一种两步法脱除HPPO体系中过氧化氢和醛类化合物的工艺系统 |
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| 申请号 | CN202221111856.2 | 申请日 | 2022-05-09 | 公开(公告)号 | CN218359155U | 公开(公告)日 | 2023-01-24 |
| 申请人 | 中建安装集团有限公司; 中建石化工程有限公司; | 发明人 | 秦凤祥; 孙德峰; 胡猛; 夏苗; | ||||
| 摘要 | 本实用新型公开一种两步法脱除HPPO体系中过 氧 化氢和 醛 类化合物的工艺系统包括依次连接的第一反应器、脱 水 罐、第二反应器和精馏塔，其中，所述第一反应器设置有物料进料口、第一催化剂进料口和氢气输入口；所述第二反应器设置有第二催化剂进料口和氢气输入口；所述精馏塔上方一次设置有 冷凝器 和产品中间罐，下方依次设置有 再沸器 和塔釜液中间罐。本实用新型的装置可以在HPPO法制环氧丙烷粗品中去除过氧化氢的存在，大大降低体系中氧含量，使体系难以形成爆炸危险条件，增加系统本质安全特性。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种两步法脱除HPPO体系中过氧化氢和醛类化合物的工艺系统，其特征在于，包括依次连接的第一反应器、脱水罐、第二反应器和精馏塔，其中， |
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| 说明书全文 | 一种两步法脱除HPPO体系中过氧化氢和醛类化合物的工艺系统 技术领域[0001] 本实用新型涉及化工产品生产行业，具体属于HPPO法生产环氧丙烷领域，涉及一种两步法脱除HPPO体系中过氧化氢和醛类化合物的工艺系统。 背景技术[0002] 环氧丙烷(简称PO)，又名氧化丙烯，是一种重要的有机化工原料，是丙烯下游仅次于聚丙烯的第二大化学品，每年有超过7％丙烯用于环氧丙烷生产。它的主要用途是生产聚醚多元醇、丙二醇，也是制备非离子表面活性剂、丙二醇醚、增塑剂、阻燃剂的主要原料，已生产的下游产品近百种，广泛用于汽车、建筑、食品、烟草、医药及化妆品等行业。2010～2018年，我国PO市场供应和消费需求规模快速增长，PO产能和消费量年均复合增长率均超过10％。据预测，2025年，PO消费量将达到600万吨/年。 [0003] 氯醇法：国内产能60％，近20套装置；缺点：氯醇法对设备腐蚀严重、消耗大量的氯气、每生产1吨PO约副产40～80吨含氯废水和2吨废渣，丙烯单耗较高。环境污染非常严重，国家已禁止新建装置，而且落后产能将逐渐被淘汰。 [0004] 共氧化法：国内产能30％，仅有4套装置；缺点：乙苯法、异丁烷法生产1吨PO分别联产2.2～2.5吨SM或2.3吨TBA，建设周期长、设备造价高、投资费用高、工艺流程长、丙烯纯度要求高，需要平衡大量联产物，发展前途取决于市场原料供应及联产品的销售状况，主要适合大型石化企业。 [0005] HPPO法生产环氧丙烷过程中，丙烯单耗最低，原子利用率高，工艺简便，绿色经济、条件温和，环境友好，具有重要社会意义和显著经济效益。并且避免了氯醇法产生大量三废的问题，也缓解了共氧化法产能限制的问题，因此成为我国大力推广发展的新型绿色工艺，具有较强的市场竞争力。 [0006] HPPO法生产环氧丙烷过程中，粗产品含有过氧化氢。一方面过氧化氢具有强氧化性，并能生成氧气，导致体系存在爆炸风险；另一方面粗品中含有醛类化合物(主要包括乙醛，还有少量的丙醛、甲缩醛等组分)，其沸点与产品环氧丙烷接近(乙醛沸点20.8℃，环氧丙烷沸点34℃)，导致进一步环氧丙烷精馏操作的设备成本与操作成本较高。 [0007] 目前，HPPO法制环氧丙烷工艺中多采用脱氧塔来去除体系中产生的氧气，但并未从源头去除氧气的问题，体系中存在的过氧化氢可进一步继续转化为氧气，使得体系仍具有爆炸等危险。所以在脱氧前去除体系中过氧化氢。其次，环氧丙烷粗品中含有丙醛等物质，与水形成共沸后通过精馏与环氧丙烷分离成本极高，大大提高了设备的投入费用和运营成本。实用新型内容 [0008] 实用新型目的：为解决现有技术中存在的技术问题，本实用新型提供了一种两步法脱除HPPO体系中过氧化氢和醛类化合物的工艺系统。 [0009] 为实现上述目的，本实用新型的一种两步法脱除HPPO体系中过氧化氢和醛类化合物的工艺系统包括依次连接的第一反应器、脱水罐、第二反应器和精馏塔，其中，[0010] 所述第一反应器设置有物料进料口、第一催化剂进料口和氢气输入口； [0011] 所述第二反应器设置有第二催化剂进料口和氢气输入口； [0013] 所述第一反应器为固定床式反应器，第二反应器为固定床式反应器或釜式反应器。 [0016] 当第二反应器为釜式反应器时，所述第二反应器与脱水罐之间设置有物料中间罐，第二反应器的反应条件为：反应温度为110‑120℃，反应压力为0.8‑1.5Mpa，反应时间约为2.5h～3.5h。 [0017] 当第二反应器为固定床式反应器时，第二反应器的反应条件为：反应温度100～200℃，压力1.0～3.0MPa，氢气空速0.5～5h‑1，环氧丙烷粗品与氢气的体积比1:300～1: 800。 [0020] 在第二反应器中，使用加氢催化剂催化反应，当第二反应器为釜式反应器时，加氢催化剂为雷尼镍；当第二反应器为固定床式反应器时，加氢催化剂Pd、Pt、Rh、Ru、Ir、Os中的任意一种。 [0021] 有益效果：与现有技术相比，本实用新型的装置通过在HPPO法制环氧丙烷粗品中去除过氧化氢的存在，大大降低体系中氧含量，使体系难以形成爆炸危险条件，增加系统本质安全特性。通过本装置除去粗品中的大量醛类化合物，对进一步分离产生积极影响，不仅减少设备费用(理论塔板数降低)，也减少了部分的操作费用(回流比降低)，总成本减少约30％，具有极大市场竞争力。 附图说明 [0022] 图1为一种具体实施方案的工艺流程图，其中，第二反应器为固定床式反应器； [0023] 图2为一种具体实施方案的工艺流程图，其中，第二反应器为釜式反应器。 具体实施方式[0025] HPPO法制得粗产品中含有一定量的过氧化氢(质量分数约为0.37％)，具有强氧化性，本发明利用氢气的还原性质，在催化剂的作用下将其除去，生成的水在脱水塔中除去。同时粗产品中含有醛类化合物可在催化剂的作用下与氢气发生反应，将其还原为醇类化合物，该产物沸点差值为44℃(环氧丙烷沸点34℃，乙醇沸点78℃)，分离成本小，并且所得产品纯度有所提高。表1为HPPO法生产环氧丙烷粗品中各组分含量。 [0026] 表1 [0027] 物料名称 质量分数％ 物料名称 质量分数％丙烯 / 乙醛 0～1 丙烷 / 异丙醇 / 环氧丙烷 / 水 / 1,2丙二醇 / 过氧化氢 0～2 甲醇 / [0028] 注：/表示含量不限 [0029] 如图1或图2所示，本实用新型提出了一种两步法脱除HPPO体系中过氧化氢和醛类化合物的工艺系统包括依次连接的第一反应器、脱水罐、第二反应器和精馏塔，其中，第一反应器设置有物料进料口、第一催化剂进料口和氢气输入口；第二反应器设置有第二催化剂进料口和氢气输入口；精馏塔上方一次设置有冷凝器和产品中间罐，下方依次设置有再沸器和塔釜液中间罐。，第一反应器为固定床式反应器，第二反应器为固定床式反应器或釜式反应器。当第二反应器为釜式反应器时，第二反应器与脱水罐之间设置有物料中间罐，如图2所示。 [0030] 下述具体的实施例中均是利用图1所示系统或图2所示系统完成。 [0031] 下述实施例中，HPPO法生产环氧丙烷粗品中各组分含量如表2所示。 [0032] 表2 [0033] 物料名称 质量分数％ 物料名称 质量分数％丙烯 28.57 乙醛 0.17 丙烷 3.71 异丙醇 0.76 环氧丙烷 11.03 水 11.98 1,2丙二醇 0.44 过氧化氢 0.38 甲醇 42.95 [0034] 实施例1 [0035] 第一步，向反应器1中通入氢气，氢气压力保持在3.5Mpa恒定，逐步升温至135℃(温升速度约为5℃/min)。达到目标温度后打入环氧丙烷粗品(HPPO法制得)1kg，其中乙醛含量0.17％wt，丙烯含量28％wt，丙烷含量3.7％wt，甲醇含量43％wt，水含量12％wt。反应‑1进行时维持体积空速为0.1h ，环氧丙烷与氢气之比为1:600。该反应器为固定床反应器，固定床中填充1.5kg氧化铜和氧化锆，其中氧化铜含量30％wt。 [0036] 第二步，反应器1釜底物流送入干燥塔进行干燥，该过程为常压操作。 [0037] 第三步，向反应器2中通入氢气，氢气压力保持在1.5Mpa恒定，逐步升温至90℃(温升速度约为5℃/min)。经干燥后物流送入反应器2中进行反应，反应过程维持氢气空速为‑12h ，环氧丙烷与氢气体积比为1:400。该反应器为固定床反应器，采用以二氧化硅为载体的金属Pd催化剂作为活性组分，其中贵金属负载率约为6％。 [0038] 第四步，经反应器2还原后在精馏塔第12块塔板处进入精馏塔(精馏塔理论板数为20，塔顶为全凝器，塔釜为釜式再沸器)，回流比设置为0.9，塔顶温度50.6℃，塔釜温度89.9℃，塔顶压力保持2bar。塔底馏出物进入中间罐收集处理。塔顶流出物中为丙烯、甲醇和环氧丙烷等混合物。 [0039] 采用气相色谱测定原料及反应产物中各组分含量，测定过程通过程序升温至250℃保持5min，利用FID检测器检测，采用外面几百分比法测定。 [0040] 干燥塔出口物流中过氧化氢含量0.00114％wt，过氧化氢去除率达99.7％。 [0041] 精馏塔顶馏出物乙醛含量0.00102％wt，乙醛去除率达99.4％。 [0042] 实施例2 [0043] 第一步，向反应器1中通入氢气，升温并打入环氧丙烷粗品，此步骤中条件与参数与实施例1相同。 [0044] 第二步，反应器1釜底物流送入干燥塔进行常压干燥，后打入物料中间罐。 [0045] 第三步，由物料中间罐打入反应器2中，同时加入30g RTH‑5110型雷尼镍催化剂，通过搅拌使催化剂在反应物中均匀分布。然后向釜中打入氢气，并升温至113℃，维持氢气压力1.0Mpa共3小时，反应结束。 [0046] 第四步，经反应釜2还原后在精馏塔第10块塔板处进入精馏塔(精馏塔理论板数为16，塔顶为全凝器，塔釜为釜式再沸器)，回流比设置为0.8，塔顶温度50.7℃，塔釜温度89.9℃，塔顶压力保持2bar。塔底馏出物进入中间罐收集处理。塔顶流出物中为丙烯、甲醇和环氧丙烷等混合物。 [0047] 通过测定，干燥塔出口物流中过氧化氢含量0.00114％wt，过氧化氢去除率达99.7％。精馏塔顶馏出物乙醛含量0.00089％wt，乙醛去除率达99.48％ [0048] 本实用新型提供了一种两步法脱除HPPO体系中过氧化氢和醛类化合物的思路及方法，具体实现该技术方案的方法和途径很多，以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。本实施例中未明确的各组成部分均可用现有技术加以实现。 |
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