[发明专利]苯加氢生产环己烷的装置及合成工艺

说明书

技术领域

本发明涉及化工合成领域，具体涉及一种苯加氢生产环己烷的装置及合成工艺。

背景技术

环己烷是重要的有机化学品，是生产尼龙制品的主要原料，同时环己烷是纤维素醚、树脂、蜡、沥青和橡胶的优良溶剂，因此环己烷的生产日趋重要。工业上，环己烷生产方法分为苯加氢法和石油烃馏分的分馏精制法，苯加氢法又分为液相法和气相法，图1为现有技术苯加氢生产环己烷的流程示意图，其工艺流程为液苯在汽化器中受热气化并与氢气混合，进入加氢反应器管程，在催化剂作用下反应，反应热由壳程循环的热水气化带入锅炉转化为低压蒸汽，管程反应产物通过冷却和吸收装置气液分离，从而得到液相产物环己烷，不凝气放空。由于苯加氢反应属于强放热可逆反应，在较高的反应温度下，反应平衡转化率会比较低，同时副反应容易发生，例如环己烷的内异构化生成甲基环戊烷，以及高温下发生开环反应生成C5或更低的副产物。因此反应热能否及时有效地从反应体系中移除是一个十分关键的问题。目前，工业上一般采用外循环换热方法来移除反应热，但是效果不理想，同时还需要增加二次换热设备，工艺流程长，投资费用高，反应热利用率低，还会产生较多的工业三废。

美国专利US6187980提出将反应精馏装置用于苯加氢制环己烷工艺中，苯从反应精馏塔上部加入，氢气从下部加入，塔顶气相采出物为苯和环己烷以及氢气的混合物，经过塔顶冷凝器冷却，并气液分离后，液相全部回流至反应精馏塔，塔底采出物主要含有环己烷以及少量苯，一部分通过再沸器再回至塔中，一部分作为产品采出。此方法虽然较好地解决了反应热移除问题，但是由于反应中存在不凝气，导致反应精馏塔操作稳定性差。

中国专利CN1156418提出了使用反应精馏外耦合装置常压下进行苯加氢制环己烷，此专利一定程度上解决了反应精馏塔操作性差的问题，但是此装置需要苯加氢单程转化率控制在30～50％，造成反应器内返混程度比较大，反应空速比较低，因此生产能力会下降，限制了环己烷的大规模生产，同时此装置还存在精馏装置，在精馏塔顶采出环己烷和苯的共沸物，在塔底采出环己烷产品，众所周知，环已烷、苯以及两者共沸物的沸点相差不大，因此该精馏装置操作的连续稳定性也是个问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种苯加氢生产环己烷的装置，该装置的环己烷合成工艺中间反应放出的热直接用于反应原料苯的气化从而移除反应热，无需二次换热，达到稳定的反应转化率，提高了生产能力。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：一种苯加氢生产环己烷的装置，该装置主要包括气化塔1和反应器2，气化塔1上部具有液相苯入口5，所述气化塔1下部具有液相苯出口，该液相苯出口通过管线8与反应器2壳程入口相连，反应器2壳程出口通过管线9再连接至气化塔1，气化塔1顶部具有气相出口，该气相出口通过管程进料管线12连接至反应器2管程，所述管程进料管线12上还连接有氢气原料管线6，反应器2底部具有管程出料管线11。

其中，所述反应器2为一个反应器或两个以上的反应器串联或并联构成。所述装置还包括一冷却器3，所述冷却器3设置在反应器管程出料管线11上，所述冷却器3通过管线10连接至气化塔1内。所述冷却器3为一个换热器或两个以上的换热器串联或并联构成。所述气化塔顶部的气相苯出口处还通过一设置有冷凝器4的管线13回连至气化塔1内。本发明还提供了采用上述苯加氢生产环己烷的装置的环己烷合成工艺，包括如下工艺步骤：

A.苯的气化

通过液相苯入口5连续地向气化塔1中通入液相苯，苯在气化塔1中由上向下流动，通过气化塔下部管线8进入反应器2的壳程，在壳程中受热气化，生成的气相通过管线9回至气化塔1中，在塔顶将一定量的气相采出；

B.苯加氢反应

同时，管线6输送新鲜氢气与气化塔1顶部采出的气相混合后，进入反应器2管程，在催化剂的作用下进行反应，反应温度在120～250℃，压力保持在0.1～3.0MPa，氢苯比在2～20∶1，得到的反应产物。

所述合成工艺总还包括产物分离的步骤：由反应器2管程出来的反应产物进入一冷却器3中，经冷却介质换热后，温度达到10℃左右，使反应产物中的环己烷充分冷凝下来，以液相形式采出，冷却器3中的不凝气通过管线10进入气化塔1底部。所述步骤B中还包括，将气化塔1塔顶未进入管程的气相送至塔顶冷凝器4中冷凝再回至气化塔1中，气化塔1底部液位应控制在15％以下。

本发明所能达到的有益效果是：