一种环烃化合物的生产装置及其生产方法 |
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| 申请号 | CN202211370055.2 | 申请日 | 2022-11-03 | 公开(公告)号 | CN117986072A | 公开(公告)日 | 2024-05-07 |
| 申请人 | 中国科学院大连化学物理研究所; | 发明人 | 丁辉; 黄声骏; 张大治; 邹明明; 焦雨桐; | ||||
| 摘要 | 本 申请 公开了一种环 烃 化合物的生产装置及其生产方法，所述生产装置包括反应端和分离端，所述反应端和所述分离端经管路连接；所述反应端包括加热单元和反应单元，所述加热单元与所述反应单元经管路连接；所述反应单元包括裂解反应器和加氢反应器；所述分离端包括依次连接的闪蒸单元和精馏单元，所述闪蒸单元与所述加氢反应器管路连通；所述精馏单元设有环戊烯出口、环戊烷出口和环戊二烯出口，其中，所述环戊二烯出口与所述原料进口经管路连通。本方法可以用于环戊二烯部分加氢制备环戊烯的生产方法，工艺连续，流程简洁，并通过分级冷凝节省高品位冷量消耗，适于工业化大规模连续操作。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种环烃化合物的生产装置，其特征在于， |
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| 说明书全文 | 一种环烃化合物的生产装置及其生产方法技术领域[0001] 本申请涉及一种环烃化合物的生产装置及其生产方法，属于化工技术领域。 背景技术[0002] 环戊烯是一种重要的医药化工中间体和合成原料，可用于环戊醇、环戊酮、环戊烷等高附加值产品的制备，还可进一步合成卤代环烷烃用于制备农药，并可用于制备聚环烯烃高分子聚合物。目前环戊烯合成路线以环戊二烯部分催化加氢为主，但是相应的工业规模制备方法鲜见报道，因此有持续研究探索的必要。发明内容 [0003] 本发明提供一种环烃化合物(环戊二烯部分加氢制备环戊烯)的生产方法，工艺流程分为反应单元与分离单元。其中反应单元由循环流股、预热设备和反应器组成，以工业环戊二烯为原料，与循环流股混合后，通过预先混入反应氢气降低汽化温度，有效避免原料高温汽化结焦，预热至裂解温度后在裂解器中让聚合杂质发生裂解，然后与原料换热冷却至反应温度后再反应器中发生部分加氢反应。反应产品送去分离单元，分离单元由闪蒸装置和精馏装置组成。反应产品经分级冷凝，回收未反应的氢气，冷凝液送去序列精馏塔，分离出杂质、未反应原料以及环戊烯产品和环戊烷副产品。 [0004] 本申请的一个方面，提供了一种环烃化合物的生产装置，所述生产装置包括反应端和分离端，所述反应端和所述分离端经管路连接； [0005] 所述反应端包括加热单元和反应单元，所述加热单元与所述反应单元经管路连接； [0006] 所述反应单元包括裂解反应器和加氢反应器； [0007] 所述加热单元包括依次连接的依次连接的原料预热器I、原料预热器II； [0008] 所述原料预热器I设有原料进口、原料出口、裂解反应产物进口I、裂解反应产物出口I，其中，所述原料出口与所述原料预热器II管路连通； [0009] 所述裂解反应器设有裂解原料进口和裂解反应产物出口II，所述裂解原料进口与所述原料预热器II管路连通，所述裂解反应产物出口II与所述裂解反应产物进口I管路连通，所述裂解反应产物出口I与所述加氢反应器管路连通； [0010] 所述分离端包括依次连接的闪蒸单元和精馏单元，所述闪蒸单元与所述加氢反应器管路连通； [0011] 所述闪蒸单元设有氢气出口，所述氢气出口与所述原料进口经管路连通； [0012] 所述精馏单元设有环戊烯出口、环戊烷出口和环戊二烯出口，其中，所述环戊二烯出口与所述原料进口经管路连通。 [0013] 可选地，所述闪蒸单元包括依次连接的一级闪蒸模块和二级闪蒸模块； [0015] 所述一级冷凝器与所述加氢反应器管路连通； [0016] 所述一级闪蒸罐设有冷凝液出口I，所述二级闪蒸罐设有冷凝液出口II； [0017] 所述冷凝液出口I和冷凝液出口II分别与所述精馏单元管路连接； [0018] 所述二级闪蒸罐设有所述氢气出口。 [0019] 可选地，所述精馏单元包括依次连接的回收塔和产品塔； [0020] 所述回收塔的塔顶设有不凝气出口，塔侧壁设有所述环戊二烯出口； [0021] 所述产品塔的塔顶设有环戊烯出口，塔底设有环戊烷出口； [0022] 所述闪蒸单元与所述回收塔管路连通。 [0023] 可选地，所述回收塔为精馏塔，所述回收塔的回流比为10～120，理论板数为10～80块。 [0024] 可选地，所述回收塔的回流比独立地选自10、20、40、60、80、100、120中的任意值或上述任意两点间的范围值。 [0025] 可选地，所述回收塔的理论板数独立地选自10、20、40、50、60、80、中的任意值或上述任意两点间的范围值。 [0026] 可选地，所述产品塔为精馏塔，所述产品塔的回流比为10～100，理论板数为20～120块。 [0027] 可选地，所述产品塔的回流比独立地选自10、20、40、60、80、100中的任意值或上述任意两点间的范围值。 [0028] 可选地，所述产品塔的理论板数独立地选自20、40、60、80、100、120中的任意值或上述任意两点间的范围值。 [0029] 可选地，所述氢气出口与所述原料进口连接的管路上设有增压装置。 [0030] 作为一种具体的实施方式，所述生产装置包括：原料换热器、原料预热器、裂解器、反应器、冷凝器、冷凝罐、深冷器、深冷罐、循环氢气压缩机、回收塔、产品塔。 [0031] 本申请的另一个方面，提供一种环烃化合物的生产方法，所述生产方法采用上述的生产装置； [0032] 所述生产方法包括反应阶段和分离阶段； [0033] 所述反应阶段包括：将含有环戊二烯I、环戊二烯II、氢气I、氢气II的原料经加热后通入所述裂解反应器中，发生裂解反应，获得裂解反应产物，所述裂解反应产物经与所述原料换热后，通入加氢反应器中发生加氢反应，获得加氢反应产物； [0034] 所述分离阶段包括：将所述加氢反应产物经气液分离、二级精馏处理，依次获得氢气II、环戊二烯II、环戊烯、环戊烷。 [0036] 可选地，所述原料I中，环戊二烯与氢气的摩尔比为0.5～5，其中，环戊二烯的摩尔量以环戊二烯I和环戊二烯II的总摩尔量计，所述氢气的的摩尔量以氢气I和氢气II的总摩尔量计。 [0037] 可选地，所述环戊二烯与氢气的摩尔比独立地选自0.5、1、2、3、4、5中的任意值或上述任意两点间的范围值。 [0038] 可选地，所述裂解反应的反应温度为150～500℃。 [0039] 可选地，所述裂解反应的反应温度独立地选自150℃、250℃、350℃、450℃、500℃中的任意值或上述任意两点间的范围值。 [0040] 可选地，所述加氢反应的反应温度为50～200℃，反应压力为0.1～3MPaA； [0041] 可选地，所述加氢反应的反应温度独立地选自50℃、86℃、100℃、150℃、200℃中的任意值或上述任意两点间的范围值。 [0042] 可选地，所述加氢反应的反应压力独立地选自0.1MPaA、0.14MPaA、1MPaA、2MPaA、3MPaA中的任意值或上述任意两点间的范围值。 [0043] 可选地，所述加热包括第一阶段加热和第二阶段加热； [0044] 所述第一阶段加热为所述原料与所述裂解反应产物换热，获得过热气相混合物； [0045] 所述过热气相混合物的温度为100～200℃；通过预先混入氢气控制原料I中裂解原料的汽化温度低于100℃； [0046] 所述第二阶段加热为对所述过热气相混合物进行加热。 [0047] 可选地，所述过热气相混合物的温度独立地选自100℃、156℃、200℃中的任意值或上述任意两点间的范围值。 [0048] 可选地，所述气液分离包括：将所述加氢反应产物依次进行一级气液分离和二级气液分离，分离后获得氢气II和冷凝液，其中，所述氢气II循环使用。加氢反应产物通过分级冷凝，降低氢气回收所需冷量。 [0049] 可选地，所述气液分离后获得氢气，部分作为废气排出，部分(氢气II)循环，循环量与排出量之比为0.5～5。 [0050] 可选地，所述加氢反应产物被冷却后的温度为0～100℃。 [0051] 可选地，所述一级气液分离的冷凝温度为0～60℃，分离压力为0～0.3MpaA； [0052] 所述二级气液分离的冷凝温度为‑60～‑10℃，分离压力为0～0.3MpaA。 [0053] 可选地，所述一级气液分离的冷凝温度独立地选自0℃、20℃、42℃、60℃中的任意值或上述任意两点间的范围值。 [0054] 可选地，所述一级气液分离的分离压力独立地选自0MpaA、0.1MpaA、0.12MpaA、0.2MpaA、0.3MpaA中的任意值或上述任意两点间的范围值。 [0055] 可选地，所述二级气液分离的冷凝温度独立地选自‑60℃、‑40℃、‑30℃、‑20℃、‑10℃中的任意值或上述任意两点间的范围值。 [0056] 可选地，所述二级气液分离的分离压力独立地选自0MpaA、0.11MpaA、0.15MpaA、0.2MpaA、0.3MpaA中的任意值或上述任意两点间的范围值。 [0057] 可选地，所述二级精馏处理包括： [0058] 所述冷凝液通入回收塔进行精馏分离I，塔侧壁获得液相的环戊二烯II，塔底获得馏出物； [0059] 所述馏出物通入产品塔进行精馏分离II，塔顶获得环戊烯，塔底获得环戊烷。 [0060] 可选地，所述回收塔顶部分离出未反应的环戊二烯II，作为循环原料循环使用。 [0061] 可选地，所述回收塔的塔顶温度为0～60℃，操作压力为0～300kPaA。 [0062] 可选地，所述回收塔的塔顶温度独立地选自0℃、20℃、40℃、42℃、60℃中的任意值或上述任意两点间的范围值。 [0063] 可选地，所述回收塔的操作压力独立地选自0kPaA、10kPaA、50kPaA、100kPaA、120kPaA、150kPaA、200kPaA、250kPaA、300kPaA中的任意值或上述任意两点间的范围值。 [0064] 可选地，所述产品塔的塔顶温度为0～60℃，操作压力为0～300kPaA。 [0065] 可选地，所述产品塔的塔顶温度独立地选自0℃、20℃、40℃、45℃、60℃中的任意值或上述任意两点间的范围值。 [0066] 可选地，所述产品塔的操作压力独立地选自0kPaA、10kPaA、50kPaA、105kPaA、150kPaA、200kPaA、250kPaA、300kPaA中的任意值或上述任意两点间的范围值。 [0067] 作为一种具体的实施方式，所述生产方法包括： [0068] 使用上述实施方式中的生产装置进行生产，生产方法包括如下步骤： [0069] M1、将新鲜环戊二烯与循环环戊二烯和反应需要的氢气混合后在原料换热器1中经裂解产物加热为过热气相混合物；气相原料在原料预热器2中加热至裂解温度，并在裂解器3中发生裂解反应，将少量的双环戊二烯杂质裂解为环戊二烯，提升原料纯度；裂解产物经原料换热器1被冷原料冷却至加氢反应温度，进入反应器4，发生部分加氢反应； [0070] M2、加氢反应产物经冷凝器5冷凝为汽液两相后再冷凝罐6中发生气液分离；冷凝罐6的气相在深冷器7中进一步冷凝后在深冷罐8中发生二次气液分离，得到高纯度的未反应氢气，经循环氢气压缩机9加压后与补充的新鲜氢气混合返回原料换热器1入口；冷凝罐6和深冷罐8的液相混合后送去回收塔10，在塔顶分离出不凝气和未反应的液相环戊二烯原料，液相原料返回原料换热器1入口循环使用；回收塔10塔底得到的馏分送去产品塔11，通过精馏得到环戊烯产品和环戊烷副产品。 [0071] 本申请能产生的有益效果包括： [0073] 图1为本申请实施例中的环烃化合物的生产方法示意图。 [0074] 其中： [0075] 1、原料换热器；2、原料预热器；3、裂解器；4、反应器；5、冷凝器；6、冷凝罐；7、深冷器；8、深冷罐；9、循环氢气压缩机；10、回收塔；11、产品塔。 具体实施方式[0076] 下面结合实施例详述本申请，但本申请并不局限于这些实施例。 [0077] 如无特别说明，本申请的实施例中的原料通过商业途径购买。 [0078] 实施例1 [0079] 如图1所示，一种环烃化合物的生产装置包括如下组成部分： [0080] 原料换热器1、原料预热器2、裂解器3、反应器4、冷凝器5、冷凝罐6、深冷器7、深冷罐8、循环氢气压缩机9、回收塔10、产品塔11。 [0081] 其中，回收塔10的侧壁设于环戊二烯出口，塔顶设有不凝气出口；产品塔的塔顶设有环戊烯出口，环戊二烯出口与原料换热器1连通。 [0082] 原料换热器1、原料预热器2、裂解器3依次连接，裂解器3顶部出口与原料换热器1连接，进行换热；原料换热器1的出口与反应器4的侧壁进口连接； [0083] 反应器4的底部出口、冷凝器5、冷凝罐6、深冷器7、深冷罐8依次连接，冷凝罐6、深冷罐8底部均设有冷凝液出口，分别与回收塔10的侧壁连接，回收塔的塔底与产品塔的塔侧壁连通。深冷罐8的顶部设有氢气出口，经循环氢气压缩机9与原料换热器1连通。 [0084] 实施例2 [0085] 采用实施例1所述的生产装置，将新鲜环戊二烯与循环环戊二烯和反应需要的氢气混合后在原料换热器1中经裂解产物加热至156℃，变为过热气相混合物，其中氢气与环戊二烯组分的摩尔比为1:1。气相混合接着进入原料预热器2中，加热至350℃，并送去裂解器3中发生裂解反应，将少量的双环戊二烯杂质裂解为环戊二烯。裂解产物经原料换热器1被冷原料冷却至86℃，进入反应器4，在0.14MPaA压力下发生部分加氢反应，生成环戊烯。反应产物经冷凝器5冷凝至42℃，形成汽液两相后在冷凝罐6中于0.12MPaA压力下发生气液分离，气相在深冷器7中进一步冷凝至‑30℃后在深冷罐8中，在0.11MPaA压力下发生二次气液分离，得到高纯度的未反应氢气，经循环氢气压缩机9加压后与补充的新鲜氢气混合返回原料换热器1入口。冷凝罐6和深冷罐8的液相混合后送去回收塔10进行分离，回收塔10采用分凝精馏，塔顶压力120kPaA，理论板数50块，回流比100，塔顶温度42℃，在塔顶分离出不凝气和未反应的液相环戊二烯原料，液相原料返回原料换热器1入口循环使用，回收塔10塔底得到的馏分为环戊烯和环戊烷混合物，送去产品塔11进行分离。产品塔11采用全凝精馏，塔顶压力105kPaA，理论板数80块，回流比60，塔顶温度45℃，通过精馏在塔顶得到纯度高于99％wt的环戊烯产品，塔底得到环戊烷副产品。 [0086] 以上所述，仅是本申请的几个实施例，并非对本申请做任何形式的限制，虽然本申请以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限制本申请，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本申请技术方案的范围内，利用上述揭示的技术内容做出些许的变动或修饰均等同于等效实施案例，均属于技术方案范围内。 |
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