[发明专利]一种环己烷羧酸浆液分离的方法和设备

说明书

技术领域

本发明属于化工分离技术领域，具体说涉及一种使用金属膜分离技术分离己内酰胺生产过程中苯甲酸加氢产物环己烷羧酸与Pd/C催化剂的方法和设备。

背景技术

苯甲酸加氢是SNIA法生产己内酰胺的中间过程，该反应过程以苯甲酸和氢气为原料，用Pd/C作催化剂，主要产物是环己烷羧酸，副产物是CO和CO₂，环己烷羧酸(简称CCA)作为中间产物为后续的酰胺化过程提供原料。苯甲酸加氢生产过程主要有反应、催化剂分离、CCA蒸馏、气体处理等，其中催化剂分离、CCA蒸馏两部分至关重要。反应后的混合物(即环己烷羧酸浆液)中含有3％左右的钯炭催化剂，为了得到高纯度的CCA，需要把反应混合物中的催化剂和CCA有效地分离。传统的催化剂分离法是通过离心机将浆液分离成轻相和重相，分离出的轻相中含有约0.06％的微量催化剂，通过蒸馏将其提纯得到纯度达98～99％的CCA产品。分离出的含催化剂20～25％的重相循环回反应系统，继续参与催化反应。

催化剂分离和CCA蒸馏部分主要存在如下问题：(1)CCA浆液中钯炭催化剂含量高约3％，离心分离时易磨损、沉积，堵塞管道。(2)由于钯碳催化剂的载体为活性炭，机械强度差，频繁在离心机经离心力作用与离心机壁碰撞，会导致载体破碎、粉化，造成催化剂流失。(3)CCA浆液离心分离时由于机械力量会导致金属钯与活性炭载体的分离，使催化剂活性降低。(4)轻相必须蒸馏才能得到高纯度CCA产品，需要增加设备投资和操作费用，对于年产量约10万吨CCA产品的苯甲酸加氢装置，离心机维修费用和蒸馏能耗费用每年约450万元左右。

在授权公告号为CN1224605C，发明名称为“苯甲酸加氢方法中”的发明专利中披露了一种分离催化剂的方法，该专利技术“采用旋液、离心和磁分离三级分离过程，将催化剂从混合物中分离并循环回反应器，其中旋液分离后的浊液循环回反应器，清液进入离心分离器，经分离后下部的催化剂循环回反应器，上部清液进行磁分离，分离出镍基助剂的催化剂循环回反应器”，该方法可以有效地分离出镍基助剂和钯碳催化剂，但不能解决上述现有技术存在的问题。

发明内容

本发明的目的是克服以上现有技术的不足，提供一种环保、经济的环己烷羧酸(CCA)浆液的分离方法，以提高分离效果，减少催化剂的消耗，降低生产成本。本发明的另一目的是提供一种实现上述环己烷羧酸浆液分离方法的设备。

本发明提供的环己烷羧酸浆液分离的方法为，从苯甲酸加氢反应器出来的含有钯碳催化剂的反应混合液，经缓冲罐到密闭式金属膜穿流分离器中分离，被分离物料通过膜管进行分离，分离出的轻相直接供给下一生产工序。重相在分离器内浓缩，催化剂浓度达到10～30％(wt)时，停止进料，用氮气搅拌使膜管表面沉积的催化剂脱落在物料中，用清液反冲返回反应器。

优选分离器内重相中催化剂浓度达到20～25％(wt)停止进料，进行氮气搅拌和清液反冲洗。清液为由金属膜穿流分离器分离出的轻相液体。进行金属膜穿流分离器分离的环己烷羧酸浆液中钯碳催化剂浓度≤10％(wt)；所述环己烷羧酸浆液分离的温度为50～150℃，压力为0.05～0.30MPa。优选的工艺条件是：环己烷羧酸浆液中钯碳催化剂浓度≤3％(wt)，环己烷羧酸浆液分离的温度80～100℃，压力为0.2～0.25MPa。分离前环己烷羧酸浆液的流速与分离后CCA重相的流速比为20∶3～25∶3。

为实现上述分离方法，本发明提供一种环己烷羧酸浆液分离的设备，主要由分离器构成，分离器有重相出口、原料入口和轻相出口。分离器内设有膜管，所述膜管装有不锈钢金属膜，轻相出口管与氮气管和清液管路连接，各连接管路设有阀门。

不锈钢金属膜的膜孔径为0.50～50μm，优选为1～20μm。为分离过程操作的连续性，2～50台分离器并联在一起。

金属膜穿流分离器是通过固体或液体薄膜来实现混合物分离的过程。它与传统过滤的不同之处在于膜可以在分子范围内进行分离，该过程是一种物理过程，不需发生相的变化和添加助剂。膜是原料相和产品相之间的选择性屏障。膜是膜分离的关键部件，它决定了分离过程的效果。金属膜分离技术具有高效、节能、环保、品质稳定性好和连续化操作的优点。