[发明专利]一种蒸发式等温加氢反应方法及蒸发式等温反应系统

说明书

本发明公开了一种蒸发式等温加氢反应方法及蒸发式等温反应系统，所述系统包括蒸发式等温反应器，所述蒸发式等温反应器由底部的进料区、中段的管式换热区和顶部的出料区组成，所述进料区设有物料进口，出料区设有反应出口，所述反应出口连接气液分离器，所述气液分离器底部的液体出口经管道连接管式换热区上段的壳侧进口，所述管式换热区的上段还设有壳侧气相出口，所述管式换热区下段的壳侧液相出口经泵分别连接壳侧进口和反应物外排管；所述管式换热区的壳侧设有液位计，所述液位计的控制器还连接反应物外排管上的流量控制阀。本发明方法采用上述系统同步实现反应移热、溶剂回收、反应产物浓缩，具有结构简单、成本低、节能降耗的优点。

技术领域

本发明涉及化工领域，具体的说是一种蒸发式等温加氢反应方法及蒸发式等温反应系统。

背景技术

在可降解塑料领域，PBS以其优异的可降解性能、接近PP的力学性能、优异的机械加工性能、超过100℃的耐热性能以及较好的光稳定性，备受关注和推崇。而生产PBS的原料为1,4-丁二醇和丁二酸，1,4-丁二醇的生产技术已经成熟稳定，丁二酸的生产技术仍是制约PBS行业发展的限制性技术。

目前丁二酸生产技术有电化学法、生物发酵法、石蜡氧化法和顺酐加氢法。而顺酐加氢法受到国内外研究机构的广泛关注，并做出过相关试验性的成果，被认为生产PBS原料的最具前景的技术。

顺酐加氢法反应放热量大、反应温度需要精准控制，否则副产物较多。传统的工艺采用固定床加氢反应器，为了降低反应温度和温升，一般采用降低进料顺酐浓度的方法，或者增加反应循环冷却，这样的工艺方案造成溶剂过量，反应热难以利用，整体能耗较高。也有采用传统列管式反应器的方案，虽然反应温度容易控制，但反应热仍然无法利用。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述技术问题，提供一种结构简单、能耗低、运行成本低、能充分回收反应热、反应温度可控的蒸发式等温反应系统。

本发明还提供一种采用上述装置的用于顺酐加氢制丁二酸的蒸发式等温加氢反应方法。

本发明蒸发式等温反应系统包括蒸发式等温反应器，所述蒸发式等温反应器由底部的进料区、中段的管式换热区和顶部的出料区组成，所述进料区设有物料进口，出料区设有反应出口，所述反应出口连接气液分离器，所述气液分离器底部的液体出口经管道连接管式换热区上段的壳侧进口，所述管式换热区的上段还设有壳侧气相出口，所述管式换热区下段的壳侧液相出口经泵分别连接壳侧进口和反应物外排管；所述管式换热区的壳侧设有液位计，所述液位计的控制器还连接反应物外排管上的流量控制阀。

所述进料区设有进料分布器，所述物料进口连接所述进料分布器。

所述进料分布器为螺旋鼓式分布器，所述螺旋鼓式分布器为具有扁圆鼓形的螺旋盘管，所述螺旋盘管的顶面开有多个直径为0.2-0.6mm小孔，其进料口位于所述螺旋盘管最外圈的管道端部。

所述小孔总流通面积为物料进口截面积的1-3倍。

所述管式换热区的壳侧设有螺旋折流板。

所述管式换热区的壳侧上段为蒸发段，中段及下段为换热段。

所述蒸发段的气相空间体积占壳侧空间总体积的10-20％。

本发明用于顺酐加氢制丁二酸的蒸发式等温加氢反应方法，采用上述的蒸发式等温反应器，其中，

步骤1)将四氢呋喃和顺酐的混合物经泵增压后与氢气混合形成气液混合物一起由物料进口进入进料区的进料分布器中，所述气液混合物经进料分布器中小孔充分混合后向上喷出，在进料区实现氢气和液相的均匀分布；

步骤2)，进料区的气液两相进入到管式换热区的管侧中，在催化剂的催化作用下，顺酐发生选择性加氢反应，生成丁二酸酐以及少量副产物，反应过程放热；