专利名称：一种环己烷羧酸浆液分离的方法和设备的制作方法
技术领域：
本发明属于化工分离技术领域，具体说涉及一种使用金属膜分离技术分离己内酰 胺生产过程中苯甲酸加氢产物环己烷羧酸与Pd/c催化剂的方法和设备。
背景技术：
苯甲酸加氢是SNIA法生产己内酰胺的中间过程，该反应过程以苯甲酸和氢气为 原料，用Pd/c作催化剂，主要产物是环己烷羧酸，副产物是CO和CO2，环己烷羧酸(简称 CCA)作为中间产物为后续的酰胺化过程提供原料。苯甲酸加氢生产过程主要有反应、催化 剂分离、CCA蒸馏、气体处理等，其中催化剂分离、CCA蒸馏两部分至关重要。反应后的混合 物(即环己烷羧酸浆液)中含有3%左右的钯炭催化剂，为了得到高纯度的CCA，需要把反 应混合物中的催化剂和CCA有效地分离。传统的催化剂分离法是通过离心机将浆液分离成 轻相和重相，分离出的轻相中含有约0. 06%的微量催化剂，通过蒸馏将其提纯得到纯度达 98 99%的CCA产品。分离出的含催化剂20 25%的重相循环回反应系统，继续参与催 化反应。催化剂分离和CCA蒸馏部分主要存在如下问题⑴CCA浆液中钯炭催化剂含量高 约3%，离心分离时易磨损、沉积，堵塞管道。(2)由于钯碳催化剂的载体为活性炭，机械强 度差，频繁在离心机经离心力作用与离心机壁碰撞，会导致载体破碎、粉化，造成催化剂流 失。(3)CCA浆液离心分离时由于机械力量会导致金属钯与活性炭载体的分离，使催化剂活 性降低。(4)轻相必须蒸馏才能得到高纯度CCA产品，需要增加设备投资和操作费用，对于 年产量约10万吨CCA产品的苯甲酸加氢装置，离心机维修费用和蒸馏能耗费用每年约450 万元左右。在授权公告号为CN12M605C，发明名称为“苯甲酸加氢方法中”的发明专利中披露 了一种分离催化剂的方法，该专利技术“采用旋液、离心和磁分离三级分离过程，将催化剂 从混合物中分离并循环回反应器，其中旋液分离后的浊液循环回反应器，清液进入离心分 离器，经分离后下部的催化剂循环回反应器，上部清液进行磁分离，分离出镍基助剂的催化 剂循环回反应器”，该方法可以有效地分离出镍基助剂和钯碳催化剂，但不能解决上述现有 技术存在的问题。
发明内容
本发明的目的是克服以上现有技术的不足，提供一种环保、经济的环己烷羧酸 (CCA)浆液的分离方法，以提高分离效果，减少催化剂的消耗，降低生产成本。本发明的另一 目的是提供一种实现上述环己烷羧酸浆液分离方法的设备。本发明提供的环己烷羧酸浆液分离的方法为，从苯甲酸加氢反应器出来的含有钯 碳催化剂的反应混合液，经缓冲罐到密闭式金属膜穿流分离器中分离，被分离物料通过膜 管进行分离，分离出的轻相直接供给下一生产工序。重相在分离器内浓缩，催化剂浓度达到 10 30% (Wt)时，停止进料，用氮气搅拌使膜管表面沉积的催化剂脱落在物料中，用清液反冲返回反应器。优选分离器内重相中催化剂浓度达到20 25% (wt)停止进料，进行氮气搅拌和 清液反冲洗。清液为由金属膜穿流分离器分离出的轻相液体。进行金属膜穿流分离器分 离的环己烷羧酸浆液中钯碳催化剂浓度≤ 10% (wt)；所述环己烷羧酸浆液分离的温度为 50 150°C，压力为0. 05 0. 30MPa。优选的工艺条件是环己烷羧酸浆液中钯碳催化剂 浓度≤3% (wt)，环己烷羧酸浆液分离的温度80 100°C，压力为0. 2 0. 25MPa。分离前 环己烷羧酸浆液的流速与分离后CCA重相的流速比为20 3 25 3。为实现上述分离方法，本发明提供一种环己烷羧酸浆液分离的设备，主要由分离 器构成，分离器有重相出口、原料入口和轻相出口。分离器内设有膜管，所述膜管装有不锈 钢金属膜，轻相出口管与氮气管和清液管路连接，各连接管路设有阀门。不锈钢金属膜的膜孔径为0. 50 50 μ m,优选为1 20 μ m。为分离过程操作的 连续性，2 50台分离器并联在一起。金属膜穿流分离器是通过固体或液体薄膜来实现混合物分离的过程。它与传统过 滤的不同之处在于膜可以在分子范围内进行分离，该过程是一种物理过程，不需发生相的 变化和添加助剂。膜是原料相和产品相之间的选择性屏障。膜是膜分离的关键部件，它决 定了分离过程的效果。金属膜分离技术具有高效、节能、环保、品质稳定性好和连续化操作 的优点。与现有技术相比，本发明的优点是①经金属膜穿流分离器分离后，轻相CCA产品 的纯度即可达到98 99%、催化剂含量为零的质量指标，分离效果好；重相钯炭催化剂浓 度可达20 25%，满足现有生产工艺要求。②由于不经过离心机等动力机械设备，不会对 催化剂造成磨损，减少和避免催化剂的跑损和流失；同时，避免了机械力量导致的金属钯与 活性炭载体的分离，提高了系统催化剂的活性。③采用密闭式金属膜穿流分离器取代催化 剂离心分离、CCA蒸馏两步过程，对年产10万吨的CCA苯甲酸加氢装置，每年可节省维修和 操作费用450万，减少了工艺过程，降低了生产成本，经济效益和社会效益明显。④可实现 全密闭自动化连续生产，操作维护方便。本发明工艺过程简单，不用动力设备，投资和操作 费用低，自动化操作，整个过程在密闭状态进行，无物料泄露，安全可靠，员工劳动强度低。
图1为本发明环己烷羧酸浆液分离方法流程示意图。图2为本发明环己烷羧酸浆液分离设备的结构示意图。其中1-分离器、2-膜管、3-重相出口、4-阀门。
具体实施例方式下面结合附图对本发明作进一步的说明。苯甲酸加氢装置的分离系统如图1所示，包括苯甲酸加氢反应器、气固分离器、缓 冲罐和金属膜分离器。如图2所示，分离器1为金属膜穿流分离器，分离器有重相出口 3、 原料入口和轻相出口，分离器内设有膜管2。膜管装有不锈钢金属膜，金属膜的膜孔径为 IOum0轻相出口管与氮气管和清液管路连，与分离器连接的管路上设有阀门4。环己烷羧 酸浆液分离的过程为在苯甲酸加氢反应器中，在钯炭催化剂存在下，苯甲酸加氢生成环己烷羧酸(CCA)，反应压力为1.35MPa、反应温度为165°C。反应完成后产物混合物，先经气固 分离器进行气液分离，气体到反应尾气回收系统，含有约3%固体钯炭催化剂的环己烷羧酸 浆液流入缓冲罐。然后浆液进入密闭式金属膜穿流分离器，在压力为0. 22士0. OlMpa，温度 为90士5°C条件下穿过膜管2。进入金属膜穿流分离器的环己烷羧酸浆液的流速与分离后 环己烷羧酸重相的流速比控制为22 3。分离器为过滤/反冲洗交替进行，进行过滤时，打 开过滤器进出口阀门，环己烷羧酸浆液进入分离器1，经金属膜穿流分离器分离后的轻相环 己烷羧酸到后续生产装置，重相在分离器1内浓缩，当到达目标浓度后，关闭分离器进出口 阀门，打开氮气线阀门进行搅拌，使膜管表面沉积的催化剂脱落，均勻分布在物料中，然后 关闭氮气管路阀门，打开反冲洗液阀门进行反冲洗，通过反冲洗把重相送回到苯甲酸加氢 反应器。过滤/反冲洗交替进行的时间间隔根据工艺要求的重相中催化剂浓度设定，重相 中催化剂浓度通过环己烷羧酸浆液中催化剂的浓度和通过过滤器的流速经计算确定。本实 施例设定过滤时间10分钟，反洗时间3分钟，整个分离过程自动进行。表1为一组金属膜 穿流分离器分离环己烷羧酸浆液的试验结果。结果表明，分离后得到的轻相环己烷羧酸纯 度达98 99%，固体催化剂含量为零；重相中钯炭催化剂浓度为9 27%，符合工艺要求。 表2为金属膜穿流分离器分离和蒸馏分离环己烷羧酸浆液的CCA产品浓度和纯度对比，结 果表明，两种分离的CCA产品的浓度和纯度相同。表1金属膜穿流分离器分离试验轻相催化剂浓度及重相催化剂浓度
权利要求
1.一种环己烷羧酸浆液分离的方法，过程包括从苯甲酸加氢反应器出来的含有钯碳 催化剂的反应混合液，经缓冲罐到密闭式金属膜穿流分离器中分离，其特征是被分离物料 通过膜管( 进行分离，分离出的轻相直接排出到下一道生产工序；重相在分离器(1)内浓 缩，催化剂浓度达到10 30% (wt)时停止进料，用氮气搅拌使膜管表面沉积的催化剂脱落 在物料中，用清液反冲洗返回反应器。
2.根据权利要求1所述的环己烷羧酸浆液分离的方法，其特征是分离器内重相中催 化剂浓度达到20 25% (wt)时停止进料，进行氮气搅拌和清液反冲洗；所述清液为金属 膜穿流分离器分离出的轻相液体。
3.根据权利要求1或2所述的环己烷羧酸浆液分离的方法，其特征是所述环己烷羧 酸浆液中钯碳催化剂浓度为< 10% (wt)；所述环己烷羧酸浆液分离的温度为50 150°C， 压力为0. 05 0. 30MPao
4.根据权利要求3所述的环己烷羧酸浆液分离的方法，其特征是所述环己烷羧酸浆 液中钯碳催化剂浓度为(wt)；所述环己烷羧酸浆液分离的温度为80 100°C，压力 为 0. 15 0. 25MPa。
5.根据权利要求1所述的环己烷羧酸浆液分离的方法，其特征是分离前环己烷羧酸 浆液流速与分离后CCA重相流速的比为20 3 25 3。
6.一种环己烷羧酸浆液分离的设备，主要由分离器(1)构成，分离器有重相出口(3)、 原料入口和轻相出口，其特征是分离器内设有膜管O)，所述膜管装有不锈钢金属膜，轻 相出口管与氮气管和清夜管路连接，各连接管路设有阀门(4)。
7.根据权利要求6所述的环己烷羧酸浆液分离的设备，其特征是所述不锈钢金属膜 的膜孔径为0. 50 50 μ m。
8.根据权利要求6或7所述的环己烷羧酸浆液分离的设备，其特征是所述不锈钢金 属膜的膜孔径为1 20 μ m。
9.根据权利要求6所述的环己烷羧酸浆液分离的设备，其特征是2 50台所述分离 器(2)并联在一起。
全文摘要
本发明公开一种环己烷羧酸浆液分离的方法和设备，主要由金属膜穿流分离器构成，分离器内装有膜管，膜管装有不锈钢金属膜，膜孔径为0.50～50μm。分离过程为含有钯碳催化剂的反应混合液，经缓冲罐到密闭式分离器中分离，分离出的轻相直接排出到下一道生产工序，重相在分离器内浓缩到催化剂浓度达10～30％(wt)时，停止进料，进行氮气搅拌和清液反冲洗，返回反应器。本发明分离后轻相CCA产品的纯度为98～99％、催化剂含量为零。分离过程自动化连续进行，不需要动力设备，不对催化剂造成磨损，催化剂的消耗低、使用寿命长。分离设备操作简单、维护方便，安全，环保，无污染。
文档编号C07C51/47GK102050726SQ200910075818
公开日2011年5月11日 申请日期2009年10月30日 优先权日2009年10月30日
发明者周继承, 崔焕茹, 张玉新, 程向平, 赵承军, 金作宏 申请人:中国石油化工股份有限公司, 中国石油化工股份有限公司石家庄炼化分公司, 湘潭大学