CN213493585U - 一种间歇式催化加氢反应装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种间歇式催化加氢反应装置。该装置包括设有进料口和出料口的加氢反应釜以及与所述加氢反应釜连接的循环组件；所述循环组件包括设于所述加氢反应釜外部的循环泵和设于所述加氢反应釜内部的喷嘴；所述循环泵的输入端通过第一循环管道与所述加氢反应釜的下端连通，所述循环泵的输出端通过第二循环管道与所述喷嘴连通。通过上述方式，本实用新型能够使加氢反应釜中的液相物料和固相催化剂经循环泵输送至加氢反应釜顶部，并通过喷嘴将其分散为小液滴喷出，大幅增加液相物料、固相催化剂与氢气的接触面积和接触时间，实现固相、液相和气相的充分混合，并使催化剂再生活化，有效提高催化加氢反应的反应速率。

Description

一种间歇式催化加氢反应装置

技术领域

本实用新型涉及催化加氢反应技术领域，特别是涉及一种间歇式催化加氢反应装置。

背景技术

催化加氢反应是指在催化剂的作用下，有机化合物与氢气分子间的反应过程，是有机合成过程中的重要单元反应之一。近年来，随着催化加氢反应的相关技术在开发与推广使用上的不断突破，催化加氢反应起到了降低生产成本、提高产品质量、增加收率、简化工艺流程、减少三废排放等作用，因而被广泛应用于石油化工、精细化工、高分子合成等领域。

在实际生产中，催化加氢反应的进行可以分为连续式和间歇式。与连续式生产方式相比，间歇式生产具有操作灵活、生产可变、投资低、装置简单等优点，适用于生产小批量、多品种、反应时间长的产品，在医药、农药、染料和各种精细化工工业均得到了广泛应用。目前，间歇式催化加氢反应一般在反应釜内进行，但由于反应釜体积较大，且待反应的物料包括气相的氢气、液相的原料和固相的催化剂，三者难以在反应釜内充分混合，导致催化加氢反应效率较低，并影响最终的产品质量。

公开号为CN205586965U的专利提供了一种加氢反应工艺装置，该专利通过在加氢反应釜内设置吸气装置，使氢气被吸入吸气管中，并从出气管排出至液料内，从而使氢气与液料直接接触反应，提升了气液混合效果。然而，该专利将氢气经出气管排至液料内时，由于氢气密度较小，其排出后仅能与出气管口处的液料短暂接触便再次上升至反应釜上部，实际能达到的气液混合效果仍然有限。此外，随着催化加氢反应的进行，部分催化剂在使用过程中容易失活，在氢气不能与催化剂充分混合的情况下，失活的催化剂难以再生活化，从而影响反应的顺利进行，导致反应效率较低、产品质量不佳等问题。

有鉴于此，当前仍有必要提供一种能够促进固、液、气三相充分混合的间歇式催化加氢反应装置，以解决上述问题。

实用新型内容

针对上述现有技术存在的缺陷，本实用新型的目的在于提供一种间歇式催化加氢反应装置。通过设置循环组件，使加氢反应釜中的液相物料和固相催化剂经循环泵输送至加氢反应釜顶部，并通过喷嘴将其分散为小液滴喷出，使液相物料和固相催化剂与位于加氢反应釜顶部的氢气充分反应，从而使催化剂再生活化，并促进催化加氢反应高效进行。

为实现上述目的，本实用新型提供了一种间歇式催化加氢反应装置，包括设有进料口和出料口的加氢反应釜以及与所述加氢反应釜连接的循环组件；所述循环组件包括设于所述加氢反应釜外部的循环泵和设于所述加氢反应釜内部的喷嘴，所述循环泵的输入端通过第一循环管道与所述加氢反应釜的下端连通，所述循环泵的输出端通过第二循环管道与所述喷嘴连通。

进一步地，所述加氢反应釜内设有由电机驱动的搅拌组件，所述搅拌组件包括与所述电机连接的搅拌轴和设于所述搅拌轴上的搅拌桨叶。

进一步地，所述电机设于所述加氢反应釜顶部的中心，所述电机的驱动轴与所述搅拌轴的一端连接，所述搅拌轴的另一端伸入所述加氢反应釜内部。

进一步地，所述搅拌桨叶包括设于所述搅拌轴下端部的第一搅拌桨叶和设于所述搅拌轴中部的第二搅拌桨叶；所述第一搅拌桨叶和所述第二搅拌桨叶平行设置。

进一步地，所述喷嘴以喷口朝下的方式设于所述加氢反应釜内部的上端。

更进一步地，所述进料口设于所述加氢反应釜顶部远离所述喷嘴的一侧。

进一步地，所述加氢反应釜外侧设有用于控温的U形夹套，所述U形夹套上设有与温控装置相连的热媒进口和热媒出口。

更进一步地，所述出料口设于所述加氢反应釜底部的中心，并贯穿所述U形夹套。

进一步地，所述进料口与氢气输入管道、液相物料输入管道和催化剂输入管道分别连通。

进一步地，所述进料口和所述出料口上均设有阀门。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

1、本实用新型提供的间歇式催化加氢反应装置中，设有能够使反应物料循环反应的循环组件。在该循环组件的作用下，位于加氢反应釜底部的液相物料和固相催化剂能够被循环泵强制吸出，再通过循环管道输送至位于加氢反应釜顶部的喷嘴中，不仅能够使液相物料和固相催化剂在反应釜顶部与氢气接触；还能够利用喷嘴形成的喷雾使液相物料和固相物料均匀分散成大量小液滴，使其具有更大的比表面积、更高的反应活性以及更慢的下落速率，实现固相、液相和气相的充分混合。

2、利用本实用新型提供的间歇式催化加氢反应装置中的循环组件不断进行强制循环，能够大幅增加液相物料、固相催化剂与氢气的接触面积和接触时间，不仅能够促进催化加氢反应的进行，提高反应效率；还能够利用氢气与催化剂的充分接触，使氢气对被氧化失活的催化剂进行还原，实现催化剂的再生活化，解决了催化剂易于失活的问题，进一步提高了催化加氢反应的反应速率，缩短了反应时间，并提高制得的产品质量。

3、本实用新型提供的间歇式催化加氢反应装置能够利用循环组件使固相、液相和气相的反应物料充分混合，仅需设置一个进料口使各物料进入加氢反应釜内即可，不需要在不同位置为不同物料分别设置相应的进料口，使装置整体结构更加简单，便于使用。

4、本实用新型提供的间歇式催化加氢反应装置适用于催化剂粒径小、易失活的催化加氢反应，能够使催化剂再生活化，有效解决反应过程中催化剂失活带来的问题；且该装置易于生产和使用，有助于提高催化加氢反应的效率，能够满足实际工业生产及应用的要求，具有较高的应用价值。

附图说明

图1是本实用新型提供的一种间歇式催化加氢反应装置的结构示意图；

附图中各部件的标记如下：1、加氢反应釜；11、进料口；12、出料口；2、循环泵；3、喷嘴；41、第一循环管道；42、第二循环管道；5、电机；6、搅拌轴；71、第一搅拌桨叶；72、第二搅拌桨叶；8、U形夹套；81、热媒进口；82、热媒出口；9、阀门。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的较佳实施例进行详细阐述，以使本实用新型的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本实用新型的保护范围做出更为清楚明确的界定。显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施例，都属于本实用新型所保护的范围。

如图1所示，本实用新型提供了一种间歇式催化加氢反应装置，包括设有进料口11和出料口12的加氢反应釜1以及与所述加氢反应釜1连接的循环组件；所述循环组件包括设于所述加氢反应釜1外部的循环泵2和设于所述加氢反应釜1内部的喷嘴3；所述喷嘴3以喷口朝下的方式设于所述加氢反应釜1内部的上端，所述进料口11设于所述加氢反应釜1顶部远离所述喷嘴3的一侧。

所述循环泵2的输入端通过第一循环管道41与所述加氢反应釜1的下端连通，所述循环泵2的输出端通过第二循环管道42与所述喷嘴3连通，从而使位于所述加氢反应釜1底部的液相物料和固相催化剂能够通过所述第一循环管道41被循环泵2强制吸出，再通过所述第二循环管道42输送至位于加氢反应釜1顶部的喷嘴3中。

当液相物料和固相催化剂经所述喷嘴3向下喷出时，其均匀分散成大量小液滴，具有更大的比表面积、更高的反应活性以及更慢的下落速率，从而实现固相、液相和气相的充分混合，提高其反应效率。同时，固相催化剂由喷嘴喷出时，能够与氢气充分接触，从而利用氢气对被氧化失活的催化剂进行还原，实现催化剂的再生活化，解决了催化剂易于失活的问题，进一步提高了催化加氢反应的反应速率，缩短了反应时间，并提高制得的产品质量。

所述加氢反应釜1外侧还设有用于控温的U形夹套8，所述U形夹套8上设有与温控装置相连的热媒进口81和热媒出口82，通过控制温控装置能够对热媒的温度进行调控，从而对加氢反应釜1内的温度进行控制，以使加氢反应釜1内的催化加氢反应按设定的温度进行。

所述出料口12设于所述加氢反应釜1底部的中心，并贯穿所述U形夹套8，以便反应完成后生成的产物能够顺利从出料口排出。

所述加氢反应釜1内还设有由电机5驱动的搅拌组件，所述搅拌组件包括与所述电机5连接的搅拌轴6和设于所述搅拌轴6上的搅拌桨叶。所述电机5设于所述加氢反应釜1顶部的中心，所述电机5的驱动轴与所述搅拌轴6的一端连接，所述搅拌轴6的另一端伸入所述加氢反应釜1内部。当电机5开启后，搅拌轴6能够绕其轴线在加氢反应釜1内旋转，并带动设于搅拌轴6上的搅拌桨叶进行旋转，起到搅拌的作用，有利于促进催化加氢反应的进行。

其中，所述搅拌桨叶包括设于所述搅拌轴6下端部的第一搅拌桨叶71和设于所述搅拌轴6中部的第二搅拌桨叶72；所述第一搅拌桨叶71和所述第二搅拌桨叶72平行设置。在催化加氢反应过程中，位于所述搅拌轴6下端部的第一搅拌桨叶71能够对液相物料及其中的固相催化剂进行充分搅拌，不仅有利于促进反应的进行，还能够使循环泵抽出的溶液中均匀含有液相物料和固相催化剂。同时，位于搅拌轴6中部的第二搅拌桨叶72能够对上层的氢气以及强制循环后向下喷出的液相物料及固相催化剂进行搅拌，促进固相、液相和气相充分混合，进一步提高催化加氢反应的效率。

所述进料口11与氢气输入管道、液相物料输入管道和催化剂输入管道分别连通，以便将氢气、液相物料和固相催化剂输入加氢反应釜1中进行反应。所述进料口11和所述出料口12上均设有阀门9，以便控制进料及出料过程，使催化加氢反应间歇进行。

下面对本实用新型提供的一种间歇式催化加氢反应装置的工作原理进行说明：

以苯甲酸催化加氢生产环己基甲酸的反应过程为例，使用本实用新型提供的间歇式催化加氢反应装置时，先将苯甲酸、Pd/C催化剂、Ru/C助剂及氢气分别通过对应的管道输入进料口11中，再关闭进料口11的阀门9，开启电机5，使电机5带动搅拌轴6及搅拌轴6上的第一搅拌桨叶71和第二搅拌桨叶72进行旋转，使物料初步混合。

再开启循环泵2，使位于所述加氢反应釜1底部的液相物料和固相催化剂能够通过所述第一循环管道41被循环泵2强制吸出，再通过所述第二循环管道42输送至位于加氢反应釜1顶部的喷嘴3中，分散成大量小液滴喷出，实现固相、液相和气相的充分混合，提高其反应效率。

同时，开启U形夹套8对应的温控装置，使反应按设定的反应温度进行。随着反应的进行，催化剂逐渐被氧化，活性开始减弱，但在循环组件的作用下，氢气与催化剂充分接触，起到对催化剂的还原作用，避免了催化剂因氧化失活，使反应始终保持较高的反应速率。

待反应完成后，即可打开出料口12的阀门9，使产物从出料口12排出，经过滤除去催化剂后即可得到所需的环己基甲酸。整体过程操作简便、易于控制，且反应效率高，能够满足实际生产与应用的要求。

需要说明的是，利用本实用新型提供的间歇式催化加氢反应装置进行苯甲酸催化加氢生产环己基甲酸仅为本实用新型的一个实施例，该装置还可以用于其他类型的催化加氢反应，均能够达到相同的效果。

综上所述，本实用新型公开了一种间歇式催化加氢反应装置。该装置包括设有进料口和出料口的加氢反应釜以及与所述加氢反应釜连接的循环组件；所述循环组件包括设于所述加氢反应釜外部的循环泵和设于所述加氢反应釜内部的喷嘴；所述循环泵的输入端通过第一循环管道与所述加氢反应釜的下端连通，所述循环泵的输出端通过第二循环管道与所述喷嘴连通。通过上述方式，本实用新型能够使加氢反应釜中的液相物料和固相催化剂经循环泵输送至加氢反应釜顶部，并通过喷嘴将其分散为小液滴喷出，大幅增加液相物料、固相催化剂与氢气的接触面积和接触时间，实现固相、液相和气相的充分混合，并使催化剂再生活化，有效提高催化加氢反应的反应速率。

以上所述仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其进行限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种间歇式催化加氢反应装置，其特征在于，包括设有进料口(11)和出料口(12)的加氢反应釜(1)以及与所述加氢反应釜(1)连接的循环组件；所述循环组件包括设于所述加氢反应釜(1)外部的循环泵(2)和设于所述加氢反应釜(1)内部的喷嘴(3)，所述循环泵(2)的输入端通过第一循环管道(41)与所述加氢反应釜(1)的下端连通，所述循环泵(2)的输出端通过第二循环管道(42)与所述喷嘴(3)连通；所述进料口(11)与氢气输入管道、液相物料输入管道和固相催化剂输入管道分别连通，所述液相物料和固相催化剂经所述喷嘴(3)分散成小液滴。

2.根据权利要求1所述的一种间歇式催化加氢反应装置，其特征在于：所述加氢反应釜(1)内设有由电机(5)驱动的搅拌组件，所述搅拌组件包括与所述电机(5)连接的搅拌轴(6)和设于所述搅拌轴(6)上的搅拌桨叶。

3.根据权利要求2所述的一种间歇式催化加氢反应装置，其特征在于：所述电机(5)设于所述加氢反应釜(1)顶部的中心，所述电机(5)的驱动轴与所述搅拌轴(6)的一端连接，所述搅拌轴(6)的另一端伸入所述加氢反应釜(1)内部。

4.根据权利要求2所述的一种间歇式催化加氢反应装置，其特征在于：所述搅拌桨叶包括设于所述搅拌轴(6)下端部的第一搅拌桨叶(71)和设于所述搅拌轴(6)中部的第二搅拌桨叶(72)；所述第一搅拌桨叶(71)和所述第二搅拌桨叶(72)平行设置。

5.根据权利要求1所述的一种间歇式催化加氢反应装置，其特征在于：所述喷嘴(3)以喷口朝下的方式设于所述加氢反应釜(1)内部的上端。

6.根据权利要求5所述的一种间歇式催化加氢反应装置，其特征在于：所述进料口(11)设于所述加氢反应釜(1)顶部远离所述喷嘴(3)的一侧。

7.根据权利要求1所述的一种间歇式催化加氢反应装置，其特征在于：所述加氢反应釜(1)外侧设有用于控温的U形夹套(8)，所述U形夹套(8)上设有与温控装置相连的热媒进口(81)和热媒出口(82)。

8.根据权利要求7所述的一种间歇式催化加氢反应装置，其特征在于：所述出料口(12)设于所述加氢反应釜(1)底部的中心，并贯穿所述U形夹套(8)。

9.根据权利要求1所述的一种间歇式催化加氢反应装置，其特征在于：所述进料口(11)与氢气输入管道、液相物料输入管道和催化剂输入管道分别连通。

10.根据权利要求1所述的一种间歇式催化加氢反应装置，其特征在于：所述进料口(11)和所述出料口(12)上均设有阀门(9)。

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