專利名稱：一種環(huán)己烷羧酸漿液分離的方法和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于化工分離技術(shù)領(lǐng)域，具體說涉及一種使用金屬膜分離技術(shù)分離己內(nèi)酰 胺生產(chǎn)過程中苯甲酸加氫產(chǎn)物環(huán)己烷羧酸與Pd/c催化劑的方法和設(shè)備。
背景技術(shù)：
苯甲酸加氫是SNIA法生產(chǎn)己內(nèi)酰胺的中間過程，該反應(yīng)過程以苯甲酸和氫氣為 原料，用Pd/c作催化劑，主要產(chǎn)物是環(huán)己烷羧酸，副產(chǎn)物是CO和CO2，環(huán)己烷羧酸(簡稱 CCA)作為中間產(chǎn)物為后續(xù)的酰胺化過程提供原料。苯甲酸加氫生產(chǎn)過程主要有反應(yīng)、催化 劑分離、CCA蒸餾、氣體處理等，其中催化劑分離、CCA蒸餾兩部分至關(guān)重要。反應(yīng)后的混合 物(即環(huán)己烷羧酸漿液)中含有3%左右的鈀炭催化劑，為了得到高純度的CCA，需要把反 應(yīng)混合物中的催化劑和CCA有效地分離。傳統(tǒng)的催化劑分離法是通過離心機(jī)將漿液分離成 輕相和重相，分離出的輕相中含有約0. 06%的微量催化劑，通過蒸餾將其提純得到純度達(dá) 98 99%的CCA產(chǎn)品。分離出的含催化劑20 25%的重相循環(huán)回反應(yīng)系統(tǒng)，繼續(xù)參與催 化反應(yīng)。催化劑分離和CCA蒸餾部分主要存在如下問題⑴CCA漿液中鈀炭催化劑含量高 約3%，離心分離時(shí)易磨損、沉積，堵塞管道。(2)由于鈀碳催化劑的載體為活性炭，機(jī)械強(qiáng) 度差，頻繁在離心機(jī)經(jīng)離心力作用與離心機(jī)壁碰撞，會導(dǎo)致載體破碎、粉化，造成催化劑流 失。(3)CCA漿液離心分離時(shí)由于機(jī)械力量會導(dǎo)致金屬鈀與活性炭載體的分離，使催化劑活 性降低。(4)輕相必須蒸餾才能得到高純度CCA產(chǎn)品，需要增加設(shè)備投資和操作費(fèi)用，對于 年產(chǎn)量約10萬噸CCA產(chǎn)品的苯甲酸加氫裝置，離心機(jī)維修費(fèi)用和蒸餾能耗費(fèi)用每年約450 萬元左右。在授權(quán)公告號為CN12M605C，發(fā)明名稱為“苯甲酸加氫方法中”的發(fā)明專利中披露 了一種分離催化劑的方法，該專利技術(shù)“采用旋液、離心和磁分離三級分離過程，將催化劑 從混合物中分離并循環(huán)回反應(yīng)器，其中旋液分離后的濁液循環(huán)回反應(yīng)器，清液進(jìn)入離心分 離器，經(jīng)分離后下部的催化劑循環(huán)回反應(yīng)器，上部清液進(jìn)行磁分離，分離出鎳基助劑的催化 劑循環(huán)回反應(yīng)器”，該方法可以有效地分離出鎳基助劑和鈀碳催化劑，但不能解決上述現(xiàn)有 技術(shù)存在的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服以上現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種環(huán)保、經(jīng)濟(jì)的環(huán)己烷羧酸 (CCA)漿液的分離方法，以提高分離效果，減少催化劑的消耗，降低生產(chǎn)成本。本發(fā)明的另一 目的是提供一種實(shí)現(xiàn)上述環(huán)己烷羧酸漿液分離方法的設(shè)備。本發(fā)明提供的環(huán)己烷羧酸漿液分離的方法為，從苯甲酸加氫反應(yīng)器出來的含有鈀 碳催化劑的反應(yīng)混合液，經(jīng)緩沖罐到密閉式金屬膜穿流分離器中分離，被分離物料通過膜 管進(jìn)行分離，分離出的輕相直接供給下一生產(chǎn)工序。重相在分離器內(nèi)濃縮，催化劑濃度達(dá)到 10 30% (Wt)時(shí)，停止進(jìn)料，用氮?dú)鈹嚢枋鼓す鼙砻娉练e的催化劑脫落在物料中，用清液反沖返回反應(yīng)器。優(yōu)選分離器內(nèi)重相中催化劑濃度達(dá)到20 25% (wt)停止進(jìn)料，進(jìn)行氮?dú)鈹嚢韬?清液反沖洗。清液為由金屬膜穿流分離器分離出的輕相液體。進(jìn)行金屬膜穿流分離器分 離的環(huán)己烷羧酸漿液中鈀碳催化劑濃度≤ 10% (wt)；所述環(huán)己烷羧酸漿液分離的溫度為 50 150°C，壓力為0. 05 0. 30MPa。優(yōu)選的工藝條件是環(huán)己烷羧酸漿液中鈀碳催化劑 濃度≤3% (wt)，環(huán)己烷羧酸漿液分離的溫度80 100°C，壓力為0. 2 0. 25MPa。分離前 環(huán)己烷羧酸漿液的流速與分離后CCA重相的流速比為20 3 25 3。為實(shí)現(xiàn)上述分離方法，本發(fā)明提供一種環(huán)己烷羧酸漿液分離的設(shè)備，主要由分離 器構(gòu)成，分離器有重相出口、原料入口和輕相出口。分離器內(nèi)設(shè)有膜管，所述膜管裝有不銹 鋼金屬膜，輕相出口管與氮?dú)夤芎颓逡汗苈愤B接，各連接管路設(shè)有閥門。不銹鋼金屬膜的膜孔徑為0. 50 50 μ m,優(yōu)選為1 20 μ m。為分離過程操作的 連續(xù)性，2 50臺分離器并聯(lián)在一起。金屬膜穿流分離器是通過固體或液體薄膜來實(shí)現(xiàn)混合物分離的過程。它與傳統(tǒng)過 濾的不同之處在于膜可以在分子范圍內(nèi)進(jìn)行分離，該過程是一種物理過程，不需發(fā)生相的 變化和添加助劑。膜是原料相和產(chǎn)品相之間的選擇性屏障。膜是膜分離的關(guān)鍵部件，它決 定了分離過程的效果。金屬膜分離技術(shù)具有高效、節(jié)能、環(huán)保、品質(zhì)穩(wěn)定性好和連續(xù)化操作 的優(yōu)點(diǎn)。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是①經(jīng)金屬膜穿流分離器分離后，輕相CCA產(chǎn)品 的純度即可達(dá)到98 99%、催化劑含量為零的質(zhì)量指標(biāo)，分離效果好；重相鈀炭催化劑濃 度可達(dá)20 25%，滿足現(xiàn)有生產(chǎn)工藝要求。②由于不經(jīng)過離心機(jī)等動力機(jī)械設(shè)備，不會對 催化劑造成磨損，減少和避免催化劑的跑損和流失；同時(shí)，避免了機(jī)械力量導(dǎo)致的金屬鈀與 活性炭載體的分離，提高了系統(tǒng)催化劑的活性。③采用密閉式金屬膜穿流分離器取代催化 劑離心分離、CCA蒸餾兩步過程，對年產(chǎn)10萬噸的CCA苯甲酸加氫裝置，每年可節(jié)省維修和 操作費(fèi)用450萬，減少了工藝過程，降低了生產(chǎn)成本，經(jīng)濟(jì)效益和社會效益明顯。④可實(shí)現(xiàn) 全密閉自動化連續(xù)生產(chǎn)，操作維護(hù)方便。本發(fā)明工藝過程簡單，不用動力設(shè)備，投資和操作 費(fèi)用低，自動化操作，整個(gè)過程在密閉狀態(tài)進(jìn)行，無物料泄露，安全可靠，員工勞動強(qiáng)度低。


圖1為本發(fā)明環(huán)己烷羧酸漿液分離方法流程示意圖。圖2為本發(fā)明環(huán)己烷羧酸漿液分離設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖。其中1-分離器、2-膜管、3-重相出口、4-閥門。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。苯甲酸加氫裝置的分離系統(tǒng)如圖1所示，包括苯甲酸加氫反應(yīng)器、氣固分離器、緩 沖罐和金屬膜分離器。如圖2所示，分離器1為金屬膜穿流分離器，分離器有重相出口 3、 原料入口和輕相出口，分離器內(nèi)設(shè)有膜管2。膜管裝有不銹鋼金屬膜，金屬膜的膜孔徑為 IOum0輕相出口管與氮?dú)夤芎颓逡汗苈愤B，與分離器連接的管路上設(shè)有閥門4。環(huán)己烷羧 酸漿液分離的過程為在苯甲酸加氫反應(yīng)器中，在鈀炭催化劑存在下，苯甲酸加氫生成環(huán)己烷羧酸(CCA)，反應(yīng)壓力為1.35MPa、反應(yīng)溫度為165°C。反應(yīng)完成后產(chǎn)物混合物，先經(jīng)氣固 分離器進(jìn)行氣液分離，氣體到反應(yīng)尾氣回收系統(tǒng)，含有約3%固體鈀炭催化劑的環(huán)己烷羧酸 漿液流入緩沖罐。然后漿液進(jìn)入密閉式金屬膜穿流分離器，在壓力為0. 22士0. OlMpa，溫度 為90士5°C條件下穿過膜管2。進(jìn)入金屬膜穿流分離器的環(huán)己烷羧酸漿液的流速與分離后 環(huán)己烷羧酸重相的流速比控制為22 3。分離器為過濾/反沖洗交替進(jìn)行，進(jìn)行過濾時(shí)，打 開過濾器進(jìn)出口閥門，環(huán)己烷羧酸漿液進(jìn)入分離器1，經(jīng)金屬膜穿流分離器分離后的輕相環(huán) 己烷羧酸到后續(xù)生產(chǎn)裝置，重相在分離器1內(nèi)濃縮，當(dāng)?shù)竭_(dá)目標(biāo)濃度后，關(guān)閉分離器進(jìn)出口 閥門，打開氮?dú)饩€閥門進(jìn)行攪拌，使膜管表面沉積的催化劑脫落，均勻分布在物料中，然后 關(guān)閉氮?dú)夤苈烽y門，打開反沖洗液閥門進(jìn)行反沖洗，通過反沖洗把重相送回到苯甲酸加氫 反應(yīng)器。過濾/反沖洗交替進(jìn)行的時(shí)間間隔根據(jù)工藝要求的重相中催化劑濃度設(shè)定，重相 中催化劑濃度通過環(huán)己烷羧酸漿液中催化劑的濃度和通過過濾器的流速經(jīng)計(jì)算確定。本實(shí) 施例設(shè)定過濾時(shí)間10分鐘，反洗時(shí)間3分鐘，整個(gè)分離過程自動進(jìn)行。表1為一組金屬膜 穿流分離器分離環(huán)己烷羧酸漿液的試驗(yàn)結(jié)果。結(jié)果表明，分離后得到的輕相環(huán)己烷羧酸純 度達(dá)98 99%，固體催化劑含量為零；重相中鈀炭催化劑濃度為9 27%，符合工藝要求。 表2為金屬膜穿流分離器分離和蒸餾分離環(huán)己烷羧酸漿液的CCA產(chǎn)品濃度和純度對比，結(jié) 果表明，兩種分離的CCA產(chǎn)品的濃度和純度相同。表1金屬膜穿流分離器分離試驗(yàn)輕相催化劑濃度及重相催化劑濃度
權(quán)利要求
1.一種環(huán)己烷羧酸漿液分離的方法，過程包括從苯甲酸加氫反應(yīng)器出來的含有鈀碳 催化劑的反應(yīng)混合液，經(jīng)緩沖罐到密閉式金屬膜穿流分離器中分離，其特征是被分離物料 通過膜管( 進(jìn)行分離，分離出的輕相直接排出到下一道生產(chǎn)工序；重相在分離器(1)內(nèi)濃 縮，催化劑濃度達(dá)到10 30% (wt)時(shí)停止進(jìn)料，用氮?dú)鈹嚢枋鼓す鼙砻娉练e的催化劑脫落 在物料中，用清液反沖洗返回反應(yīng)器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的環(huán)己烷羧酸漿液分離的方法，其特征是分離器內(nèi)重相中催 化劑濃度達(dá)到20 25% (wt)時(shí)停止進(jìn)料，進(jìn)行氮?dú)鈹嚢韬颓逡悍礇_洗；所述清液為金屬 膜穿流分離器分離出的輕相液體。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的環(huán)己烷羧酸漿液分離的方法，其特征是所述環(huán)己烷羧 酸漿液中鈀碳催化劑濃度為< 10% (wt)；所述環(huán)己烷羧酸漿液分離的溫度為50 150°C， 壓力為0. 05 0. 30MPao
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的環(huán)己烷羧酸漿液分離的方法，其特征是所述環(huán)己烷羧酸漿 液中鈀碳催化劑濃度為(wt)；所述環(huán)己烷羧酸漿液分離的溫度為80 100°C，壓力 為 0. 15 0. 25MPa。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的環(huán)己烷羧酸漿液分離的方法，其特征是分離前環(huán)己烷羧酸 漿液流速與分離后CCA重相流速的比為20 3 25 3。
6.一種環(huán)己烷羧酸漿液分離的設(shè)備，主要由分離器(1)構(gòu)成，分離器有重相出口(3)、 原料入口和輕相出口，其特征是分離器內(nèi)設(shè)有膜管O)，所述膜管裝有不銹鋼金屬膜，輕 相出口管與氮?dú)夤芎颓逡构苈愤B接，各連接管路設(shè)有閥門(4)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的環(huán)己烷羧酸漿液分離的設(shè)備，其特征是所述不銹鋼金屬膜 的膜孔徑為0. 50 50 μ m。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的環(huán)己烷羧酸漿液分離的設(shè)備，其特征是所述不銹鋼金 屬膜的膜孔徑為1 20 μ m。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的環(huán)己烷羧酸漿液分離的設(shè)備，其特征是2 50臺所述分離 器(2)并聯(lián)在一起。
全文摘要
本發(fā)明公開一種環(huán)己烷羧酸漿液分離的方法和設(shè)備，主要由金屬膜穿流分離器構(gòu)成，分離器內(nèi)裝有膜管，膜管裝有不銹鋼金屬膜，膜孔徑為0.50～50μm。分離過程為含有鈀碳催化劑的反應(yīng)混合液，經(jīng)緩沖罐到密閉式分離器中分離，分離出的輕相直接排出到下一道生產(chǎn)工序，重相在分離器內(nèi)濃縮到催化劑濃度達(dá)10～30％(wt)時(shí)，停止進(jìn)料，進(jìn)行氮?dú)鈹嚢韬颓逡悍礇_洗，返回反應(yīng)器。本發(fā)明分離后輕相CCA產(chǎn)品的純度為98～99％、催化劑含量為零。分離過程自動化連續(xù)進(jìn)行，不需要動力設(shè)備，不對催化劑造成磨損，催化劑的消耗低、使用壽命長。分離設(shè)備操作簡單、維護(hù)方便，安全，環(huán)保，無污染。
文檔編號C07C51/47GK102050726SQ200910075818
公開日2011年5月11日 申請日期2009年10月30日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月30日
發(fā)明者周繼承, 崔煥茹, 張玉新, 程向平, 趙承軍, 金作宏 申請人:中國石油化工股份有限公司, 中國石油化工股份有限公司石家莊煉化分公司, 湘潭大學(xué)