催化加氢反应系统 |
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| 申请号 | CN201820460859.4 | 申请日 | 2018-04-03 | 公开(公告)号 | CN208234807U | 公开(公告)日 | 2018-12-14 |
| 申请人 | 北京旭阳科技有限公司; | 发明人 | 张新平; 王耀红; 张绍岩; 陈文月; 刘全遥; 刘小晨; | ||||
| 摘要 | 本实用新型公开了一种催化加氢反应系统，其包括：加氢反应单元，其具有第一入口、第二入口、第一出口和第二出口；氢气循环单元，其具有第三入口和第三出口；氢气混合单元，其具有第四入口、第五入口和第四出口；原料混合单元，其具有第六入口、第七入口和第五出口；其中，第五出口通过第一管线与第一入口连通；第四出口通过第二管线与第二入口连通；第一出口通过第三管线与第三入口连通；第三出口通过第四管线与第四入口连通；第二出口上连接有第五管线；第六入口上连接有第六管线，第六管线与第五管线连通。本实用新型可以实现规模化、连续化生产，且原料单程能够完全转化、反应放 热能 够快速移除，以达到反应高转化率和高选择性的效果。 | ||||||
| 权利要求 | 1.催化加氢反应系统，其特征在于，包括： |
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| 说明书全文 | 催化加氢反应系统技术领域[0001] 本实用新型涉及化工设备技术领域，尤其涉及一种催化加氢反应系统。 背景技术[0002] AMP化学名称2-氨基-2-甲基-1-丙醇，是目前少数具有低分子量和高碱性的工业胺之一，AMP广泛运用于涂料油墨，金属加工液，个人护理和医药中间体等行业中，其高PKa值使得其有着较高的pH值。同时，由于其为有机碱，相对较柔和，可以和多种乳液配合使用，配伍性好，不容易破坏其他产品的性能。相比于其他的一些有机碱，AMP的稳定性好，不易黄变，同时毒性小，属于环保型的调节剂。AMP主要作为各种类型乳胶漆的多功能助剂，在配方中用AMP作为强力共分散剂可以防止颜料再凝聚。同时，多功能助剂AMP对漆层的所有性能贡献出显著的优越性。 [0003] 现有生产AMP的技术主要采用高压反应釜方式，一般的做法是将反应后反应釜中的氢气卸至常压，然后用氮气吹扫，过滤催化剂以将其与反应液分开。由于在此过程中，催化剂存在失活及自燃的可能性，造成了催化剂成本较高及反应操作难度加大的危害，与此同时，该过程还会损失一定的反应液，造成物料损失，使生产成本增大，利润受损。虽然公开号为CN103747861A的中国专利申请公开的一种连续搅拌釜浆态反应器大幅减少了原有反应釜的操作工序，一定程度上提高了生产效率，但该反应方式仍为间歇式操作，生产效率没有得到彻底解决。 [0004] 再有，该反应的特点为，原料NMP长时间在高温条件下会分解成2-硝基丙烷和甲醛，而甲醛的存在会大幅降低反应的选择性。所以，从本质上说，反应釜的模式是不适合该反应的。根据调研，现有技术主要采用控制原料甲醛含量，在原料中添加胺类物质或在原料中加入硬脂酸等方法来解决该问题。增加了反应操作的步骤，以及后序分离难度。这也限制了AMP的大规模生产，从而降低了整体的经济效益。 [0005] 因此，如何解决这一难题是合成AMP项目实现规模化生产的重中之重。开发一种易于连续化生产、原料NMP单程完全转化和反应放热快速移除的反应系统是实现该项目规模化生产的必由之路。实用新型内容 [0006] 鉴于现有技术中存在的上述问题，本实用新型所要解决的技术问题是提供一种催化加氢反应系统，其易于连续化生产、原料单程能够完全转化且反应放热能够快速移除。 [0007] 为了解决上述技术问题，本实用新型采用了如下技术方案： [0008] 催化加氢反应系统，其包括： [0009] 加氢反应单元，其具有第一入口、第二入口、第一出口和第二出口； [0010] 氢气循环单元，其具有第三入口和第三出口； [0011] 氢气混合单元，其具有第四入口、第五入口和第四出口； [0012] 原料混合单元，其具有第六入口、第七入口和第五出口； [0013] 其中，所述第五出口通过第一管线与所述第一入口连通；所述第四出口通过第二管线与所述第二入口连通；所述第一出口通过第三管线与所述第三入口连通；所述第三出口通过第四管线与所述第四入口连通；所述第二出口上连接有第五管线；所述第六入口上连接有第六管线，所述第六管线与第五管线连通。 [0014] 优选地，所述加氢反应单元为绝热式滴流床。 [0015] 优选地，所述氢气循环单元为循环氢压缩机。 [0016] 优选地，所述氢气混合单元为氢气缓冲罐，用于新鲜氢气和循环氢气混合。 [0017] 优选地，所述原料混合单元为搅拌式储液罐。 [0018] 优选地，所述第七入口上连接有用于向所述原料混合单元内提供原料的第七管线；其中，所述第五出口设置于所述原料混合单元的下端；所述第六入口和所述第七入口均设置于所述原料混合单元的上端。 [0019] 优选地，所述第一入口和所述第二入口设置于所述加氢反应单元的上端；所述第一出口和所述第二出口设置于所述加氢反应单元的下端。 [0020] 优选地，所述第五入口上连接有用于向所述氢气混合单元内提供氢气的第八管线。 [0021] 优选地，所述第一管线、第二管线、第三管线、第四管线、第五管线、第六管线、第七管线和第八管线均为耐腐蚀管线。 [0022] 与现有技术相比，本实用新型实施例的催化加氢反应系统的有益效果在于：本实用新型的实施例可以实现例如NMP加氢制备AMP规模化、连续化生产，达到该反应高转化率和高选择性效果，实现经济效益的最大化，实现无废气和废液产生的环保效益最大化，是有效解决原反应釜反应方式收率低，生产效率低，移除反应放热困难，需额外添加助剂等繁杂工序的有效途径。经实验对比，使用该种反应方式，反应收率可达99％以上，且该种反应方式可大幅降低分离能耗，有效解决反应放热等问题。附图说明 [0023] 图1为本实用新型实施例的催化加氢反应系统的结构示意图。 [0024] 附图标记说明 [0025] 1-加氢反应单元；11-第一入口；12-第二入口；13-第一出口；14-第二出口；2-氢气循环单元；21-第三入口；22-第三出口；3-氢气混合单元；31-第四入口；32-第五入口；33-第四出口；4-原料混合单元；41-第六入口；42-第七入口；43-第五出口；10-第一管线；20-第二管线；30-第三管线；40-第四管线；50-第五管线；60-第六管线；70-第七管线；80-第八管线。 具体实施方式[0026] 下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步详细描述，但不作为对本实用新型的限定。 [0027] 如图1所示，本实用新型实施例提供的催化加氢反应系统，本实施例以2-硝基-2-甲基-1-丙醇(NMP)加氢制备2-氨基-2-甲基-1-丙醇(AMP)为例进行说明。催化加氢反应系统包括：加氢反应单元1、氢气循环单元2、氢气混合单元3和原料混合单元4，其中，加氢反应单元1具有第一入口11、第二入口12、第一出口13和第二出口14；氢气循环单元2具有第三入口21和的第三出口22；氢气混合单元3具有第四入口31、第五入口32和第四出口33；原料混合单元4具有第六入口41、第七入口42和第五出口43；其中，第五出口43通过第一管线10与第一入口11连通；第四出口33通过第二管线20与第二入口12连通；第一出口13通过第三管线30与第三入口21连通；第三出口22通过第四管线40与第四入口31连通；第二出口14上连接有第五管线50；第六入口41上连接有第六管线60，第六管线60与第五管线50连通。 [0028] 作为本实用新型实施例的一种优选，为了方便向原料混合单元4和氢气混合单元3内提供物料，原料混合单元4的第七入口42上连接有用于向原料混合单元4提供原料的第七管线70；氢气混合单元3的第五入口32上连接有用于向氢气混合单元3内提供氢气的第八管线80。 [0029] 本实施例的加氢反应单元1为绝热式滴流床，采用大氢质比方式移除反应放热，以控制绝热式滴流床的催化剂床层温度，避免NMP的分解，使得该反应的转化率达到100％，选择性也可高达99％以上。 [0030] 本实施例的氢气循环单元2为循环氢压缩机，以使加氢反应单元1反应后剩余的氢气循环利用，降低生产成本。 [0031] 本实施例的氢气混合单元3为氢气缓冲罐，其用于将经第五入口32进入的新鲜氢气和由氢气循环单元2压缩后的反应剩余氢气混合，以为加氢反应单元1提供反应所需的氢气。 [0032] 本实施例的原料混合单元4为搅拌式储液罐，其用于将反应产物AMP溶液与NMP溶液混合，大大降低了甲醇溶剂的使用量，也为后序精馏节约了大量能耗。 [0033] 进一步的，作为本实用新型实施例的优选方案，第五出口43设置于原料混合单元4的下端；第六入口41和第七入口42均设置于原料混合单元4的上端。第一入口11和第二入口12设置于加氢反应单元1的上端；第一出口13和第二出口14设置于加氢反应单元1的下端。 上述相应入口和出口的位置设置，有利于各自所对应的反应阶段中的物料的传输、混合及流动，很大程度上提高了各阶段反应中物料的有效利用率。 [0034] 本实用新型实施例中的第一管线10、第二管线20、第三管线30、第四管线40、第五管线50、第六管线60、第七管线70和第八管线80均采用耐腐蚀管线，从而提高了本实用新型的催化加氢反应系统的可靠性和使用寿命，最大程度保证了成品的质量。 [0035] 下面，结合图1对本实用新型实施例以NMP为原料加氢制备AMP的催化反应系统的工作过程进行介绍。 [0036] 首先，30％-60％(wt％)的NMP甲醇溶液由第七管线70经第六入口41进行原料混合单元4，加氢反应单元1生成的部分AMP甲醇溶液由第二出口14和第五管线50进入第六管线60再经第六入口41进入原料混合单元4，两者在原来混合单元进行混合，配置成浓度为5％- 30％(wt％)的NMP溶液，混合后的物料经原料混合单元4的第五出口43通过第一管线10由第一入口11进入加氢反应单元1；氢气混合单元3的第四入口31接收的经第八管线80输送的新鲜氢气与氢气混合单元3的第四入口31接收的来自氢气循环单元2的循环氢气进行混合，混合后的氢气经氢气混合单元3的第四出口33通过所述第二管线20由所述第二入口12进入加氢反应单元1；在加氢反应单元1中，来自所述原料混合单元4的物质与来自氢气混合单元3的氢气进行反应；反应后的产品经气液分离，剩余氢气经加氢反应单元1的第一出口13通过第三管线30由第三入口21进入氢气循环单元2；在氢气循环单元2中，氢气经压缩后，经氢气循环单元2的第三出口22通过第六管线60由第四入口31进入氢气混合单元3与新鲜氢气混合；加氢反应单元1反应后分离出的产物AMP溶液，大部分经加氢反应单元1的第二出口14通过第五管线50输送至产品收集罐，一小部分经连接在第五管线50上的第六管线60由第六入口41进入原料混合单元4与30％-60％(wt％)NMP甲醇溶液进行混合，可以在第六管线60上设置流量控制阀，以调节调节进入原料混合单元4内的AMP的流量，以及在必要的时候切断AMP向原料混合单元4的供应，以使操作更灵活。 [0037] 根据本实用新型的上述实施例，原料NMP溶液与过量氢气混合后快速通过绝热式滴流床的催化剂床层，实现NMP的完全转化，同时利用过量氢气的移热功效，控制催化剂床层的温度，避免NMP的分解，使得该反应的转化率达到100％，选择性也高达99％以上，氢气通过循环氢压缩机得到重复利用，产物AMP溶液与高浓度NMP混溶，大幅减少了甲醇溶液的使用量，也为后序精馏操作节约了大量能耗。本实用新型实现了连续反应过程，可以用于大规模的AMP生产，解决了现有技术的难点，降低了生产成本。 [0038] 本实用新型实施例的上述催化加氢反应系统，除了能用于制备AMP外，该催化加氢反应系统同样适用于制备其他硝基化合物、羰基化合物、酯基化合物与氢气的气液固三相催化反应。 |
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