CN217568658U - 环己烯水合反应夹带催化剂处理系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种环己烯水合反应夹带催化剂处理系统，其结构包括水合反应器和环己醇分离塔，其特征在于，在环己醇分离塔的底部设有重相出口，重相出口连接有第一管路和第二管路，在第一管路上依次设置有催化剂分离机和清液罐，在第二管路上设置有助滤剂配制罐，且第二管路末端与催化剂分离机的进料口连通，在助滤剂配制罐上设置有助滤剂添加管路，在第一管路和第二管路上分别设置有输送泵。本实用新型将从水合反应器流失的催化剂以固体废物采出，避免了后序催化剂在蒸发浓缩过程列管堵塞现象的发生，提高了设备运转率，保证了装置平稳运行，水合流失催化剂以固废方式采出，料液损失少，原料利用率高。

Description

环己烯水合反应夹带催化剂处理系统

技术领域

本实用新型涉及一种环己烯生产技术，具体地说是一种环己烯水合反应夹带催化剂处理系统。

背景技术

环己酮是重要化工原料，是制造尼龙 、己内酰胺和己二酸的主要中间体。也是重要的工业溶剂。

环己酮主要有苯环己烷氧化法、环己烯水合法两种生产方法，由于环己烯水合法在原料经济性、三废排量少、产品质量稳定等方面的特点，具有生产成本较低且工艺清洁的优势，已成为目前主要的环己酮生产工艺。环己烯水合法为苯与氢气部分加氢制备环己烯，环己烯和水在ZSM分子筛作用下制备环己醇、环己醇脱氢制环己酮。

现有环己烯水合制备环己醇的过程中包括水合反应、环己醇分离、催化剂两级浓缩蒸发以及脱环己烯等单元。其中，环己烯水合反应中采用的催化剂为国产的ZSM-5，但由于其制备技术与日本旭化成的催化剂在同等粒径下，水合反应转化率相对较低，为了达到或超过日本旭化成催化剂的转化能力，国产催化剂ZSM-5的比表面积大，粒径小。因此在环己烯水合反应过程中从水合反应器中溢流出的反应液中夹带的催化剂含量高，在后续催化剂浓缩蒸发过程中，特别容易堵塞蒸发器的列管换热器，需要经常更换或维修，影响正常生产，设备运转率低，而且能耗高，催化剂以废液形式排出，以10万吨/年规模的环己醇装置为例，传统环己醇装置中水合反应溢流液的夹带的催化剂以废液形式采出，流量为32.6kg/h，折环己醇22.2kg/h，每年按8000小时计，理论值为177.6t/a（实际远大于这个数据），原料利用率低。为了解决环己烯水合过程中催化剂堵塞换热器影响正常生产、能耗高、原料利用率低的问题，对环己烯水合反应夹带的催化剂处理工艺及装置的研发是本领域技术人员的研发重点。

实用新型内容

本实用新型的目的就是提供一种环己烯水合反应夹带催化剂处理系统，以解决现有环己烯水合制备环己醇的过程中催化剂堵塞换热器影响正常生产、能耗高、原料利用率低的问题。

本实用新型是这样实现的：一种环己烯水合反应夹带催化剂处理系统，包括水合反应器和环己醇分离塔，在所述环己醇分离塔的底部设有重相出口，所述重相出口连接有第一管路和第二管路，在所述第一管路上依次设置有催化剂分离机和清液罐，在所述第二管路上设置有助滤剂配制罐，且所述第二管路末端与所述催化剂分离机的进料口连通，在所述助滤剂配制罐上设置有助滤剂添加管路，在所述第一管路和所述第二管路上分别设置有输送泵。

进一步地，在所述第二管路上设置有助滤剂进料罐，所述助滤剂进料罐位于所述助滤剂配制罐后方。

进一步地，在所述助滤剂配制罐和所述助滤剂进料罐中都设置有搅拌装置。

进一步地，在所述催化剂分离机和所述清液罐之间设置有保安过滤器。

进一步地，在所述环己醇分离塔的顶部设置有轻相出口和轻相凝液入口，在所述环己醇分离塔的底部设置有塔底液出口和塔底液入口，在所述环己醇分离塔的中部由上至下依次设置有环己烯出口、环己烯入口以及油相入口。

进一步地，所述塔底液出口经再沸器后与塔底液入口相连接。

进一步地，所述轻相出口经冷凝器后分别与轻相凝液入口和轻相管路相连。

进一步地，在所述水合反应器内设置有搅拌器，在所述水合反应器上部的内壁上设置有溢流堰，在所述溢流堰下方设置有格栅，在所述格栅下方设置有导流筒；在所述水合反应器的侧壁上设有凹陷处，所述凹陷处位于所述格栅和所述导流筒之间；在所述水合反应器中部设有原料进口，所述原料进口连接有进水管路，在所述溢流堰处的侧壁上设有油相出口，在所述水合反应器下部设有催化剂进出口。

进一步地，所述导流筒为中空导流筒，用于通入流动的冷却介质。

进一步地，在所述水合反应器的内壁和所述导流筒之间设置有冷却盘管。

其中环己醇分离塔上的环己烯入口与环己烯进料管路相连接；环己烯出口与水合反应器的原料入口相连接；油相入口与水合反应器的油相出口相连接。

水合反应器是为了使环己烯与水在催化剂的作用下反应生成环己醇。环己醇分离塔是为了去除原料环己烯中含有的N，N-二甲基乙酰胺、环己烯氧化物和金属物等杂质，预防其进入水合反应器内而使催化剂中毒；同时还得到轻相物质和重相物质。助滤剂配制罐和助滤剂进料罐的同时设置是为了使系统可以连续进行；助滤剂的添加是为了使催化剂浆液更容易过滤分离。

催化剂分离机为板框过滤机或离心机或其它能将浆料分成滤液和泥状的分离机。催化剂分离机设置至少两台，一台在去除滤饼的同时，另一台在进行分离工作。

本实用新型中，原料环己烯先经环己醇分离塔进行脱水脱除微量杂质处理，然后送入至水合反应器中。在水合反应器中，环己烯和水在催化剂的作用下进行反应生成环己醇，得到环己醇的混合溶液，在水合反应器内，油相和水相进行分层形成界面，油相在界面上部，水相在界面下部，原料进口在界面下部；油相部分为环己醇、未反应的环己烯和少量的催化剂，水相为水合催化剂；油相从溢流堰处的油相出口溢流出至环己醇分离塔的中下部。

在环己醇分离塔内，环己醇分离塔塔顶馏出轻相组分送至后续工序，去除杂质的环己烯从环己醇分离塔的中上部侧线抽出，再送回至水合反应器内，防止低沸点组份在水合系统中积聚而使催化剂中毒。

环己醇分离塔塔底得到重相组分，重相组分含有环己醇、环己烯以及少量的催化剂，需要进行催化剂的分离。环己醇分离塔输出的重相小部分进入到助滤剂配制罐添加助滤剂，将配置好助滤剂浆料送入助滤剂进料罐，从助滤剂进料罐输出后与从环己醇分离塔输出的剩余部分重相混合后一同进入到催化剂分离机中进行固液分离，得到滤液和催化剂，滤液送入清液罐，进行后续环己醇的精制；所述助滤剂浆料与剩余部分重相的流速控制在固定范围内。

本实用新型将从水合反应器流失的催化剂以固体废物采出，避免了后序催化剂在蒸发浓缩过程列管堵塞现象的发生，提高了设备运转率，保证了装置平稳运行，水合流失催化剂以固废方式采出，料液损失少，原料利用率高。使用助滤剂增加催化剂的分离效果，提高分离效率，利用环己醇分离塔塔底重相组分作为助滤剂的溶剂形成含有助滤剂的溶液，不需要引入新的溶液，对后续工序不产生影响。

附图说明

图1是本实用新型的示意图。

图2是本实用新型水合反应器的结构图。

图3是本实用新型环己醇分离塔的结构图。

图中：1、水合反应器；2、环己醇分离塔；3、冷凝器；4、再沸器；5、助滤剂配制罐；6、助滤剂进料罐；7、催化剂分离机；8、保安过滤器；9、清液罐；11、进水管路；12、环己烯进料管路；13、轻相管路；14、助滤剂添加管路；15、第一管路；16、第二管路；B1/B2/B3/B4、输送泵；F1/F2、流量监测器；

101、搅拌器；102、溢流堰；103、格栅；104、原料进口、105、界面；106、催化剂进出口；107、导流筒；108、冷却盘管；109、凹陷处；110、油相出口；

201、重相出口；202、油相入口；203、环己烯出口；204、轻相出口；205、轻相凝液入口；206、环己烯入口；207、塔底液入口；208、塔底液出口。

具体实施方式

如图1所示，本实用新型包括水合反应器1和环己醇分离塔2，在环己醇分离塔2的底部设有重相出口201，重相出口201连接有第一管路15和第二管路16，在第一管路15上依次设置有催化剂分离机7和清液罐9，在第二管路16上设置有助滤剂配制罐5，且第二管路16末端与催化剂分离机7的进料口连通，在助滤剂配制罐5上设置有助滤剂添加管路14，在第一管路15和第二管路16上分别设置有输送泵（B1/B2/B3/B4）。

助滤剂配制罐5用于配制含有助滤剂的溶液，助滤剂可选用硅藻土类等。配置好的助滤剂溶液需要按照一定的比例和环己醇分离塔2输出的重相混合，在第二管路16上设置有助滤剂进料罐6，助滤剂进料罐6位于助滤剂配制罐5后方，在助滤剂进料罐6后设置有助滤剂输送泵B4，在输送泵B1后设置有流量监测器F1，在输送泵B4后设置有流量监测器F2，从而控制输送泵B1和输送泵B4的流量比，以定量供给助滤剂溶液。

在助滤剂配制罐5和助滤剂进料罐6中都设置有搅拌装置，助滤剂配制罐5通过搅拌使助滤剂和环己醇分离塔2输出的重相溶液混合，助滤剂进料罐6通过搅拌防止助滤剂的沉淀并保证助滤剂溶液浓度均匀。

在催化剂分离机7和清液罐9之间设置有保安过滤器8。保安过滤器8采用金属网烧结滤芯，防止催化剂带入后系统。

如图3所示，在环己醇分离塔2的顶部设置有轻相出口204和轻相凝液入口205，轻相出口204经冷凝器3后分别与轻相凝液入口205和轻相管路13相连。在环己醇分离塔2的底部设置有塔底液入口207和塔底液出口208，塔底液出口208经再沸器4后与塔底液入口207相连接。在环己醇分离塔2的中部由上至下依次设置有环己烯出口203、环己烯入口206以及油相入口202。

如图2所示，在水合反应器1内设置有搅拌器101，在水合反应器1上部的内壁上设置有溢流堰102，在溢流堰102下方设置有格栅103，在格栅103下方设置有导流筒107。在水合反应器1的侧壁上设有凹陷处109，凹陷处109位于格栅103和导流筒107之间。凹陷处109直径小于水合反应器1其它部分的内壁直径，其内壁直径不大于导流筒107的内径，不小于搅拌叶的外径；设置凹陷处109是为了控制水合反应器1内浆液经导流筒107向上翻涌的高度。在水合反应器1中部设有原料进口104，原料进口104连接有进水管路11，在溢流堰102处的侧壁上设有油相出口110，在水合反应器1下部设有催化剂进出口106。

导流筒107可以为中空导流筒107，中空部分为冷源，用于移出环己烯水合反应热，设置导流筒107主要是为了使水合反应器1内的浆液混合的更加均匀，反应物能更加充分的接触。水合反应器1凹陷处109下面的管壁设有夹套，用于及时的移取反应热。在水合反应器1内壁和导流筒107之间可设有冷却盘管108，用于更及时的移取反应热。

中空导流筒107、夹套、冷却盘管108分别与冷源相连接，在水合反应器1外壁上均设有与之相连接的冷源进出口。

环己醇分离塔2的环己烯入口206与环己烯进料管路12相连接，环己烯出口203与水合反应器1的原料进口104相连接，油相入口202与水合反应器1的油相出口110相连接。

水合反应器1用于使环己烯与水在催化剂的作用下反应生成环己醇。环己醇分离塔2用于去除原料环己烯中含有的N，N-二甲基乙酰胺、环己烯氧化物和金属物等杂质，预防其进入水合反应器1内而使催化剂中毒；同时还得到轻相物质和重相物质。助滤剂配制罐5和助滤剂进料罐6的同时设置是为了使系统可以连续进行；助滤剂的添加是为了使催化剂浆液更容易过滤分离。

催化剂分离机7为板框过滤机或离心机或其它能将浆料分成滤液和泥状的分离机。催化剂分离机7设置至少两台，一台在去除滤饼的同时，另一台在进行分离工作。

本实用新型中，原料环己烯先经环己醇分离塔2进行脱水脱除微量杂质处理，然后送入至水合反应器1中。在水合反应器1中，环己烯和水在催化剂的作用下进行反应生成环己醇，得到环己醇的混合溶液，在水合反应器1内，油相和水相进行分层形成界面105，油相在界面105上部，水相在界面105下部，原料进口在界面105下部；油相部分为环己醇、未反应的环己烯和少量的催化剂，水相为水合催化剂；油相从溢流堰102处的油相出口110溢流出至环己醇分离塔2的中下部。

在环己醇分离塔2内，环己醇分离塔2塔顶馏出轻相组分送至后续工序，去除杂质的环己烯从环己醇分离塔2的中上部侧线抽出，再送回至水合反应器1内，防止低沸点组份在水合系统中积聚而使催化剂中毒。

环己醇分离塔2塔底得到重相组分，重相组分含有环己醇、环己烯以及少量的催化剂，需要进行催化剂的分离。环己醇分离塔2输出的重相小部分进入到助滤剂配制罐5添加助滤剂，将配置好助滤剂浆料送入助滤剂进料罐6，从助滤剂进料罐6输出后与从环己醇分离塔2输出的剩余部分重相混合后一同进入到催化剂分离机7中进行固液分离，得到滤液和催化剂，滤液送入清液罐9，进行后续环己醇的精制；助滤剂浆料与剩余部分重相的流速控制在固定范围内。

此处的催化剂滤饼不能再生，作为危险固废处理。危险固废处理是需要花钱找专业机构处理的，因此此处得到催化剂含液相越少越好。

本实用新型将从水合反应器1流失的催化剂以固体废物采出，避免了后序催化剂在蒸发浓缩过程列管堵塞现象的发生，提高了设备运转率，保证了装置平稳运行，水合流失催化剂以固废方式采出，料液损失少，原料利用率高。使用助滤剂增加催化剂的分离效果，提高分离效率，利用环己醇分离塔2塔底重相组分作为助滤剂的溶剂形成含有助滤剂的溶液，不需要引入新的溶液，对后续工序不产生影响。

按照国外原10万吨/年规模的环己醇装置工艺包数据，水合反应器溢流生成油相中的催化剂量为2.5kg/h，每年按8000小时计，排出量为20t。如果过滤助剂配比按1:1，湿含率按50%，料液中夹带环己醇的量为40t/a，传统环己醇装置中水合反应器溢流液中夹带的催化剂以废液形式采出，采出时环己醇质量为177.6t/d。而采用本实用新型后，环己醇损耗降低137.6t/a，每年物料损耗下降77.48%；目前，国内同行业使用的催化剂，夹带量是国外技术的2~3倍或者更高，相差273~410t/a，改进后效益会更明显。同时，采用本实用新型，与原环己醇装置相比，可减少2台蒸发器、2台冷凝器3、1台热交换器、1台除沫器、2台出料泵5，工艺简单，操作方便，设备投资少。以10万吨/年规模的环己醇装置计，本实用新型与现有国外的环己醇装置相比至少节约蒸汽0.57t/h。按每吨蒸汽价格200元/吨计，粗略计算费用91万元/年，节能效果显著。

Claims (10)

1.一种环己烯水合反应夹带催化剂处理系统，包括水合反应器和环己醇分离塔，其特征在于，在所述环己醇分离塔的底部设有重相出口，所述重相出口连接有第一管路和第二管路，在所述第一管路上依次设置有催化剂分离机和清液罐，在所述第二管路上设置有助滤剂配制罐，且所述第二管路末端与所述催化剂分离机的进料口连通，在所述助滤剂配制罐上设置有助滤剂添加管路，在所述第一管路和所述第二管路上分别设置有输送泵。

2.根据权利要求1所述的环己烯水合反应夹带催化剂处理系统，其特征在于，在所述第二管路上设置有助滤剂进料罐，所述助滤剂进料罐位于所述助滤剂配制罐后方。

3.根据权利要求2所述的环己烯水合反应夹带催化剂处理系统，其特征在于，在所述助滤剂配制罐和所述助滤剂进料罐中都设置有搅拌装置。

4.根据权利要求1所述的环己烯水合反应夹带催化剂处理系统，其特征在于，在所述催化剂分离机和所述清液罐之间设置有保安过滤器。

5.根据权利要求1所述的环己烯水合反应夹带催化剂处理系统，其特征在于，在所述环己醇分离塔的顶部设置有轻相出口和轻相凝液入口，在所述环己醇分离塔的底部设置有塔底液出口和塔底液入口，在所述环己醇分离塔的中部由上至下依次设置有环己烯出口、环己烯入口以及油相入口。

6.根据权利要求5所述的环己烯水合反应夹带催化剂处理系统，其特征在于，所述塔底液出口经再沸器后与塔底液入口相连接。

7.根据权利要求5所述的环己烯水合反应夹带催化剂处理系统，其特征在于，所述轻相出口经冷凝器后分别与轻相凝液入口和轻相管路相连。

8.根据权利要求1所述的环己烯水合反应夹带催化剂处理系统，其特征在于，在所述水合反应器内设置有搅拌器，在所述水合反应器上部的内壁上设置有溢流堰，在所述溢流堰下方设置有格栅，在所述格栅下方设置有导流筒；在所述水合反应器的侧壁上设有凹陷处，所述凹陷处位于所述格栅和所述导流筒之间；在所述水合反应器中部设有原料进口，所述原料进口连接有进水管路，在所述溢流堰处的侧壁上设有油相出口，在所述水合反应器下部设有催化剂进出口。

9.根据权利要求8所述的环己烯水合反应夹带催化剂处理系统，其特征在于，所述导流筒为中空导流筒，用于通入流动的冷却介质。

10.根据权利要求8所述的环己烯水合反应夹带催化剂处理系统，其特征在于，在所述水合反应器的内壁和所述导流筒之间设置有冷却盘管。

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