[发明专利]一种强制循环轴向及径向等温醛气相加氢装置和方法

说明书

本发明涉及一种强制循环轴向等温醛气相加氢装置和方法，包括：反应器，内部设置换热管，换热管将反应器分为管程和壳程，反应器的上部设置气水混合介质出口，气水混合介质出口与壳程相通；热水加热器，具有蒸汽凝液进口、蒸汽凝液出口和蒸汽进口，蒸汽凝液出口与反应器中部连接，热水能够进入到壳程中；蒸汽冷凝器，蒸汽冷凝器的液体出口与热水加热器的蒸汽凝液进口连接。保证在反应器的轴向上，反应温度基本一致，避免局部过热，能够延长催化剂的使用寿命。

技术领域

本发明属于醛气相加氢技术领域，具体涉及一种强制循环轴向及径向等温醛气相加氢装置和方法。

背景技术

公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

各类气相加氢方法已在工业上广泛釆用，并且应用于多种有机原料的氢化。一般情况下，这类加氢反应是在0.1～1.0MPa和110～180℃条件下进行的，例如醛加氢生成醇，不饱和烃通过加氢变为饱和烃，炔衍生的化合物氢化成为饱和物质，不饱和脂肪酸加氢成为饱和脂肪酸，酮加氢成为仲醇，不饱和脂肪酸加氢成为部分或完全氢化的脂肪酸，腈加氢成为伯胺以及某些糖氢化成为多元醇。

气相加氢一般为放热反应，因此，加氢反应器一般采用绝热、通过内冷或外冷实现等温反应。气相加氢装置可以采用各种气相加氢催化剂，催化剂装在管程内，壳程采用水自然循环蒸发，移出加氢反应热，并保持加氢反应平稳进行。

现有的气相加氢装置，自然循环蒸发换热方式存在以下问题：

自然循环蒸发模式下，反应器轴向及径向出现不规则温差，造成反应器管程内部会出现局部过热或过冷，无法进行调整，影响产能、产品质量，并减少了催化剂的使用寿命。

催化剂开车前活化需要比反应热点温度更高的温度及平稳的升温曲线。自然循环蒸发模式下，催化剂活化难度大，活化不彻底，影响催化剂的使用效果及寿命。

由于催化剂床层热点温度不均匀、波动较大，造成催化剂寿命降低，氢排放浓度偏高，增加了氢气消耗。

发明内容

针对上述现有技术中存在的问题，本发明的目的是提供一种强制循环轴向及径向等温醛气相加氢装置和方法。

醛是指正丁醛、异丁醛、辛烯醛、丙醛等介质。

为了解决以上技术问题，本发明的技术方案为：

第一方面，一种强制循环轴向及径向等温醛气相加氢装置，包括：

反应器，内部设置换热管，换热管将反应器分为管程和壳程，反应器的上部设置气水混合介质出口，气水混合介质出口与壳程相通；

热水加热器，具有蒸汽凝液进口、蒸汽凝液出口和蒸汽进口，蒸汽凝液出口与反应器中部连接，热水能够进入到壳程中；

蒸汽冷凝器，蒸汽冷凝器的液体出口与热水加热器的蒸汽凝液进口连接。

气相加氢反应器为管壳式结构，管程即换热管内装填加氢催化剂，壳程充满换热介质水或高碳醇；含有一定比例的醛、氢气组成的加氢原料从反应器底部管箱进入。分离出的重组分从管箱底部排出。加氢后的气体从反应器上部管程排出。

第二方面，一种强制循环轴向及径向等温醛气相加氢方法，具体步骤为：

反应物料进入到反应器的管程，热水进入到反应器的壳程；

热水从反应器的上部被抽出后，通过从反应器下部的热水进口进入到反应器的下部壳程中。

本发明一个或多个技术方案具有以下有益效果：