CN212222830U - 一种由环戊二烯选择加氢制环戊烯的装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种由环戊二烯选择加氢制环戊烯的装置，依次包括进料单元、反应单元和产品采集与分离回收单元，所述的进料单元包括气体进料系统和液体进料系统，气体进料系统包括氢气和氮气进料系统；所述的反应单元依次包括第一反应器和第二反应器，反应器串级连接。本实用新型采用两级串联，可加氢高浓度环戊二烯而不会超温，实现了环戊二烯完全加氢转化为环戊烯，具有加氢转化率和选择性高、操作灵活、装置设备简单安全、运行成本低等优点。

Description

一种由环戊二烯选择加氢制环戊烯的装置

技术领域

本实用新型属于化工领域，涉及一种用于环戊二烯选择加氢制环戊烯的装置。

背景技术

随着国内许多企业的大型乙烯生产装置的改建、扩建和分离技术的成熟，双环戊二烯的产量也随之提高，目前中国化工电子商务网上双环戊二烯的平均报价不到 10000元/吨。但是国内的环戊烯的供应主要依靠进口，其生产企业较少，有淄博联碳化学有限公司，乐平市恒辉化工有限公司（产量 1000 吨/年，价格 65000 元/吨），无锡共禾化工厂（现生产量600 吨/年）。还有一些企业不从事生产，只销售环戊烯，进口价大约是 60000～65000 元/吨。

环戊烯 CPE 是重要的有机原料 可用于生产环戊酮、环戊醇、戊二酸、戊二醛等附加值更高的化工产品，广泛用于制药、有机合成等领域。

环戊烯主要通过环戊二烯选择加氢方法制得。环戊二烯主要来自于乙烯裂解副产品碳五馏分。因在室温下，环戊二烯容易发生自聚反应生产相对更加稳定的双环戊二烯，因此工业环戊二烯通常以二聚体形式储存。使用时，仅需将双环戊二烯进行常规的常压蒸馏，收集塔顶温度在40～44℃的馏分，即得到环戊二烯。

环戊二烯选择加氢制取环戊烯的研究一直在继续，说明环戊烯及其下游产品有着广阔的发展空间。环戊二烯选择加氢生产工艺围绕如何提高环戊烯的收率和选择性以及提高环戊二烯的转化率等方面进行。此外，由于深度加氢副产物环戊烷和目标产物环戊烯的沸点比较接近，二者的分离不太容易，精馏过程能耗较高。因此要求选择加氢催化剂对环戊烯的选择性尽可能好，催化活性尽可能高。另外，在环戊二烯的加氢反应中，吸附在催化剂表面的环戊二烯非常容易二聚，进而再聚形成高聚物，即所说“绿油”的生成过程，导致催化剂需要频繁再生，缩短了使用寿命并极大地影响装置的长周期平稳运行。据此，要求催化剂的低温活性高，容“绿油”量大，且具备较高的稳定性。显然，环戊二烯选择加氢制备环戊烯技术主要表现在催化剂的改进，开发一种低价高效的催化剂是目前的研究方向。

现有技术中，由于环戊二烯加氢制备环戊烯的选择加氢催化剂比较常见的是载体负载贵金属Pd催化剂，载体通常使用氧化铝，并加助剂改性。例如，US3994986、CN1011877和文献（天然气化工，2013,37,20）、文献（河北工业大学学报，2011,40,40）和文献（精细化工中间体，2016,46,56），分别公开了一种采用负载型Pd催化剂的环戊二烯固定床加氢生产环戊烯的方法，这类贵金属催化剂中的Pd活性组分容易流失，造价昂贵、不易再生且选择性不够理想。

另外，Ni催化剂在环戊二烯选择加氢的方法中也有报道，常见的是Raney镍催化剂。但Raney镍是一种骨架Ni-Al合金催化剂，多用于浆态床反应中，一般以粉末状分散于原料中剧烈扰动接触反应，其强度差，容易粉粹流失，遇空气容易自然，不便于保存和反应后产物的分离。载体负载的Ni催化剂，由于载体颗粒较大，机械强度大、有大的孔体积和比表面积，非常适合用于固定床反应中，因而不存在催化剂与产物不易分离的问题，能很好地简化加氢工艺，但是相关技术报道较少且使用效果较差。另外，尽管负载镍催化剂比负载钯和Raney-Ni催化剂具有较多优势，但其在环戊二烯选择加氢过程中尚存在选择性和低温反应活性不够高，稳定性不够好的问题。

目前，环戊二烯选择加氢制环戊烯技术的关键是需要开发一种低温反应活性高、选择性好、放热小工艺简单、生产成本低、能长时间稳定运行的生产方法。

发明内容

针对现有环戊二烯固定床液相选择加氢技术存在不足，本实用新型提供一种环戊二烯选择加氢制环戊烯的装置，该装置操作灵活，加氢选择性和转化率高、不易超温、设备简单、运行成本低等优点。

本实用新型是一种环戊二烯选择加氢制环戊烯的装置，依次包括进料单元，反应单元和产品采集与分离回收单元，所述的进料单元包括气体进料系统和液体进料系统，气体进料系统包括氢气和氮气进料系统，所述反应单元依次包括第一反应器和第二反应器，每个反应器之间串联连接，压力由入口气体系统调节；所述的氢气进料系统依次包括减压阀，气体流量计；氮气进料系统依次包括减压阀、气体流量计，液体进料系统包括电子天平、原料罐、制冷器、计量泵；所述的产品采集与分离回收单元包括水冷器、气液分离罐、产品采集系统及分离回收系统；所述的第一反应器为列管式恒温反应器，第二反应器为固定床。

所述第一反应器为列管式反应器采用316L材质，管内装填催化剂，管间走冷却水，冷却水通过泵循环使用；第一反应器的进料是从底部进入，设置有高效分布器，第一反应器顶部出料口和第二反应器顶部进料口通过管线连接，第二反应器的出料口通过管线连接水冷器。

所述进料单元与反应单元之间设置有预热炉；所述原料罐放置在一个能自动控温的乙醇制冷器中。

所述第二反应器采用316L材质开式炉膛，分上、中、下三段炉膛控温，内部设有控温热电偶和测量反应管内温度的热电偶，所述的测量反应管内温度的热电偶设置于催化剂床层中间，数量为3-10个，所述的控制炉温热电偶均匀安装在反应器外壁，数量为3-6个。

所述第一反应器和第二反应器的压力调节由设置在第一反应器入口的减压阀和第二反应器出口的背压阀调控。

所述的装置预计算机辅助控制系统相连接，并由计算机辅助控制系统对物料的流速、反应器温度、压力、空速、气液分离罐液位进行控制。

所述的循环水冷系统带有控温系统可制冷，由计算机辅助系统控制或人工控制两种；所述的高效分布器是圆锥体型，圆面上分布等距的六个圆柱喷头和一个中心圆柱喷头。

本实用新型的有益技术在于，第一反应器采用列管式恒温反应器，管间走水及时移走反应热，保持恒定温度防止床层超温，可进高浓度环戊二烯减少运行成本；采用下进上出的鼓泡式低温液相进料降低结焦，同时补氮灵活调控床层温升，防止反应局部过热，造成环戊二烯聚合生胶；另外，第一反应器采用高效分布器，增大氢均匀混合；低温鼓泡进料氢少油多，可控制反应深度，减少过度加氢降低选择性。此装置运行稳定、可控、灵活多变，可以根据要求，调整生产不同的产品，使经济回报最大化。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

图1中，1为氢气，2为氮气，3为电子天平，4为制冷器，5为原料罐，6为计量泵，7为减压阀，8为气体流量计， 9为预热炉，10、为控温热电偶，11为测温热电偶，12为分布器，13为第一反应器。14为第二反应器，15为水冷器，16为气液分离罐，17为压差变送器，18为压力表，19为背压阀，20为湿式流量计，21为产品罐。

图1中101-102为物流，其中101为循环水，102为尾气。

图2为本实用新型高效分布器结构示意图。

图2中，12-1为分布盘，12-2为喷头。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型的具体实施方式作进一步的说明，但这些实施例不对本实用新型的实质与范围构成任何限制。

本实用新型工作时，氮气2减压阀7通过气体流量计8后对系统进行吹扫.。一定时间后，原料气体氢气1经过减压阀7通过气体流量计8控制设定一定流量后，进入预热炉9预热后进入加氢反应器13。原料液装在原料罐5中，原料罐5放在制冷器4中，通过电子天平3称量后由计量泵6控制设定流量，沿管线进入预热炉9预热后进入加氢反应器13.气液两相在设定的压力、流量下，进入预热炉预热充分混合后，物料进入第一反应器13底部进入，经过分布器12均匀扩散。

混合物料进入第一反应器13内，经过分布器的均匀分布后进入催化剂床层，在设定压力及温度下进行加氢反应，同时外部的水冷系统开启循环水101投入使用；从第一反应器顶部出来的物料进入第二反应器14中，并在设定的温度、压力条件下进行加氢反应，此时系统压力由压力表18显示，通过背压阀19控制。

反应系统出来的物料通过水冷器15冷凝后，进入气液分离罐16进行气液分离，分离后的液体通过差压变送器17连锁控制实现自动放液，调节气液分离罐内液位，实现自动放液，液体产品自动流入产品罐21中。分离后的气体通过背压阀19背压保证系统压力后，通过尾气湿式流量计20计量后放空尾气102。经过分离、减压后的气液两相可分别实现取样分析。

本实用新型的整个装置与计算机辅助控制系统相连接，并由计算机辅助控制系统对物料的流量、反应温度。压力、空速、气液分离罐液位进行控制。本实用新型装置对自动控制系统、安全连锁保护和程序升温系统、自动报表程序等方面采用现场智能仪表控制方式，也通过计算机远程控制。

以上所述的实施例仅用于解释本实用新型，并不对本实用新型构成任何限制。通过参照典型实施例对本实用新型进行了描述，但应当理解为其中所用的词语为描述性和解释性词汇，而不是限定性的词汇。本实用新型涉及特定的方法、材料和实施例，但是并不意味着本实用新型限于其中公开的特定例，相反，本实用新型可以扩展至其它所有具有相同功能的方法和应用。

Claims (8)

1.一种由环戊二烯选择加氢制环戊烯的装置，其特征在于，依次包括进料单元、反应单元和产品采集与分离回收单元，所述的进料单元包括气体进料系统和液体进料系统，气体进料系统包括氢气和氮气进料系统，所述反应单元依次包括第一反应器和第二反应器，每个反应器之间串联连接，压力由入口气体系统调节；

所述的氢气进料系统依次包括减压阀，气体流量计，氮气进料系统依次包括减压阀、气体流量计；液体进料系统包括电子天平、原料罐、制冷器、计量泵，原料为纯环戊二烯或环戊二烯稀释料；

所述的产品采集与分离回收单元包括水冷器、气液分离罐、产品采集系统及分离回收系统；所述的第一反应器为列管式恒温反应器，外部带循环水冷系统，第二反应器为固定床反应器。

2.根据权利要求1所述的环戊二烯选择加氢制环戊烯的装置，其特征在于：所述第一反应器为列管式反应器采用316L材质，管内装填催化剂，管间走冷却水，冷却水通过泵循环使用；物料是从底部进入，设置有高效分布器，第一反应器顶部出料口和第二反应器顶部进料口通过管线连接，第二反应器的出料口通过管线连接水冷器。

3.根据权利要求1所述的环戊二烯选择加氢制环戊烯的装置，其特征在于：所述进料单元与反应单元之间设置有预热炉。

4.根据权利要求1所述的环戊二烯选择加氢制环戊烯的装置，其特征在于：所述原料罐放置在一个自动控温的乙醇制冷器中。

5.根据权利要求1所述的环戊二烯选择加氢制环戊烯的装置，其特征在于：所述第二反应器采用316L材质开式炉膛，分上、中、下三段炉膛控温，内部设有控温热电偶和测量反应管内温度的热电偶，所述的测量反应管内温度的热电偶设置于催化剂床层中间，数量为3-10个，所述的控制炉温热电偶均匀安装在反应器外壁，数量为3-6个。

6.根据权利要求1所述的环戊二烯选择加氢制环戊烯的装置，其特征在于：所述第一反应器和第二反应器的压力调节由设置在第一反应器入口的减压阀和第二反应器出口的背压阀调控。

7.根据权利要求1所述的环戊二烯选择加氢制环戊烯的装置，其特征在于：所述的装置与计算机辅助控制系统相连接，并由计算机辅助控制系统对物料的流速、反应器温度、压力、空速、气液分离罐液位和循环水量进行控制。

8.根据权利要求2所述的环戊二烯选择加氢制环戊烯的装置，其特征在于：所述的循环水冷系统带有控温和制冷功能，由计算机辅助系统控制或人工控制两种；所述的高效分布器是圆锥体型，圆面上分布等距的六个圆柱喷头和一个中心圆柱喷头。

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