專利名稱：苯加氫生產(chǎn)環(huán)己烷的裝置及合成工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及化工合成領(lǐng)域，具體涉及一種苯加氫生產(chǎn)環(huán)己烷的裝置及合成工藝。
背景技術(shù)：
環(huán)己烷是重要的有機(jī)化學(xué)品，是生產(chǎn)尼龍制品的主要原料，同時(shí)環(huán)己烷是纖維素 醚、樹脂、蠟、浙青和橡膠的優(yōu)良溶劑，因此環(huán)己烷的生產(chǎn)日趨重要。工業(yè)上，環(huán)己烷生產(chǎn)方 法分為苯加氫法和石油烴餾分的分餾精制法，苯加氫法又分為液相法和氣相法，圖1為現(xiàn) 有技術(shù)苯加氫生產(chǎn)環(huán)己烷的流程示意圖，其工藝流程為液苯在汽化器中受熱氣化并與氫氣 混合，進(jìn)入加氫反應(yīng)器管程，在催化劑作用下反應(yīng)，反應(yīng)熱由殼程循環(huán)的熱水氣化帶入鍋爐 轉(zhuǎn)化為低壓蒸汽，管程反應(yīng)產(chǎn)物通過冷卻和吸收裝置氣液分離，從而得到液相產(chǎn)物環(huán)己烷， 不凝氣放空。由于苯加氫反應(yīng)屬于強(qiáng)放熱可逆反應(yīng)，在較高的反應(yīng)溫度下，反應(yīng)平衡轉(zhuǎn)化率 會(huì)比較低，同時(shí)副反應(yīng)容易發(fā)生，例如環(huán)己烷的內(nèi)異構(gòu)化生成甲基環(huán)戊烷，以及高溫下發(fā)生 開環(huán)反應(yīng)生成C5或更低的副產(chǎn)物。因此反應(yīng)熱能否及時(shí)有效地從反應(yīng)體系中移除是一個(gè) 十分關(guān)鍵的問題。目前，工業(yè)上一般采用外循環(huán)換熱方法來移除反應(yīng)熱，但是效果不理想， 同時(shí)還需要增加二次換熱設(shè)備，工藝流程長，投資費(fèi)用高，反應(yīng)熱利用率低，還會(huì)產(chǎn)生較多 的工業(yè)三廢。美國專利US6187980提出將反應(yīng)精餾裝置用于苯加氫制環(huán)己烷工藝中，苯從反應(yīng) 精餾塔上部加入，氫氣從下部加入，塔頂氣相采出物為苯和環(huán)己烷以及氫氣的混合物，經(jīng)過 塔頂冷凝器冷卻，并氣液分離后，液相全部回流至反應(yīng)精餾塔，塔底采出物主要含有環(huán)己烷 以及少量苯，一部分通過再沸器再回至塔中，一部分作為產(chǎn)品采出。此方法雖然較好地解決 了反應(yīng)熱移除問題，但是由于反應(yīng)中存在不凝氣，導(dǎo)致反應(yīng)精餾塔操作穩(wěn)定性差。中國專利CN1156418提出了使用反應(yīng)精餾外耦合裝置常壓下進(jìn)行苯加氫制環(huán)己 烷，此專利一定程度上解決了反應(yīng)精餾塔操作性差的問題，但是此裝置需要苯加氫單程轉(zhuǎn) 化率控制在30 50%，造成反應(yīng)器內(nèi)返混程度比較大，反應(yīng)空速比較低，因此生產(chǎn)能力會(huì) 下降，限制了環(huán)己烷的大規(guī)模生產(chǎn)，同時(shí)此裝置還存在精餾裝置，在精餾塔頂采出環(huán)己烷和 苯的共沸物，在塔底采出環(huán)己烷產(chǎn)品，眾所周知，環(huán)已烷、苯以及兩者共沸物的沸點(diǎn)相差不 大，因此該精餾裝置操作的連續(xù)穩(wěn)定性也是個(gè)問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于提供一種苯加氫生產(chǎn)環(huán)己烷的裝置，該裝置的環(huán) 己烷合成工藝中間反應(yīng)放出的熱直接用于反應(yīng)原料苯的氣化從而移除反應(yīng)熱，無需二次換 熱，達(dá)到穩(wěn)定的反應(yīng)轉(zhuǎn)化率，提高了生產(chǎn)能力。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采取的技術(shù)方案是一種苯加氫生產(chǎn)環(huán)己烷的裝 置，該裝置主要包括氣化塔1和反應(yīng)器2，氣化塔1上部具有液相苯入口 5，所述氣化塔1下 部具有液相苯出口，該液相苯出口通過管線8與反應(yīng)器2殼程入口相連，反應(yīng)器2殼程出口 通過管線9再連接至氣化塔1，氣化塔1頂部具有氣相出口，該氣相出口通過管程進(jìn)料管線
312連接至反應(yīng)器2管程，所述管程進(jìn)料管線12上還連接有氫氣原料管線6，反應(yīng)器2底部 具有管程出料管線11。其中，所述反應(yīng)器2為一個(gè)反應(yīng)器或兩個(gè)以上的反應(yīng)器串聯(lián)或并聯(lián)構(gòu)成。所述裝 置還包括一冷卻器3，所述冷卻器3設(shè)置在反應(yīng)器管程出料管線11上，所述冷卻器3通過管 線10連接至氣化塔1內(nèi)。所述冷卻器3為一個(gè)換熱器或兩個(gè)以上的換熱器串聯(lián)或并聯(lián)構(gòu) 成。所述氣化塔頂部的氣相苯出口處還通過一設(shè)置有冷凝器4的管線13回連至氣化塔1 內(nèi)。本發(fā)明還提供了采用上述苯加氫生產(chǎn)環(huán)己烷的裝置的環(huán)己烷合成工藝，包括如下工藝 步驟A.苯的氣化通過液相苯入口 5連續(xù)地向氣化塔1中通入液相苯，苯在氣化塔1中由上向下流 動(dòng)，通過氣化塔下部管線8進(jìn)入反應(yīng)器2的殼程，在殼程中受熱氣化，生成的氣相通過管線 9回至氣化塔1中，在塔頂將一定量的氣相采出；B.苯加氫反應(yīng)同時(shí)，管線6輸送新鮮氫氣與氣化塔1頂部采出的氣相混合后，進(jìn)入反應(yīng)器2管 程，在催化劑的作用下進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)溫度在120 250°C，壓力保持在0. 1 3. OMPa，氫苯 比在2 20 1，得到的反應(yīng)產(chǎn)物。所述合成工藝總還包括產(chǎn)物分離的步驟由反應(yīng)器2管程出來的反應(yīng)產(chǎn)物進(jìn)入一 冷卻器3中，經(jīng)冷卻介質(zhì)換熱后，溫度達(dá)到10°C左右，使反應(yīng)產(chǎn)物中的環(huán)己烷充分冷凝下 來，以液相形式采出，冷卻器3中的不凝氣通過管線10進(jìn)入氣化塔1底部。所述步驟B中 還包括，將氣化塔1塔頂未進(jìn)入管程的氣相送至塔頂冷凝器4中冷凝再回至氣化塔1中，氣 化塔1底部液位應(yīng)控制在15%以下。本發(fā)明所能達(dá)到的有益效果是1.本發(fā)明苯加氫反應(yīng)放出的熱直接用于反應(yīng)原料苯的氣化，反應(yīng)熱可有效及時(shí)地 從反應(yīng)體系中移除，反應(yīng)溫度易于控制，同時(shí)不需要精餾分離裝置，因此本發(fā)明工藝操作相 對(duì)簡單，具有非常好的操控穩(wěn)定性；2.苯加氫單程反應(yīng)轉(zhuǎn)化率高，返混程度小，因此反應(yīng)空速大，所以本發(fā)明裝置的生 產(chǎn)能力比較大；3.本發(fā)明過量的氫氣可循環(huán)使用，因此本發(fā)明裝置和工藝的經(jīng)濟(jì)性好；4.本發(fā)明反應(yīng)產(chǎn)物冷卻后的不凝氣可直接循環(huán)使用，因此不必像傳統(tǒng)工藝中需要 增加鍋爐裝置，以及不凝氣吸收分離裝置，所以本發(fā)明縮短了流程，減少了設(shè)備投資。


圖1現(xiàn)有技術(shù)苯加氫生產(chǎn)環(huán)己烷的流程示意圖；圖2為本發(fā)明苯加氫生產(chǎn)環(huán)己烷的裝置示意圖。
具體實(shí)施例方式圖2本發(fā)明的苯加氫生產(chǎn)環(huán)己烷的裝置示意圖。該裝置主要包括有主要包括氣化 塔1和反應(yīng)器2。氣化塔1內(nèi)裝有填料，以方便氣液接觸；反應(yīng)器2由兩個(gè)串聯(lián)304不銹鋼 的列管式固定床催化反應(yīng)器組成。氣化塔1上部具有液相苯入口 5，所述氣化塔1下部具有液相苯出口。該液相苯出口通過管線8與反應(yīng)器2殼程入口相連，這樣氣化塔1的液苯 便可進(jìn)入反應(yīng)器殼程，通過氣化移除反應(yīng)器管程中的反應(yīng)熱。反應(yīng)器2殼程出口通過管線 9再連接至氣化塔1，氣化塔1頂部具有氣相出口，該氣相出口通過管程進(jìn)料管線12連接至 反應(yīng)器2管程，所述管程進(jìn)料管線12上還連接有氫氣原料管線6，反應(yīng)器2底部具有管程出 料管線11。本裝置，還包括冷卻器3，所述冷卻器3設(shè)置在反應(yīng)器管程出料管線11上，冷卻器 3由兩個(gè)串聯(lián)冷卻器組合而成，第一個(gè)冷卻器使用循環(huán)水作為冷卻介質(zhì)，第二個(gè)冷卻器使用 冷凍鹽水作為冷卻介質(zhì)。所述冷卻器3通過管線10連接至氣化塔1內(nèi)，這樣反應(yīng)產(chǎn)物中的 不凝氣(主要成分為過量的氫氣)便可通過氣化塔循環(huán)回至反應(yīng)系統(tǒng)中。所述氣化塔頂部 的氣相苯出口處還通過一設(shè)置有冷凝器4的管線13回連至氣化塔1內(nèi)。在上述的苯加氫生產(chǎn)環(huán)己烷的裝置中，具體工藝步驟如下A.苯的氣化連續(xù)地通過苯進(jìn)料管5向氣化塔1中通入一定量的液苯，苯在氣化 塔1中由上向下流動(dòng)，通過氣化塔下部管線8進(jìn)入反應(yīng)器2的殼程，在殼程中受熱氣化，生 成的氣相通過管線9回至氣化塔1中，與通過管線10進(jìn)入塔底部的氣相混合，塔頂溫度大 約120 150°C，在塔頂將一定量的氣相采出，其余氣相送至塔頂冷凝器4中冷凝再回至氣 化塔1中，氣化塔1底部液位應(yīng)控制在15%以下。B.苯加氫反應(yīng)同時(shí)，通過管線6加入的大約40°C新鮮氫氣與反應(yīng)產(chǎn)物換熱后，溫 度升至大約120 150°C，然后與氣化塔1頂部采出的氣相混合后，進(jìn)入反應(yīng)器2管程，在 催化劑的作用下進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)溫度在140 180°C，壓力保持在0. 1 1. 2MPa，氫苯比在 2. 5 4. 5 :1。得到的反應(yīng)產(chǎn)物經(jīng)與新鮮氫氣換熱后進(jìn)入冷卻器3中進(jìn)行冷卻。C.產(chǎn)物分離反應(yīng)產(chǎn)物進(jìn)入冷卻器3中，經(jīng)循環(huán)水、冷凍鹽水換熱后，溫度達(dá)到 10°C左右，使反應(yīng)產(chǎn)物中的環(huán)己烷充分冷凝下來，以液相形式通過管線7采出。冷卻器3中 的不凝氣通過管線10進(jìn)入氣化塔1底部。為實(shí)現(xiàn)反應(yīng)過程的連續(xù)穩(wěn)定，本發(fā)明裝置氣化塔頂部出料管線上設(shè)置在線色譜分 析儀，實(shí)時(shí)分析氣相中的苯含量，同時(shí)反應(yīng)器設(shè)置一套氫氣和苯流量比值調(diào)節(jié)回，這樣可對(duì) 氣化塔塔頂氣相采出量與新鮮氫氣進(jìn)料量進(jìn)行串級(jí)控制，保證進(jìn)入反應(yīng)器中的氫苯比穩(wěn)定。按照上述工藝步驟，分別進(jìn)行三次模擬實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)具體數(shù)據(jù)如表一所示 以上所述，僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非用于限定本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
一種苯加氫生產(chǎn)環(huán)己烷的裝置，該裝置主要包括氣化塔(1)和反應(yīng)器(2)，氣化塔(1)上部具有液相苯入口(5)，其特征在于，所述氣化塔(1)下部具有液相苯出口，該液相苯出口通過管線(8)與反應(yīng)器(2)殼程入口相連，反應(yīng)器(2)殼程出口通過管線(9)再連接至氣化塔(1)，氣化塔(1)頂部具有氣相出口，該氣相出口通過管程進(jìn)料管線(12)連接至反應(yīng)器(2)管程，所述管程進(jìn)料管線(12)上還連接有氫氣原料管線(6)，反應(yīng)器(2)底部具有管程出料管線(11)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的苯加氫生產(chǎn)環(huán)己烷的裝置，其特征在于，所述反應(yīng)器(2)為一 個(gè)反應(yīng)器或兩個(gè)以上的反應(yīng)器串聯(lián)或并聯(lián)構(gòu)成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的苯加氫生產(chǎn)環(huán)己烷的裝置，其特征在于，所述裝置還包括一 冷卻器(3)，所述冷卻器(3)設(shè)置在反應(yīng)器管程出料管線(11)上，所述冷卻器(3)通過管線 (10)連接至氣化塔(1)內(nèi)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的苯加氫生產(chǎn)環(huán)己烷的裝置，其特征在于，所述冷卻器(3)為一 個(gè)換熱器或兩個(gè)以上的換熱器串聯(lián)或并聯(lián)構(gòu)成。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的苯加氫生產(chǎn)環(huán)己烷的裝置，其特征在于，所述氣化塔頂部的 氣相苯出口處還通過一設(shè)置有冷凝器(4)的管線(13)回連至氣化塔(1)內(nèi)。
6.一種采用權(quán)利要求1所述的苯加氫生產(chǎn)環(huán)己烷的裝置的環(huán)己烷合成工藝，其特征在 于，包括如下工藝步驟A.苯的氣化通過液相苯入口(5)連續(xù)地向氣化塔(1)中通入液相苯，苯在氣化塔(1)中由上向下 流動(dòng)，通過氣化塔下部管線(8)進(jìn)入反應(yīng)器(2)的殼程，在殼程中受熱氣化，生成的氣相通 過管線(9)回至氣化塔(1)中，在塔頂將一定量的氣相采出；B.苯加氫反應(yīng)同時(shí)，管線6輸送新鮮氫氣與氣化塔(1)頂部采出的氣相混合后，進(jìn)入反應(yīng)器(2)管 程，在催化劑的作用下進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)溫度在120 250°C，壓力保持在0. 1 3. OMPa，氫苯 比在2 20 1，得到的反應(yīng)產(chǎn)物。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的環(huán)己烷合成工藝，其特征在于，所述合成工藝總還包括產(chǎn)物 分離的步驟由反應(yīng)器(2)管程出來的反應(yīng)產(chǎn)物進(jìn)入一冷卻器(3)中，經(jīng)冷卻介質(zhì)換熱后， 溫度達(dá)到10°C左右，使反應(yīng)產(chǎn)物中的環(huán)己烷充分冷凝下來，以液相形式采出，冷卻器(3)中 的不凝氣通過管線(10)進(jìn)入氣化塔(1)底部。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的環(huán)己烷合成工藝，其特征在于，所述步驟B中還包括，將氣化 塔(1)塔頂未進(jìn)入管程的氣相送至塔頂冷凝器(4)中冷凝再回至氣化塔(1)中，氣化塔(1) 底部液位應(yīng)控制在15%以下。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種苯加氫生產(chǎn)環(huán)己烷的裝置及合成工藝，該裝置主要包括氣化塔(1)和反應(yīng)器(2)，氣化塔(1)上部具有液相苯入口(5)，所述氣化塔(1)下部具有液相苯出口，該液相苯出口通過管線(8)與反應(yīng)器(2)殼程入口相連，反應(yīng)器(2)殼程出口通過管線(9)再連接至氣化塔(1)，氣化塔(1)頂部具有氣相出口，該氣相出口通過管程進(jìn)料管線(12)連接至反應(yīng)器(2)管程，所述管程進(jìn)料管線(12)上還連接有氫氣原料管線(6)，反應(yīng)器(2)底部具有管程出料管線(11)。該裝置的環(huán)己烷合成工藝中間反應(yīng)放出的熱直接用于反應(yīng)原料苯的氣化從而移除反應(yīng)熱，無需二次換熱，達(dá)到穩(wěn)定的反應(yīng)轉(zhuǎn)化率，提高了生產(chǎn)能力。
文檔編號(hào)C07C5/10GK101898930SQ201010227329
公開日2010年12月1日 申請(qǐng)日期2010年7月15日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月15日
發(fā)明者季曉龍, 楊振峰 申請(qǐng)人:山東華魯恒升化工股份有限公司