一种降低加氢反应过程中的氢气循环量的装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明属于化工领域，具体涉及一种降低加氢反应过程中的氢气循环量的装置。技术背景
[0002]加氢反应是化工领域中十分常见的反应方式，包括脂肪酸酯加氢反应，脂肪酸加氢制脂肪醇、芳香硝基化合物加氢制芳胺、苯加氢制环己烷等反应过程。以脂肪酸酯加氢反应为例，脂肪醇是一种重要的有机化工原料，目前多数脂肪醇在工业生产中采用相应的脂肪酸酯加氢反应制得，如醋酸乙酯加氢制乙醇(化学工程师，2011，(9):25-27)、草酸酯加氢制乙二醇(天然气化工，2009，34 (3):27-30)、己二酸二甲酯加氢制1，6-己二醇(精细化工中间体，2006，36 (5):67-69)、苯甲酸甲酯加氢制苯甲醇(化学学报，2006，64 (16):1615-1621)、棕榈油或椰子油加氢制高碳醇(石油化工动态，1994，(4): 13-20)等。脂肪酸酯加氢制醇具有产品质量高的特点，国内外多家知名公司均对脂肪酸酯加氢工艺及催化剂方面进行了大量的研宄，并形成了各自代表性的技术。虽然各研宄机构开发的技术具有不同的特点，但是从反应工艺条件看，为了维持较高的脂肪酸酯转化率和目的产物的选择性，反应过程中氢气的量比化学计量值高几十倍甚至几百倍。反应过程由于氢气远远过量，大量的氢气并未参与反应而在系统中循环，因此循环气压缩机的功耗一般较大，且汽化器、反应器等设备直径过大，限制了单台设备的生产加工和运输，从而限制了单台设备的生产能力。其他类型的加氢反应中也存在相同的问题。
【实用新型内容】
[0003]本实用新型针对脂肪酸酯加氢反应过程中氢气远远过量，大量的氢气并未参与反应而在系统中循环，因此循环气压缩机的功耗一般较大，且汽化器、反应器等设备直径过大，限制了单台设备的生产加工和运输，从而限制了单台设备的生产能力的问题，优化了反应装置，在维持反应条件和生产能力不变的前提下，降低循环氢气的流量。
[0004]本实用新型的目的通过下述技术方案来实现:
[0005]一种降低加氢反应过程中的氢气循环量的装置，包括循环气压缩机、汽化器、反应器、气液分离器，所述反应器分为多段，各段之间依次串联，所述循环气压缩机出气与反应器进料口相连，所述汽化器的进料口与反应物供给管道相连，所述汽化器的出料分为多股，分别与所述反应器各段的进料口相连，反应器最后一段的出料口与气液分离器进料口相连，所述循环气压缩机的进气口分别与氢气供给管道和气液分离器的出料口相连，各部件之间的连接管道上设置有由于调节物料流量的调节阀。使用时，反应器采用分段进料方式，上一段反应器的出料中与新的反应物一起进入下一段反应器反应，各段反应过程中氢气过量，即氢气与反应物的摩尔比大于化学计量比，反应器最后一段反应完成后的出料经气液分离后所得液相即为产品，所得气相与新鲜氢气混合进入系统循环利用，所述反应物为酯、脂肪酸、芳香硝基化合物、苯等待加氢的物料中的一种。通过分段进料，对上一段反应中残余的氢气进行重复利用，显著降低了氢气循环量，降低能耗。所述反应器分成多段或采用多个反应器串联，其中反应器的段数或个数可根据设计需要灵活调整。
[0006]作为可选方式，在上述装置中，所述循环气压缩机出气分流后分别与各段反应器进料口相连。对氢气进行分流处理，更便于调整各段反应中氢气与反应物的比值，控制更方便和准确。
[0007]作为可选方式，在上述装置中，包括循环气压缩机、汽化器、反应器、气液分离器，所述反应器分为多段，所述循环气压缩机出气分为两股分别通过带调节阀的管道与汽化器和第一段反应器的进料口相连，所述汽化器的另一进料口与反应物供给管道相连，所述汽化器的出料又分为两股，其中一股通过带调节阀的管道与第一段反应器的进料口相连，另一股通过带调节阀的管道再分成一股或多股，分别与反应器其余各段的进料口相连，反应器最后一段的出料口通过管道与气液分离器进料口相连，所述循环气压缩机的氢气口分别与氢气供给管道和气液分离器的出料口相连。对氢气进行分流处理，更便于调整各段反应中氢气与反应物的比值，控制更方便和准确。同时，氢气和反应物的混合汽化后再分段进料，能耗更低。
[0008]作为可选方式，在上述装置中，所述反应器分为两段或三段。
[0009]作为可选方式，在上述装置中，所述反应器由多个加氢反应器串联而成。直接采用现有设备拼接，设备改造成本更低。
[0010]作为可选方式，在上述装置中，所述反应器各段的进料口处设置有换热器。通过换热器对反应物料进行预热，有利于反应的顺利进行。
[0011 ] 作为可选方式，在上述装置中，所述装置中还设置有换热器，所述反应器最后一段的出料口先与换热器连接再连接至气液分离器进料口。反应器最后一段的出料经换热器降温进行余热回收再利用，有利于进一步节能，减少能量浪费，还有利于后续的气液分离。
[0012]作为可选方式，在上述装置中，所述循环气压缩机出气口处设置有换热器。
[0013]作为可选方式，在上述装置中，所述循环气压缩机出气口处以及反应器各段的进料口处都设置有换热器。
[0014]作为可选方式，在上述装置中，所述反应器最后一段的出料口先与反应器进料口处的换热器中的至少一个相连再与循环气压缩机出气口处的换热器连接再连接至气液分离器进料口。余热直接通过反应体系回收利用，且反应物料经换热器预热后更有利于反应的顺利进行。
[0015]作为可选方式，在上述装置中，所述反应器最后一段的出料口先与反应器第一段的进料口处的换热器相连再与循环气压缩机出气口处的换热器连接再连接至气液分离器进料口。二次换热，余热利用更彻底。
[0016]本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合
[0017]本实用新型的有益效果:
[0018]本实用新型所述装置结构简单，设备改造成本低。采用本实用新型所述装置通过分段进料，对上一段反应中残余的氢气进行重复利用，显著降低了氢气循环量。
【附图说明】
[0019]图1为实施例1所述工艺流程和装置的示意图；
[0020]图2为对比实施例1所述工艺流程和装置的示意图；
[0021]图3为对比实施例2所述工艺流程和装置的示意图；
[0022]图4为实施例3所述工艺流程和装置的示意图；
[0023]图5为实施例4所述工艺流程和装置的示意图；
[0024]图6为对比实施例4所述工艺流程和装置的示意图；
[0025]图7为实施例6所述工艺流程和装置的示意图。
[0026]附图标记:设备I为汽化器，设备II为反应器，设备III为气液分离器，设备IV，设备V和设备VII为换热器，设备VI为循环气压缩机。
【具体实施方式】
[0027]以下通过实施例对本实用新型进行具体的描述，有必要在此指出的是本实施例只用于对本实用新型进行进一步说明，但不能理解为对本实用新型保护范围的限制，该领域的技术熟练人员可以根据上述本实用新型的内容对本实用新型作出一些非本质性的改进和调整。
[0028]实施例1
[0029]草酸酯加氢合成乙二醇改进工艺流程及设备如图1所示。其中设备I为汽化器，设备II为反应器，设备III为气液分离器，设备IV，设备V和设备VII为换热器，设备VI为循环气压缩机。各个设备之间通过管道或管件(图中未标出)连接。
[0030]草酸二乙酯加氢制乙二醇反应过程中，进入反应器II中氢气和草酸二乙酯的摩尔比控制在120左右，反应压力为3.0 MPao物流d为来自界外的草酸二乙酯，进料量为100kmol/h，物流a是氢气，流量为8100 kmol/h。物流a的氢气经分流得到物流b和物流C，物流b氢气流量为6000 kmol/h，物流c氢气流量为2100 kmol/h。物流d草酸二乙酯和物流b氢气在汽化器I中接触，并将液态的草酸二乙酯汽化，得到氢气和草酸二乙酯的混合气态物流