通过催化剂的在线再生实现连续制备甲缩醛的方法
【专利摘要】本发明提供一种通过催化剂的在线再生实现连续制备甲缩醛的方法，该方法在进行催化剂的在线再生的同时可连续制备甲缩醛。所述甲缩醛的制备的过程中使用了具有多个催化剂填料段的反应精馏塔；所述催化剂的在线再生包括依次进行的以下四个步骤：对需要进行催化剂再生的催化剂填料段与制备甲缩醛的流体进行隔离、对所述需要进行催化剂再生的催化剂填料段内的催化剂进行再生处理、对完成催化剂再生的催化剂填料段进行冲洗和对所述完成催化剂再生的催化剂填料段进行恢复投用。使用本发明提供的方法，可提高甲缩醛的生产效率，减少因停车再生催化剂而带来的原料浪费和环境污染，节约人力和成本。
【专利说明】通过催化剂的在线再生实现连续制备甲缩醛的方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及甲缩醛的制备，具体而言，涉及一种通过催化剂的在线再生实现连续 制备甲缩醛的方法。
【背景技术】
[0002] 在制备甲缩醛的过程中，反应液中的杂质离子会使催化剂失活，现有技术中，制备 甲缩醛的方法中使用的装置具有中部设置有催化剂填料的反应蒸馏塔，因为反应蒸馏塔内 的催化剂填料为一整体不分段，不能分开使用，或者即使分段也不能相互分隔，所以当催化 剂失活时，需要在停车状态下用催化剂处理剂对所有的催化剂进行再生处理，完成催化剂 的再生处理后需重新启动制备甲缩醛的程序。
[0003] 运用上述现有技术中的方法制备甲缩醛，当催化剂需要进行再生处理时要对制备 甲缩醛的整个系统进行停车、再生和再次启动。因为每次停车和再次启动装置都会造成停 产和环境污染，因此存在生产效率低，成本高，环境污染等问题。
[0004] 因此，需要对现有的制备甲缩醛的方法进行改造，使得其能够解决上述问题。
【发明内容】
[0005] 本申请的目的在于提供一种通过催化剂的在线再生实现连续制备甲缩醛的方法， 以解决上述的问题。
[0006] 本申请提供一种通过催化剂的在线再生实现连续制备甲缩醛的方法，该方法在进 行甲缩醛制备的同时进行催化剂的在线再生处理；所述甲缩醛的制备的过程中使用了具有 多个催化剂填料段3的反应精馏塔1 ;所述催化剂的在线再生处理包括依次进行的以下四 个步骤：(a)对需要进行催化剂再生处理的催化剂填料段与制备甲缩醛的流体进行隔离； (b)对所述需要进行催化剂再生处理的催化剂填料段内的催化剂进行再生处理；（C)对完 成催化剂再生处理的催化剂填料段进行冲洗；（d)对所述完成催化剂再生处理的催化剂填 料段进行恢复投用。
[0007] 可选的，所述甲缩醛的制备包括以下步骤：
[0008] (e)原料反应液经预反应后进入反应精馏塔1中的多个催化剂填料段3进行催化 反应，完成催化反应后进入到反应精馏塔的底部液体段4 ;
[0009] (f)底部液体段4的反应液由所述反应精馏塔1进入到再沸器10,加热气化后再 次进入所述反应精馏塔1内的多个催化剂填料段3进行催化反应，完成催化反应后进入到 反应精馏塔的顶部气体段2 ;
[0010] (g)顶部气体段2的气体由所述反应精馏塔1进入到冷凝器8,冷凝液化后进入冷 凝液储槽9 ;
[0011] (h)冷凝液由所述冷凝液储槽9回到原料进料管路70与原料反应液混合后再次进 入所述反应精馏塔1内的多个催化剂填料段3进行催化反应；
[0012] ⑴反复循环步骤（e)-(h)，依据反应进行的情况，从冷凝液回料出口 91采出含有 产物甲缩醛的物料。
[0013] 可选的，所述的反应精馏塔1内的所述多个催化剂填料段3包括2-10段催化剂填 料段，沿所述反应精馏塔1的纵向方向由上至下依次设置。
[0014] 根据本申请提供的方法，步骤（a)包括液体隔离和气体隔离，且所述液体隔离和 所述气体隔离同时进行；所述液体隔离和所述气体隔离是通过缓缓地关闭需要进行催化剂 再生处理的催化剂填料段对应的原料出料分支口、反应料回料分支口、气体进料分支口和 气体出料分支口上的阀门或阀组实现的。
[0015] 所述液体隔离完成后原料反应液从除了所述需要进行催化剂再生处理的催化剂 填料段其他的至少一个催化剂填料段进料，优选从最上层或第二层的催化剂填料段进料； 所述气体隔离完成后气体进入除了所述需要进行催化剂再生处理的催化剂填料段以外上 面的一个催化剂填料段进行催化反应，优选进入上面相邻的一个催化剂填料段进行催化反 应，或者进入顶部气体段直至进入冷凝器。
[0016] 步骤（b)包括以下步骤：催化剂处理剂从催化剂处理剂储槽经催化剂处理剂进料 管路到达所述需要进行催化剂再生处理的催化剂填料段对催化剂进行再生处理，完成再生 处理后的催化剂处理剂经催化剂处理剂回收管路进入到催化剂处理剂回收储槽中进行回 收。
[0017] 步骤（C)包括依次进行的以下步骤：
[0018] (P)关闭所述催化剂处理剂储槽和催化剂处理剂回收储槽的阀门同时打开冲洗剂 储槽和废液槽的阀门；
[0019] (q)冲洗剂从所述冲洗剂储槽经所述催化剂处理剂进料管路到达所述完成催化剂 再生处理的催化剂填料段进行冲洗，完成冲洗后的废液经所述催化剂处理剂回收管路进入 废液槽。
[0020] 步骤（d)包括依次进行的以下步骤：
[0021] (r)停止对完成催化剂再生处理后的冲洗；
[0022] (S)使完成催化剂再生处理的催化剂填料段恢复投用。
[0023] 优选的，所述步骤（r)是通过关闭冲洗剂储槽的阀门并同时缓缓地关闭所述完成 催化剂再生处理的催化剂填料段对应的催化剂处理剂出料分支口、液体进料口的分支入口 和液体出料口的分支出口上的阀门或阀组实现的。
[0024] 优选的，所述步骤（S)是通过缓缓地打开所述完成催化剂再生处理的催化剂填料 段对应的原料出料分支口、反应料回料分支口、气体进料分支口和气体出料分支口上的阀 门或阀组实现的。
[0025] 使用本申请提供的一种通过催化剂的在线再生实现连续制备甲缩醛的方法，能够 带来以下有益效果：对催化剂进行在线再生处理时不需要对整个装置进行停产，可以长时 间地进行连续生产，减少因停车更换催化剂而带来的原料浪费和环境污染，节约人力和成 本。
【专利附图】
【附图说明】
[0026] 图1为本申请实施例提供的一种制备甲缩醛的反应精馏塔的示意图（气体分布 器、液体分布器未示出）；
[0027] 图2为图1所示的反应精馈塔的示意图（与图1示出标号不同）；
[0028] 图3为本申请实施例提供的一种制备甲缩醛的反应精馏塔的示意图（示出气体分 布器、液体分布器）；
[0029] 图4为本申请实施例提供的一种气体分布器的剖面图；
[0030] 图5为本申请实施例提供的一种气体分布器俯视图的示意图(未示出挡液部件）；
[0031] 图6为本申请实施例提供的一种制备甲缩醛的反应精馏塔的示意图（示出原料进 料管路、催化剂处理剂进料管路、气体回料出料管路和催化剂处理剂回收管路）；
[0032] 图7为本申请实施例提供的一种制备甲缩醛的装置的操作示意图（不需要处理催 化剂时运行流程）；
[0033] 图8为本申请实施例提供的一种制备甲缩醛的装置的操作示意图（处理第一段催 化剂填料段时运行流程）；
[0034] 图9为本申请实施例提供的一种制备甲缩醛的装置的操作示意图（处理第二段催 化剂填料段时运行流程）；
[0035] 图10为本申请实施例提供的一种制备甲缩醛的装置的操作示意图（处理第三段 催化剂填料段时运行流程）；
[0036] 图11为本申请实施例提供的一种制备甲缩醛的装置的示意图；
[0037] 图12为本申请实施例提供的一种制备甲缩醛的装置的示意图(示出反应缓冲罐)。
【具体实施方式】
[0038] 下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描 述的具体实施例仅仅用于解释本申请，而非对本申请的限定。
[0039] 图1为本申请实施例提供的一种制备甲缩醛的反应精馏塔的示意图（气体分布 器、液体分布器未不出）。
[0040] 如图1所示的反应精馏塔，包括内部空间独立的顶部气体段2、中部的多个催化剂 填料段3和底部液体段4 ;顶部气体段2设置有顶部气体出口 21和顶部气体回料口 22,底 部液体段4设置有液体入口 41、底部液体出口 42和底部气体出口 43 ;多个催化剂填料段3 由3个催化剂填料段31、32、33组成，催化剂填料段31、32、33沿所述反应精馏塔纵向方向 串联设置；这3个催化剂填料段31、32、33相互独立且均由进液出气部分311、321、331、催 化剂填料层部分312、322、332、进气出液部分313、323、333组成，催化剂填料层部分312、 322、 332设置有催化剂并且位于所述进液出气部分311、321、331和进气出液部分之间313、 323、 333。
[0041] 填料段的个数可以变化。在一个可替换的实施方式中，中部的多个催化剂填料段 3可以相互独立的包括2、3、4、5、6、7、8、9、或10段催化剂填料段，并沿所述反应精馏塔1的 纵向方向由上至下依次设置，本申请中，各填料段可以相互流体隔离，即某一段的填料段可 以与相邻的填料段进行气体和液体隔离。隔离后的填料段可以在其他段正常工作的情况下 进行催化剂在线再生。
[0042] 图2为图1所示的反应精馈塔的示意图（与图1示出标号不同）。如图1-2所示的 反应精馏塔，其中，进液出气部分311、321、331设置有液体进料口 3111、3211、3311和气体 出料口 3112、3212、3312，进气出液部分313、323、333设置有气体回料口3131、3231、3331和 液体出料口 3132、3232、3332。
[0043] 图1和图2示出的反应精馏塔为相同的反应精馏塔，仅因为需要的标号过多，放在 同一张附图上时，会造成附图标号拥挤，阅读复杂混乱，故分为两张附图示出。
[0044] 图3为本申请实施例提供的一种制备甲缩醛的反应精馏塔的示意图（示出气体分 布器、液体分布器)。
[0045] 如图3所示的反应精馈塔(部分标号参考图1-2)，进液出气部分311内设置有液体 分布器3113,液体分布器3113与液体进料口 3111连接；进液出气部分321内设置有液体 分布器3213,液体分布器3213与液体进料口 3211连接；进液出气部分331内设置有液体 分布器3313,液体分布器3313与液体进料口 3311连接。进气出液部分313内设置有气体 分布器3133,气体分布器3133与气体回料口 3131连接；进气出液部分323内设置有气体 分布器3233,气体分布器3233与气体回料口 3231连接；进气出液部分333内设置有气体 分布器3333,气体分布器3333与气体回料口 3331连接。
[0046] 图4为本申请实施例提供的一种气体分布器的剖面图。如图4所示的气体分布器， 其上设置有物料出口 5,该物料出口高于气体分布器的底部输气通道，物料出口 5上设置有 挡液部件6。
[0047] 图5为本申请实施例提供的一种气体分布器俯视图的示意图（未示出挡液部件)。 如图5所示的气体分布器，总体上呈圆形，物料出口 5均匀的分布在气体分布器上，图5未 示出挡液部件。
[0048] 气体从气体分布器的输气管道输送至物料出口 5,由于物料出口 5的均匀分布，可 以使得气体快速均匀的在进气出液部分313、323、333分布，有利于反应气体与催化剂充分 接触，均匀反应。
[0049] 液体分布器上也均匀设置有液体物料出口，用于将反应液均匀的喷淋至催化剂填 料层。
[0050] 从液体分布器喷淋出的反应液经过催化剂填料层反应后，进入进气出液部分313、 323、333,此时设置在物料出口 5上的挡液部件阻止反应液进入气体分布器及其管路，以免 发生液体在气体回料出料管路72内倒流。
[0051] 气体分布器的直径比反应精馏塔的直径略小，当从催化剂填料层流下来的液体落 在气体分布器上时后，液体沿着气体分布器与塔体的缝隙流入下方，并经液体出料口 3132、 3232、3332输出。为了保证反应精馏塔的正常运转，可以在与进气出液部分313、323、333对 应的位置设置液位控制器，以控制该部分的液位。
[0052] 液体分布器3113、3213、3313和气体分布器3133、3233、3333的形式可以是多种多 样的，并不局限于本申请实施例所提供的方案，本领域内技术人员认为能够实现气体、液体 均匀分布的部件，均可用于替代本申请所述的液体分布器和气体分布器。
[0053] 图6为本申请实施例提供的一种制备甲缩醛的反应精馏塔的示意图（示出原料进 料管路、催化剂处理剂进料管路、气体回料出料管路和催化剂处理剂回收管路)。图6所示的 反应精馏塔，还设置有原料进料管路70、催化剂处理剂进料管路71、气体回料出料管路72 和催化剂处理剂回收管路73。以下为具体连接方式(部分标号参照图2和图11):
[0054] 原料进料管路70设置有3个原料出料分支口 701、702、703和3个反应料回料分支 口 704、705、706，原料出料分支口701、702、703与液体进料口3111、3211、3311对应连接，即 701与3111连接、702与3211连接、703与3311连接；反应料回料分支口 704、705、706与 液体出料口 3132、3232、3332对应连接，即704与3132连接、705与3232连接、706与3332 连接。
[0055] 催化剂处理剂进料管路71设置有3个催化剂处理剂出料分支口 711、712、713,催 化剂处理剂出料分支口 711、712、713与液体进料口的分支入口 707、708、709对应连接，即 711与707连接、712与708连接、713与709连接。
[0056] 气体回料出料管路72设置有3个气体进料分支口 721、722、723和3个气体出料分 支口 724、725、726，气体进料分支口721、722、723与气体回料口3131、3231、3331对应连接， 即721与3131连接、722与3231连接、723与3331连接；气体出料分支口 724、725、726与 气体出料口 3112、3212、3312对应连接，即724与3112连接、725与3212连接、726与3312 连接。
[0057] 催化剂处理剂回收管路73设置有3个回收分支口 731、732、733，回收分支口731、 732、733与液体出料口的分支出口 7100、7101、7102对应连接，即731与7100连接、732与 7101连接、733与7102连接。（标号参见图11)
[0058] 原料出料分支口 701、702、703、反应料回料分支口 704、705、706、催化剂处理剂 出料分支口 711、712、713、液体进料口的分支入口 707、708、709、液体出料口的分支出口 7100、7101、7102、气体进料分支口721、722、723和气体出料分支口 724、725、726均设置有 三通阀或阀组。通过控制三通阀或者阀组，可以控制液体或气体输送的方向，以达到分段输 送物料，在线不停车处理失活催化剂的目的。
[0059] 图7为本申请实施例提供的一种制备甲缩醛的装置的操作示意图（不需要处理催 化剂时运行流程)。如图7所示的制备甲缩醛的装置，顶部气体出口 21与一冷凝器8连接， 冷凝器8的出口与一冷凝液储槽9连接，冷凝液储槽9设置有产品出口 91和冷凝液回料出 口 92,冷凝液回料出口 92与原料进料管路70连接，连接在第一个原料出料分支口 701之前 的管路上；液体入口 41与最后一个反应料回料分支口 706连接；底部液体出口 42与一再沸 器10连接，再沸器10的出口与第一个气体进料分支口 721连接；底部气体出口 43连接在 再沸器10的出口和第一个气体进料分支口 721之间的管路44上。
[0060] 图7示出的是在不需要进行失活催化剂处理再生的情况下，装置的运行方式，具 体如下：
[0061] 原料甲醇和甲醛在原料进料管路70输送下，经原料出料分支口 701、液体进料口 3111后，在液体分布器3113的分布作用下均匀喷淋至催化剂填料层部分312,在催化剂填 料层部分312进行反应后进入进气出液部分，经液体出料口 3132、反应料回料分支口 704、 原料出料分支口 702、液体进料口 3211进入液体分布器3213均匀喷淋至催化剂填料层部 分322,在催化剂填料层部分322进行反应后进入进气出液部分，经液体出料口 3232、反应 料回料分支口 705、原料出料分支口 703、液体进料口 3311进入液体分布器3313均匀喷淋 至催化剂填料层部分332,在催化剂填料层部分332进行反应后进入进气出液部分，经液体 出料口 3332、反应料回料分支口 706、液体入口 41进入底部液体段4。
[0062] 反应液经底部液体出口 42进入到再沸器10,反应液在再沸器10中加热气化后输 出至气体回料出料管路72,气体经气体回料口 3331进入气体分布器3333,在气体分布器 3333的作用下，经催化剂填料层部分332进行反应后，经气体出料口 3312、气体出料分支口 724、气体进料分支口 722、气体回料口 3231进入气体分布器3233,在气体分布器3233的作 用下，经催化剂填料层部分322进行反应后，经气体出料口 3212、气体出料分支口 725、气体 进料分支口 723、气体回料口 3131进入气体分布器3133,在气体分布器3133的作用下，经 催化剂填料层部分312进行反应后，经气体出料口 3112、气体出料分支口 726、顶部气体回 料口 22进入顶部气体段。
[0063] 气体经顶部气体出口 21进入冷凝器8,气体在冷凝器8冷凝后，冷凝液进入冷凝液 储槽9,然后经冷凝液回料出口 92回到原料进料管路70的原料出料分支口 701之前的管路 上。
[0064] 冷凝液伴随原料混合液重新进入反应精馏塔进行循环反应。反应一段时间后，产 品从产品出口 91输出。
[0065] 本申请提供了一种通过催化剂的在线再生实现连续制备甲缩醛的方法，该方法在 进行甲缩醛制备的同时进行催化剂的在线再生处理；甲缩醛的制备的过程中使用了具有多 个催化剂填料段3的反应精馏塔1 ;催化剂的在线再生处理包括依次进行的以下四个步骤： (a)对需要进行催化剂再生处理的催化剂填料段与制备甲缩醛的流体进行隔离；(b)对所 述需要进行催化剂再生处理的催化剂填料段内的催化剂进行再生处理；（c)对完成催化剂 再生处理的催化剂填料段进行冲洗；（d)对所述完成催化剂再生处理的催化剂填料段进行 恢复投用。
[0066] 其中甲缩醛的制备与现有技术基本相似，只是本申请中使用的反应精馏塔1包括 多个可隔离的催化剂填料段3。制备甲缩醛的操作可以参照现有技术的工艺和条件。
[0067] 步骤（a)包括液体隔离和气体隔离，且所述液体隔离和所述气体隔离同时进行； 所述液体隔离和所述气体隔离是通过缓缓地关闭需要进行催化剂再生处理的催化剂填料 段对应的原料出料分支口、反应料回料分支口、气体进料分支口和气体出料分支口上的阀 门或阀组实现的。
[0068] 本说明书中凡涉及关闭或打开分支口上的阀门或阀组的都是指通过分支口上的 三通阀或阀组的操作进行的，有时关闭或打开阀门是通过阀门切换从而改变制备甲缩醛流 体的流向。例如，关闭原料出料分支口 701上的阀门，将原料进料管路70连通液体进料口 3111的方向切换至原料进料管路70连通液体进料口 3211的方向从而使制备甲缩醛的流体 避开催化剂填料段31流向其他催化剂填料段。
[0069] 液体隔离完成后原料反应液从除了所述需要进行催化剂再生处理的催化剂填料 段以外的其他的至少一个催化剂填料段进料，优选从最上层或第二层的催化剂填料段进 料；所述气体隔离完成后气体进入除了所述需要进行催化剂再生处理的催化剂填料段以外 上面的一个催化剂填料段进行催化反应，优选进入上面相邻的一个催化剂填料段进行催化 反应，或者进入顶部气体段2直至进入冷凝器8。隔离的过程需要注意保持操作的平稳。如 果波动过大，可以暂时关闭产品出口，待反应达到平稳后再输出产品。
[0070] 步骤（b)包括以下步骤：催化剂处理剂从催化剂处理剂储槽16经催化剂处理剂进 料管路71到达所述需要进行催化剂再生处理的催化剂填料段对催化剂进行再生处理，完 成再生处理后的催化剂处理剂经催化剂处理剂回收管路73进入到催化剂处理剂回收储槽 17中进行回收。
[0071] 步骤（C)包括依次进行的以下步骤：(P)关闭催化剂处理剂储槽16和催化剂处理 剂回收储槽17的阀门同时打开冲洗剂储槽19和废液槽20的阀门；（q)冲洗剂从所述冲洗 剂储槽19经所述催化剂处理剂进料管路71到达所述完成催化剂再生处理的催化剂填料段 进行冲洗，完成冲洗后的废液经所述催化剂处理剂回收管路73进入废液槽20。
[0072] 步骤（d)包括依次进行的以下步骤：(r)停止对完成催化剂再生处理后的冲洗； (s)使完成催化剂再生处理的催化剂填料段恢复投用。其中，步骤（r)是通过关闭冲洗剂 储槽19的阀门并同时缓缓地关闭所述完成催化剂再生处理的催化剂填料段对应的催化剂 处理剂出料分支口、液体进料口的分支入口和液体出料口的分支出口上的阀门或阀组实现 的。而步骤（s)是通过缓缓地打开所述完成催化剂再生处理的催化剂填料段对应的原料出 料分支口、反应料回料分支口、气体进料分支口和气体出料分支口上的阀门或阀组实现的。 简单来说，恢复投用就是将相应的催化剂填料段恢复到原始的操作状态。恢复的过程需要 注意保持操作的平稳，必要时也可暂时关闭产品出口。
[0073] 图8为本申请实施例提供的一种制备甲缩醛的装置的操作示意图（处理第一段催 化剂填料段时运行流程)。如图8所示的制备甲缩醛的装置，是催化剂填料段31内的催化 剂填料层进行在线再生处理的同时制备甲缩醛的装置运行的流程示意图。其具体运行方式 如下：
[0074] 原料甲醇和甲醛在原料进料管路70输送下，经原料出料分支口 701、反应料回料 分支口 704、原料出料分支口 702、液体进料口 3211进入液体分布器3213均匀喷淋至催化 剂填料层部分322,在催化剂填料层部分322进行反应后进入进气出液部分，经液体出料口 3232、反应料回料分支口 705、原料出料分支口 703、液体进料口 3311进入液体分布器3313 均匀喷淋至催化剂填料层部分332,在催化剂填料层部分332进行反应后进入进气出液部 分，经液体出料口 3332、反应料回料分支口 706、液体入口 41进入底部液体段4。
[0075] 反应液经底部液体出口 42进入到再沸器10,反应液在再沸器10中加热气化后输 出至气体回料出料管路72,气体经气体回料口 3331进入气体分布器3333,在气体分布器 3333的作用下，经催化剂填料层部分332进行反应后，经气体出料口 3312、气体出料分支口 724、气体进料分支口 722、气体回料口 3231进入气体分布器3233,在气体分布器3233的作 用下，经催化剂填料层部分322进行反应后，经气体出料口 3212、气体出料分支口 725、气体 进料分支口 723、气体出料分支口 726、顶部气体回料口 22进入顶部气体段2。
[0076] 气体经顶部气体出口 21进入冷凝器8,气体在冷凝器8冷凝后，冷凝液进入冷凝液 储槽9,然后经冷凝液回料出口 92回到原料进料管路70的原料出料分支口 701之前的管路 上。
[0077] 在制备甲缩醛同时进行催化剂在线再生的具体流程如下(参照图11或12):
[0078] 对需要进行催化剂再生处理的催化剂填料段31与制备甲缩醛的装置的其他部分 (包括其他催化剂填料段）流体进行隔离，这包括同时进行液体隔离和气体隔离；液体隔离 和气体隔离是通过缓缓地关闭原料出料分支口 701、反应料回料分支口 704、气体进料分支 口 723和气体出料分支口 726上的阀门或阀组实现的。
[0079] 催化剂处理剂从催化剂处理剂储槽16在催化剂处理剂进料管路71输送下，经催 化剂处理剂出料分支口 711、液体进料口的分支入口 707、液体进料口 3111后，在液体分布 器3113的分布作用下均匀喷淋至催化剂填料层部分312,对催化剂填料层部分312进行 再生处理。完成再生处理后的催化剂处理剂经液体出料口 3132、液体出料口的分支出口 7100、回收分支口 731输出，经催化剂处理剂回收管路73进入到催化剂处理剂回收储槽17 中进行回收。
[0080] 关闭催化剂处理剂储槽16和催化剂处理剂回收储槽17的阀门同时打开冲洗剂储 槽19和废液槽20的阀门，冲洗剂从冲洗剂储槽19在催化剂处理剂进料管路71输送下，经 催化剂处理剂出料分支口 711、液体进料口的分支入口 707、液体进料口 3111后，在液体分 布器3113的分布作用下均匀喷淋至催化剂填料层部分312,对催化剂填料层部分312进行 冲洗。完成冲洗后的废液经液体出料口 3132、液体出料口的分支出口 7100、回收分支口 731 输出，进入废液槽20。
[0081] 关闭冲洗剂储槽19的阀门并同时缓缓地关闭催化剂处理剂出料分支口 711、液体 进料口的分支入口 707和液体出料口的分支出口 7100上的阀门或阀组，停止对完成催化剂 再生处理后的冲洗。缓缓地打开原料出料分支口 701、反应料回料分支口 704、气体进料分 支口 723和气体出料分支口 726上的阀门或阀组使完成催化剂再生处理的催化剂填料段31 恢复投用。
[0082] 在对填料段进行隔离和恢复投用时整个塔的操作会出现波动，所以总体上对反应 平衡有影响的操作(例如打开或关闭）要缓慢，避免破坏反应的平衡，必要时可以调整塔的 操作条件，例如减小或增加塔的负荷，调整温度或压力。对反应的平衡影响不大的操作可以 快速进行。
[0083] 这样可以实现催化剂的在线再生，避免整个装置频繁的开车和停车，提高了装置 的运行周期，而且减少了因开停车造成的浪费和环境污染。其他段的催化剂再生与第一段 的操作基本类似，后面有详细的说明。
[0084] 图9为本申请实施例提供的一种制备甲缩醛的装置的操作示意图（处理第二段催 化剂填料段时运行流程)。如图9所示的制备甲缩醛的装置，是催化剂填料段32内的催化 剂填料层进行在线再生处理的同时制备甲缩醛的装置运行的流程示意图。其具体运行方式 如下：
[0085] 原料甲醇和甲醛在原料进料管路70输送下，经原料出料分支口 701、液体进料口 3111进入液体分布器3113均匀喷淋至催化剂填料层部分312,在催化剂填料层部分312进 行反应后进入进气出液部分，经液体出料口 3132、反应料回料分支口 704、原料出料分支口 702、反应料回料分支口 705、原料出料分支口 703、液体进料口 3311进入液体分布器3313 均匀喷淋至催化剂填料层部分332,在催化剂填料层部分332进行反应后进入进气出液部 分，经液体出料口 3332、反应料回料分支口 706、液体入口 41进入底部液体段4。
[0086] 反应液经底部液体出口 42进入到再沸器10,反应液在再沸器10中加热气化后输 出至气体回料出料管路72,气体经气体回料口 3331进入气体分布器3333,在气体分布器 3333的作用下，经催化剂填料层部分332进行反应后，经气体出料口 3312、气体出料分支口 724、气体进料分支口 722、气体出料分支口 725、气体进料分支口 723、气体回料口 3131进入 气体分布器3133,在气体分布器3133的作用下，经催化剂填料层部分312进行反应后，经气 体出料口 3112、气体出料分支口 726、顶部气体回料口 22进入顶部气体段2。
[0087] 气体经顶部气体出口 21进入冷凝器8,气体在冷凝器8冷凝后，冷凝液进入冷凝液 储槽9,然后经冷凝液回料出口 92回到原料进料管路70的原料出料分支口 701之前的管路 上。
[0088] 与制备甲缩醛同时进行的催化剂的在线再生处理的具体流程如下(参照图11或 12)：
[0089] 对需要进行催化剂再生处理的催化剂填料段32与制备甲缩醛的装置的其他部分 (包括其他催化剂填料段）流体进行隔离，这包括同时进行的液体隔离和气体隔离；液体隔 离和气体隔离是通过缓缓地关闭原料出料分支口 702、反应料回料分支口 705、气体进料分 支口 722和气体出料分支口 725上的阀门或阀组实现的。
[0090] 催化剂处理剂从催化剂处理剂储槽16在催化剂处理剂进料管路71输送下，经催 化剂处理剂出料分支口 712、液体进料口的分支入口 708、液体进料口 3211后，在液体分布 器3213的分布作用下均匀喷淋至催化剂填料层部分322,对催化剂填料层部分322进行再 生处理。完成再生处理后剩余的催化剂处理剂经液体出料口 3232、液体出料口的分支出口 7101、回收分支口 732输出，经催化剂处理剂回收管路73进入到催化剂处理剂回收储槽17 中进行回收。
[0091] 关闭催化剂处理剂储槽16和催化剂处理剂回收储槽17的阀门同时打开冲洗剂储 槽19和废液槽20的阀门，冲洗剂从冲洗剂储槽19在催化剂处理剂进料管路71输送下，经 催化剂处理剂出料分支口 712、液体进料口的分支入口 708、液体进料口 3211后，在液体分 布器3213的分布作用下均匀喷淋至催化剂填料层部分322,对催化剂填料层部分322进行 冲洗。完成冲洗后的废液经液体出料口 3232、液体出料口的分支出口 7101、回收分支口 732 输出，进入废液槽20。
[0092] 关闭冲洗剂储槽19的阀门并同时缓缓地关闭催化剂处理剂出料分支口 712、液体 进料口的分支入口 708和液体出料口的分支出口 7101上的阀门或阀组，停止对完成催化剂 再生处理后的冲洗；缓缓地打开原料出料分支口 702、反应料回料分支口 705、气体进料分 支口 722和气体出料分支口 725上的阀门或阀组使完成催化剂再生处理的催化剂填料段32 恢复投用。
[0093] 图10为本申请实施例提供的一种制备甲缩醛的装置的操作示意图（处理第三段 催化剂填料段时运行流程)。如图10所示的制备甲缩醛的装置，是催化剂填料段33内的催 化剂填料层进行在线再生处理的同时制备甲缩醛的装置运行的流程示意图。其具体运行方 式如下：
[0094] 原料甲醇和甲醛在原料进料管路70输送下，经原料出料分支口 701、液体进料口 3111进入液体分布器3113均匀喷淋至催化剂填料层部分312,在催化剂填料层部分312进 行反应后进入进气出液部分，经液体出料口 3132、反应料回料分支口 704、原料出料分支口 702、液体进料口 3211进入液体分布器3213均匀喷淋至催化剂填料层部分322,在催化剂填 料层部分322进行反应后进入进气出液部分，经液体出料口 3232、反应料回料分支口 705、 原料出料分支口 703、反应料回料分支口 706、液体入口 41进入底部液体段4。
[0095] 反应液经底部液体出口 42进入到再沸器10,反应液在再沸器10中加热气化转化 为气体后输出至气体回料出料管路72,气体经气体进料分支口 721、气体出料分支口 724、 气体进料分支口 722、气体回料口 3231进入气体分布器3233,在气体分布器3233的作用 下，经催化剂填料层部分322进行反应后，经气体出料口 3212、气体出料分支口 725、气体进 料分支口 723、气体回料口 3131进入气体分布器3133,在气体分布器3133的作用下，经催 化剂填料层部分312进行反应后，经气体出料口 3112、气体出料分支口 726、顶部气体回料 口 22进入顶部气体段2。
[0096] 气体经顶部气体出口 21进入冷凝器8,气体在冷凝器8冷凝后，冷凝液进入冷凝液 储槽9,然后经冷凝液回料出口 92回到原料进料管路70的原料出料分支口 701之前的管路 上。
[0097] 与制备甲缩醛同时进行的催化剂的在线再生处理的具体流程如下(参照图11或 12)：
[0098] 对需要进行催化剂再生处理的催化剂填料段33与制备甲缩醛的装置的其他部分 (包括其他催化剂填料段）流体进行隔离，这包括同时进行的液体隔离和气体隔离；液体隔 离和气体隔离是通过缓缓地关闭原料出料分支口 703、反应料回料分支口 706、气体进料分 支口 721和气体出料分支口 724上的阀门或阀组实现的。
[0099] 催化剂处理剂从催化剂处理剂储槽16在催化剂处理剂进料管路71输送下，经催 化剂处理剂出料分支口 713、液体进料口的分支入口 709、液体进料口 3311后，在液体分布 器3313的分布作用下均匀喷淋至催化剂填料层部分332,对催化剂填料层部分332进行再 生处理。完成再生处理后剩余的催化剂处理剂经液体出料口 3332、液体出料口的分支出口 7102、回收分支口 733输出，经催化剂处理剂回收管路73进入到催化剂处理剂回收储槽17 中进行回收。
[0100] 关闭催化剂处理剂储槽16和催化剂处理剂回收储槽17的阀门同时打开冲洗剂储 槽19和废液槽20的阀门，冲洗剂从冲洗剂储槽19在催化剂处理剂进料管路71输送下，经 催化剂处理剂出料分支口 713、液体进料口的分支入口 709、液体进料口 3311后，在液体分 布器3313的分布作用下均匀喷淋至催化剂填料层部分332,对催化剂填料层部分332进行 冲洗。完成冲洗后的废液经液体出料口 3332、液体出料口的分支出口 7102、回收分支口 733 输出，进入废液槽20。
[0101] 关闭冲洗剂储槽19的阀门并同时缓缓地关闭催化剂处理剂出料分支口 713、液体 进料口的分支入口 709和液体出料口的分支出口 7102上的阀门或阀组，停止对完成催化剂 再生处理后的冲洗；缓缓地打开原料出料分支口 703、反应料回料分支口 706、气体进料分 支口 721和气体出料分支口 724上的阀门或阀组使完成催化剂再生处理的催化剂填料段33 恢复投用。
[0102] 图11为本申请实施例提供的一种制备甲缩醛的装置的示意图。如图11所示的制 备甲缩醛的装置，还包括反应预处理装置；反应预处理装置包括原料混合器14和预反应器 15 ;原料混合器设置有甲醇入口 141、甲醛入口 142和混合物料出口 143 ;预反应器15设置 有物料入口 151和预反应液出口 152,物料入口 151与混合物料出口 143连接，预反应液出 口 152与原料进料管路70连接。
[0103] 预反应器15内部设置有预反应催化剂填料层；预反应器15设置有1-50组，每组 设置为1-10个，上一组预反应器的出口与下一组预反应器的入口连接。
[0104] 该制备甲缩醛的装置还包括催化剂处理剂储槽16、催化剂处理剂回收储槽17和 物料循环泵18 ;催化剂处理剂储槽16设置有入口和出口，催化剂处理剂储槽的出口与催化 剂处理剂进料管路71连接；催化剂处理剂回收储槽17设置有入口和出口，催化剂处理剂回 收储槽的入口与催化剂处理剂回收管路73连接；物料循环泵18设置在底部液体出口 42与 再沸器10的入口之间；底部液体段4还设置有废液出口 45。
[0105] 图12为本申请实施例提供的一种制备甲缩醛的装置的示意图(示出反应缓冲罐)。 如图12所示的制备甲缩醛的装置，其3个催化剂填料段中的每个催化剂填料段所对应的一 组原料出料分支口 701、702、703和反应料回料分支口 704、705、706之间均设置有一个反应 缓冲罐11、12、13,即701和704之间设置有11、702和705之间设置有12、703和706之间 设置有13 ;反应缓冲罐内设置有催化剂填料层。
[0106] 在一个可选的实施方式中，可以设置一个具有活动连接接口的反应缓冲罐，当反 应精馏塔内某一段催化剂填料层需要处理再生时，将其接在该段相应的原料出料分支口和 反应料回料分支口之间，以减少反应缓冲罐的数量，降低成本。
[0107] 以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技 术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修 改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。
【权利要求】
1. 一种通过催化剂的在线再生实现连续制备甲缩醛的方法，其特征在于，该方法在进 行甲缩醛制备的同时进行催化剂的在线再生处理； 所述甲缩醛的制备的过程中使用了具有多个催化剂填料段（3)的反应精馏塔（1); 所述催化剂的在线再生处理包括依次进行的以下四个步骤： (a) 对需要进行催化剂再生处理的催化剂填料段与制备甲缩醛的流体进行隔离； (b) 对所述需要进行催化剂再生处理的催化剂填料段内的催化剂进行再生； (c) 对完成催化剂再生处理的催化剂填料段进行冲洗； (d) 对所述完成催化剂再生处理的催化剂填料段进行恢复投用。
2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述甲缩醛的制备包括以下步骤： (e) 原料反应液经预反应后进入反应精馏塔（1)中的多个催化剂填料段（3)进行催化 反应，完成催化反应后进入到反应精馏塔的底部液体段（4); (f) 底部液体段（4)的反应液由所述反应精馏塔（1)进入到再沸器（10)，加热气化后再 次进入所述反应精馏塔（1)内的多个催化剂填料段（3)进行催化反应，完成催化反应后进 入到反应精馏塔的顶部气体段（2); (g) 顶部气体段（2 )的气体由所述反应精馏塔（1)进入到冷凝器（8 )，冷凝液化后进入 冷凝液储槽（9); (h) 冷凝液由所述冷凝液储槽（9 )回到原料进料管路（70 )与原料反应液混合后再次进 入所述反应精馏塔（1)内的多个催化剂填料段（3)进行催化反应； (i) 反复循环步骤（e)-(h)，依据反应进行的情况，从冷凝液回料出口（91)采出含有产 物甲缩醛的物料。
3. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的反应精馏塔（1)内的所述多个催化 剂填料段（3)包括2-10段催化剂填料段，沿所述反应精馏塔（1)的纵向方向由上至下依次 设置。
4. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤（a)包括液体隔离和气体隔离， 且所述液体隔离和所述气体隔离同时进行；所述液体隔离和所述气体隔离是通过缓缓地关 闭需要进行催化剂再生处理的催化剂填料段对应的原料出料分支口、反应料回料分支口、 气体进料分支口和气体出料分支口上的阀门或阀组实现的。
5. 根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述液体隔离完成后原料反应液从除了 所述需要进行催化剂再生处理的催化剂填料段以外的其他的至少一个催化剂填料段进料， 优选从最上层或第二层的催化剂填料段进料；所述气体隔离完成后气体进入除了所述需要 进行催化剂再生处理的催化剂填料段以外上面的一个催化剂填料段进行催化反应，优选进 入上面相邻的一个催化剂填料段进行催化反应，或者进入顶部气体段（2)直至进入冷凝器 (8)。
6. 根据权利要求1-5中任一项所述的方法，其特征在于，所述步骤（b)包括以下步骤： 催化剂处理剂从催化剂处理剂储槽（16)经催化剂处理剂进料管路（71)到达所述需要进行 催化剂再生处理的催化剂填料段对催化剂进行再生处理，完成再生处理后的催化剂处理剂 经催化剂处理剂回收管路（73)进入到催化剂处理剂回收储槽（17)中进行回收。
7. 根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述步骤（c)包括依次进行的以下步骤： (P)关闭所述催化剂处理剂储槽（16)和催化剂处理剂回收储槽（17)的阀门同时打开 冲洗剂储槽（19)和废液槽（20)的阀门； (q) 冲洗剂从所述冲洗剂储槽（19)经所述催化剂处理剂进料管路（71)到达所述完成 催化剂再生处理的催化剂填料段进行冲洗，完成冲洗后的废液经所述催化剂处理剂回收管 路（73)进入废液槽（20)。
8. 根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述步骤（d)包括依次进行的以下步骤： (r) 停止对完成催化剂再生处理后的冲洗； (s) 使完成催化剂再生处理的催化剂填料段恢复投用。
9. 根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述步骤（r)是通过关闭冲洗剂储槽 (19)的阀门并同时缓缓地关闭所述完成催化剂再生处理的催化剂填料段对应的催化剂处 理剂出料分支口、液体进料口的分支入口和液体出料口的分支出口上的阀门或阀组实现 的。
10. 根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述步骤（s)是通过缓缓地打开所述完 成催化剂再生处理的催化剂填料段对应的原料出料分支口、反应料回料分支口、气体进料 分支口和气体出料分支口上的阀门或阀组实现的。
【文档编号】C07C41/56GK104211586SQ201410004977
【公开日】2014年12月17日 申请日期:2014年1月6日 优先权日:2014年1月6日
【发明者】蔡依进, 蔡依超, 孟祥波, 卢方亮, 王健民 申请人:山东辰信新能源有限公司