CN214636244U - 一种苯乙酮加氢反应制甲基苯甲醇的工艺系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种苯乙酮加氢反应制甲基苯甲醇的工艺系统，其主要工艺流程为，氢气送入两级的固化床加氢反应器与苯乙酮进行加氢反应，得到液相反应产物甲基苯甲醇。该种苯乙酮加氢反应制甲基苯甲醇的工艺系统，无需考虑催化剂回收，工艺流程简单，无需搅拌器，因此，使得设备投资降低，工业运用前景良好。

Description

一种苯乙酮加氢反应制甲基苯甲醇的工艺系统

技术领域

本实用新型属于甲基苯甲醇制备领域，特别是涉及一种苯乙酮加氢反应制甲基苯甲醇的工艺系统。

背景技术

工业上，苯乙酮加氢反应制甲基苯甲醇常采用流化床反应器。主要流程是原料苯乙酮与催化剂混合后进入流化床反应器，在搅拌器的作用下与氢气反应，由于是流化床反应器，催化剂会随着产物甲基苯甲醇一起进入下游装置。因此，需要设置常开催化剂吸附罐、备用催化剂吸附罐和保胺催化剂吸附罐，目的是把产物中的催化剂回收出来再次利用，并设置废催化剂吸附罐清除催化剂杂质，操作复杂。同时，由于加氢反应温度较高，在产物降温的过程中，为了防止催化剂在冷凝器中堆积，需要的冷凝器形式为套管换热器，其占地、设备制造以及投资都比较大。

发明内容

有鉴于此，本实用新型旨在克服上述现有技术中存在的缺陷，提供一种苯乙酮加氢反应制甲基苯甲醇的工艺系统，简化工艺流程，并克服现有技术存在的流化床反应器存在催化剂回收的问题。

为达到上述目的，本实用新型的技术方案是这样实现的：

一种苯乙酮加氢反应制甲基苯甲醇的工艺系统，包括一级加氢反应器和二级加氢反应器，所述一级加氢反应器通过进料管与苯乙酮的原料罐相连，所述一级加氢反应器的出料口和二级加氢反应器的进料口通过输料管相连，所述二级加氢反应器的底部连有出料管；

所述一级加氢反应器和二级加氢反应器的顶部均连有氢气输入管和尾气输出管，所述氢气输入管上设有压缩机，所述尾气输出管与气液分离罐相连，所述尾气排出管道上设有尾气冷凝器，所述气液分离罐的气相出口通过气相输出管与燃料气管网相连，所述气液分离罐的液相出口通过液相输出管与原料罐相连。

进一步地，所述一级加氢反应器和二级加氢反应器均为固定床反应器。

进一步地，所述进料管位于反应器内的下游端设有喷头，所述喷头的端面上均匀布设有多个φ3的小孔。

进一步地，所述一级加氢反应器和二级加氢反应器内均设有催化剂，所述催化剂为颗粒状催化剂，以填料形式设置；

优选的，所述催化剂的颗粒直径为φ5±0.5。

进一步地，所述催化剂的上下两端均设有瓷球层；

优选的，所述瓷球层由φ10瓷球和φ16瓷球混合铺设而成。

进一步地，所述一级加氢反应器和二级加氢反应器的底端均设有筛网，所述筛网的空隙尺寸小于所述催化剂的颗粒尺寸。

进一步地，所述一级加氢反应器和二级加氢反应器的反应温度为180℃～240℃；

进一步地，所述一级加氢反应器的外周围设有加热用外盘管，所述外盘管内通有高温蒸汽；

进一步地，所述二级加氢反应器的外周围设有冷却用外盘管，所述外盘管内通有冷水。

进一步地，所述一级加氢反应器和二级加氢反应器的氢气输入压力为2MPaG～3MPaG。

进一步地，反应物苯乙酮和氢气的氢油比为50:1-60:1。

进一步地，所述一级加氢反应器的氢气流量为总氢气流量的85％，所述二级加氢反应器的氢气流量为总氢气流量的15％。

相对于现有技术，本实用新型的有益效果是：

(1)该苯乙酮加氢反应制甲基苯甲醇的工艺系统，由于产物中不含催化剂，其冷凝器采用常规的管壳式换热器即可，工艺流程简单。

(2)该苯乙酮加氢反应制甲基苯甲醇的工艺系统，反应器中无需因防止催化剂在冷凝器中堆积而设置搅拌器这种动设备，有利于反应器的长期运行。

(3)该苯乙酮加氢反应制甲基苯甲醇的工艺系统，采用固定床加氢反应器，催化剂不会随着产物一起进入下游装置，因此不需要进行催化剂的回收工作。

附图说明

构成本实用新型的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。

在附图中：

图1为本实用新型所述的一种苯乙酮加氢反应制甲基苯甲醇的工艺系统流程图。

附图标记说明：

1-一级加氢反应器；11-输料管；2-二级加氢反应器；21-出料管；3-产物冷凝器；4-产物收集罐；41-产物输送管；5-产物输送泵；6-压缩机；61-氢气输入管；62-氢气流量计；7-尾气冷凝器；71-尾气输出管；8-气液分离罐；81-气相输出管；82-液相输出管；9-原料罐；91-进料管；911-增压泵；92-原料流量计；101-喷头；102-催化剂；103-瓷球；104-筛网。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的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实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，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。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型：

本实用新型的具体技术方案是：H2与苯乙酮(ACP)在固定床加氢反应器内反应后得到甲基苯甲醇(MBA)。加氢反应方程式如下：

一种苯乙酮加氢反应制甲基苯甲醇的工艺系统，包括一级加氢反应器1和二级加氢反应器2，两个反应器均为固定床反应器，且反应器内均设有填料形式的颗粒状催化剂102，催化剂102的颗粒直径优选φ5±0.5，催化剂102的上下两端均设有瓷球103层，用于固定催化剂102，瓷球103层由φ10瓷球103和φ16瓷球103混合铺设而成，同时起到增加反应物分布点的作用，两个反应器的底端均设有筛网104，筛网104的空隙尺寸小于催化剂102的颗粒尺寸，用于捕集流出的催化剂102；

一级加氢反应器1通过进料管91与苯乙酮的原料罐9相连，一级加氢反应器1的出料口和二级加氢反应器2的进料口通过输料管11相连，二级加氢反应器2的底部连有出料管21，出料管21下游依次连接产物冷凝器3、产物收集罐4和产物输送管41，产物输送管41上设有产物输送泵5；

为了保证固化床反应器的反应物与催化剂102接触更充分，进料管91从一级加氢反应器1的顶部伸入，其位于反应器内的下游端设有喷头101，该喷头101的面积尽量大，且喷头101的端面上均匀布有尽量多的φ3的小孔；

一级加氢反应器1和二级加氢反应器2的顶部均连有氢气输入管61和尾气输出管71，氢气输入管61上设有压缩机6，尾气输出管71与气液分离罐8相连，尾气排出管道上设有尾气冷凝器7，气液分离罐8的气相出口通过气相输出管81与燃料气管网相连，气液分离罐8的液相出口通过液相输出管82与原料罐9相连。

本方案采用下流式反应器：液相和气相均为连续相，反应产物从反应器下部流出，未反应气从反应器上部流出；

反应过程中，氢气采用压缩机6加压分别送至一级加氢反应器1和二级加氢反应器2，原料苯乙酮通过增压泵911加压送至一级加氢反应器1进行反应，一级加氢反应器1产物通过溢流进入二级加氢反应器2，最终得到产物甲基苯甲醇，甲基苯甲醇通过加氢反应产物冷凝器3进入产物收集罐4，通过产物输送泵5送出；反应器中的气相产物通过尾气冷凝器7冷凝后进入气液分离罐8进行分液，液体回流至原料罐9，分离后的富氢气体进入燃料气管网；

由于一级加氢反应器1内为一级反应，而二级加氢反应器2内为一级反应产物的二次反应，其所需氢气量少于一级反应所需的氢气量，所以生产中，一级加氢反应器1的氢气流量为总氢气流量的85％，二级加氢反应器2的氢气流量为总氢气流量的15％，以保证合理的反应物配比；

由于苯乙酮加氢反应是一个种放热反应，产生比反应物更稳定的产物，ACP的转化率和反应速率随温度升高而升高，但是，温度增加到最佳点(约188℃)后，如果温度进一步升高，则ACP转化率和对MBA的选择性会降低，所以，一级加氢反应器1和二级加氢反应器2的反应温度均被控制在180℃～240℃之内；

由于原料苯乙酮进入一级加氢反应器1时的温度低于188度，为了保证反应温度，一级加氢反应器1的外周围设有加热用外盘管，外盘管内通有高温蒸汽，用于为一级反应进行加热，而一级反应的产物温度较高，再进行放热反应时温度会超过188度，所以二级加氢反应器2的外周围设有冷却用外盘管，外盘管内通有冷水，用于为二级反应进行冷却降温，保证一级反应和二级反应均处于最佳的反应温度范围之内；

本反应中，氢气分压增加会提高反应速率和ACP转化率，但MBA的选择性会降低，氢气进料的纯度会影响氢气分压，氢气纯度越高意味着相同氢气进料时分压越高，随着氢气分压增加，副反应产生的EB会变多，作为优选方案，一级加氢反应器1和二级加氢反应器2的氢气输入压力及两个反应器的压力为2MPaG～3MPaG，其中，一级加氢反应器1通过增压泵911和原料流量计92控制ACP分压，两个反应器的氢气分压则通过压缩机6和氢气流量计62进行控制；

本反应中，氢油比(氢气与ACP的比例)越大，反应速率和ACP转化率越高，但MBA的选择性会降低，随着氢油比增加，副反应产生的EB会变多，作为优选方案，反应物苯乙酮和氢气的氢油比为50:1-60:1；

下面结合实施例数据对反应产物的产率进行统计：

表1甲基苯甲醇的产率统计

实施例1

实施例2

实施例3

实施例4

实施例5

实施例6

实施例7

实施例8

反应压力MPaG

2.252

2.252

2.252

2.252

2.605

2.605

2.605

2.605

反应温度

188℃

200℃

188℃

180℃

188℃

200℃

188℃

180℃

氢油比

50:1

50:1

60:1

50:1

50:1

50:1

60:1

50:1

苯乙酮转化率

97％

95％

98％

95％

97.5％

96％

98.5％

96％

甲基苯甲醇产率

96％

92％

94％

93％

95％

91％

93％

92％

由表1可知，在氢气浓度为98.5vol％(其余为氮气)，苯乙酮浓度为100vol％的条件下，将85％的苯乙酮加氢还原为甲基苯甲醇，在反应温度在180℃～240℃之内，反应压力为2MPaG～3MPaG，氢油比为50:1-60:1的选值范围内，苯乙酮反应转化率在95％-98.5％之间，甲基苯甲醇产率在91％-96％之间，满足生产所需。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种苯乙酮加氢反应制甲基苯甲醇的工艺系统，其特征在于：包括一级加氢反应器(1)和二级加氢反应器(2)，所述一级加氢反应器(1)通过进料管(91)与苯乙酮的原料罐(9)相连，所述一级加氢反应器(1)的出料口和二级加氢反应器(2)的进料口通过输料管(11)相连，所述二级加氢反应器(2)的底部连有出料管(21)；

所述一级加氢反应器(1)和二级加氢反应器(2)的顶部均连有氢气输入管(61)和尾气输出管(71)，所述氢气输入管(61)上设有压缩机(6)，所述尾气输出管(71)与气液分离罐(8)相连，所述尾气排出管道上设有尾气冷凝器(7)，所述气液分离罐(8)的气相出口通过气相输出管(81)与燃料气管网相连，所述气液分离罐(8)的液相出口通过液相输出管(82)与原料罐(9)相连。

2.根据权利要求1所述的苯乙酮加氢反应制甲基苯甲醇的工艺系统，其特征在于：所述一级加氢反应器(1)和二级加氢反应器(2)均为固定床反应器。

3.根据权利要求1所述的苯乙酮加氢反应制甲基苯甲醇的工艺系统，其特征在于：所述进料管(91)位于反应器内的下游端设有喷头(101)，所述喷头(101)的端面上均匀布设有多个φ3的小孔。

4.根据权利要求1所述的苯乙酮加氢反应制甲基苯甲醇的工艺系统，其特征在于：所述一级加氢反应器(1)和二级加氢反应器(2)内均设有催化剂(102)，所述催化剂(102)为颗粒状催化剂(102)，以填料形式设置；

所述催化剂(102)的颗粒直径为φ5±0.5。

5.根据权利要求4所述的苯乙酮加氢反应制甲基苯甲醇的工艺系统，其特征在于：所述催化剂(102)的上下两端均设有瓷球(103)层。

6.根据权利要求4所述的苯乙酮加氢反应制甲基苯甲醇的工艺系统，其特征在于：所述一级加氢反应器(1)和二级加氢反应器(2)的底端均设有筛网(104)，所述筛网(104)的空隙尺寸小于所述催化剂(102)的颗粒尺寸。

7.根据权利要求1所述的苯乙酮加氢反应制甲基苯甲醇的工艺系统，其特征在于：所述一级加氢反应器(1)和二级加氢反应器(2)的反应温度为180℃～240℃；

进一步地，所述一级加氢反应器(1)的外周围设有加热用外盘管，所述外盘管内通有高温蒸汽；

进一步地，所述二级加氢反应器(2)的外周围设有冷却用外盘管，所述外盘管内通有冷水。

8.根据权利要求1所述的苯乙酮加氢反应制甲基苯甲醇的工艺系统，其特征在于：所述一级加氢反应器(1)和二级加氢反应器(2)的氢气输入压力为2MPaG～3MPaG。

9.根据权利要求1所述的苯乙酮加氢反应制甲基苯甲醇的工艺系统，其特征在于：所述一级加氢反应器(1)的氢气流量为总氢气流量的85％，所述二级加氢反应器(2)的氢气流量为总氢气流量的15％。

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