[发明专利]蒎烯制备蒎烷的连续生产方法及其装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种蒎烯制备蒎烷的连续生产方法及其装置。

背景技术

蒎烯是松节油的主要组成部分。将蒎烯催化加氢制成蒎烷，然后作为香料、医料中间体或其它产品，可以提高松节油加工产品附加值。

目前，工业上由蒎烯生产蒎烷有两种方法：间歇加氢生产工艺和连续固定床氢化生产工艺。

现有间歇加氢生产工艺是将蒎烯放在间歇加氢反应釜内进行氢化反应，原料与催化剂按比例投入氢化反应釜后，进行几次氮气、氢气置换，然后在搅拌器搅拌下升压、升温进行数小时加氢反应，取样检测合格后，才能停机出料，回收部分反应残余氢气后用氮气置换，过滤除去催化剂，得到蒎烷产品。分离出的催化剂只能重复使用3~10次，之后需要更换，使用寿命短，回收再生次数多，消耗量大；为了保持气-液充分接触和搅拌效果，氢化反应釜内的氢气占了约40%左右的容积，这样一来，使得加氢反应釜的有效容积下降，而由于间歇加氢生产工艺包括进料、氮气氢气置换、升温、升压、氢化反应、过滤、降压、降温等多个操作步骤，程序繁杂，耗时长，效率低，能耗高；在同样生产规模下，要求加氢反应釜和相关辅助设备体积大，所占空间也大，劳动强度也大；间歇加氢生产中每次反应釜进出料都要进行气体置换，造成氢气和氮气大量浪费；由于上述问题的存在，生产中自动化控制难度大，压力温度不稳定，造成蒎烷顺反比难以控制，产品质量稳定性较差，生产规模难以放大。

目前，采用连续固定床加氢工艺存在的问题：一是所用贵金属催化剂，价格高；即便是选用价格较低的非贵金属催化剂，但因为使用寿命一般仅为1个月，最长的也不过3个月左右，使得生产操作过程变得烦琐，生产成本提高；二是按照蒎烷产品作为香料中间体的用途，认为顺式蒎烷高则进行后述反应的活性高，因此生产中除了要求蒎烷产品得率高，还要求顺式蒎烷选择性好；三是生产过程自动化程度低。

发明内容

本发明的目的是针对目前用蒎烯制备蒎烷生产中存在的上述问题，提供一种产品纯度高、质量好、生产安全稳定、操作方便的连续化生产蒎烷的方法及其装置。

本发明之蒎烯制备蒎烷的连续生产方法包括以下步骤： 

（1）进行氢化反应：将催化剂装入固定床反应器，用氮气置换空气；开启固定床反应器加热与冷却装置，将反应器温度保持在反应条件下；将预热后的氢气送入气液混合器；开启加料泵，将预热后的蒎烯送入气液混合器，在气液混合器内与预热后的氢气混合均匀后，从固定床反应器顶部送入固定床反应器，在设定的反应条件下完成氢化反应；

所述催化剂为高强度颗粒镍，使用寿命为6~12个月，一次性加入固定床反应器中，加入量为200kg~1000kg；

氢气预热温度为40℃~260℃，蒎烯预热温度亦为40℃~260℃；

氢化反应的操作条件为：进入固定床反应器的氢气流量为800 m³/h ~1000 m³/h（标准态态计），蒎烯流量为0.1 m³/h ~0.5 m³/h，气液体积比为1600~10000，氢化反应温度40℃~260℃，氢化反应压力5Mpa~20Mpa；

（2）冷却：完成加氢反应的物料由固定床反应器下部出来进入冷却器冷却至室度；

（3）气液分离：经冷却器冷却的物料进入气液分离器进行气液分离，气液分离后，得到蒎烷液体产品；分离出的氢气由氢气循环压缩机输送，与氢气压缩机送来的新氢气合并，再经氢气预热器预热后，进入气液混合器与来自液体预热器的蒎烯液体混合，再返回至固定床反应器进行氢化反应。

所述蒎烷液体产品中，蒎烷浓度可达90~98%，蒎烯制备蒎烷的转化率可达98%~99.9%。

所述预热或加热热源可以为电、过热水蒸汽或导热油。

应当注意，氢化反应稳定前，宜根据气液分离器下部出料口抽样检测的样品中蒎烯的转化率和蒎烷产品的纯度，控制进入固定床反应器的氢气和蒎烯的气液比和物料进料流量，调节固定床反应器内反应的温度和压力。固定床反应器底部出料产物经气液分离后，蒎烷浓度应当达到90~98%，蒎烯加氢为蒎烷的转化率应当达到98%~99.9%。

全部生产连续进行：从固定床反应器顶部进料口不断加入蒎烯和氢气混合物到固定床反应器中，从固定床反应器底部出料口不断放出蒎烷产品，形成连续生产。全部生产过程的压力、温度、流量等工艺参数信息，可通过各控制点的压力、温度、流量传感器传送到计算机控制中心，实现连续生产全自动控制。

所述预热或加热热源可以为电、过热水蒸汽或导热油。