,在所述的高压反应釜下部设置有催化剂进料口。
2.根据权利要求1所述的苯选择加氢制环己烯的反应装置,其特征在于:所述的自吸式搅拌器为多层或单层。
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