一种环己甲酸生产系统的制作方法

本实用新型涉及环己甲酸生产技术领域，尤其是涉及一种应用于以苯甲酸与氢气反应生成环己甲酸的生产系统。

背景技术：

环己甲酸可用于合成抗孕392药物和治疗血吸虫新药吡喹酮药物等；还可用作硫化橡胶增容剂、石油澄清剂、农药、染料及其他有机化合物。环己甲酸的制备方法多达廿余种,其中以格氏试剂法、苯甲酸催化氢化法、环己烯一氧化碳加成法和以环己酮为原料的方法为优。将苯甲酸催化加氢合成环己甲酸的反应在有机合成中占有比较重要的地位。

苯甲酸催化氢化法生产环己甲酸包括以下主要过程：

氢气提纯：去除原料氢气中的水分、氧气、氮气、二氧化碳等。经提纯后的氢气用氢气缓冲罐贮存，然后输送至加氢工段使用。

加氢反应：熔融的苯甲酸与氢气在催化剂存在的条件下反应生成环己甲酸，打开熔融釜釜盖，将固体苯甲酸从入孔口加入到熔融釜内，加热进行热熔，将熔融料压送至加氢反应釜。加氢釜内氮气置换，从固体加料口加入催化剂。压入熔融料后，开启搅拌，氮气置换，闭釜。氢气从反应釜的底部进入与釜内物料反应，釜内温度上升，苯甲酸与过量的氢气进行加氢反应，生成环己甲酸。反应结束，将反应得到的液体产物经过过滤器过滤，将催化剂滤出，滤液为粗品环己甲酸。过滤器内的催化剂可倒回反应釜，循环利用。当催化剂活性变低，不能继续使用时，过滤后将催化剂从钯碳过滤器底部放出，用容器盛装。

精馏：滤液进入粗品储罐，准备精馏。将粗品罐内粗品环己甲酸打入精馏装置，减压精馏，先回流脱去轻组分，然后采集正馏，剩余为釜残。

现有生产技术，存在以下不足之处：

苯甲酸的熔点122.13℃，常温下是块状物，投料时采用人工破碎大块的苯甲酸，才能进入熔融釜。不仅操作人员劳动强度大，还会影响操作人员的身体健康；

加氢反应过程中，采用循环冷却水对加氢釜内反应物进行冷却，因冷却水温度过低，容易导致二相之间温差过大，带来对换热管的损坏，极易引发事故。同时加氢釜内反应物因局部降温较大，对反应的均匀性带来影响，对加氢釜产生的热能没有充分利用；

催化剂倒回反应釜，回收使用工艺复杂，效率较低，极易引发事故（如钯碳自燃）；

在苯甲酸熔融釜产生vocs，在加氢反应釜、精馏装置会产生尾气，需对废气进行处理后达标排放。在部分老旧设施中尚未引起足够的重视，或者无害化处理程度较低。

技术实现要素：

针对现有技术的不足，本实用新型所要解决的技术问题是提供一种可降低劳动强度、降低钯碳回收时的损耗，减少对环境的污染，提高生产效率和延长设备使用期限的环己甲酸生产系统。

为了解决上述技术问题，本实用新型提供一种环己甲酸生产系统，包括氢气提纯工序设备、氮气置换工序设备、纯水供给工序设备、苯甲酸熔融工序设备、加氢反应工序设备、精馏工序设备和废气处理工序设备，所述加氢反应工序设备包括加氢反应釜，通过管道和阀门与所述加氢反应釜的底部连接的过滤器，通过管道和阀门与所述过滤器的滤液出口连接的氮气反吹机构、排水系统和环己甲酸粗品罐，通过管道和阀门与所述过滤器的滤渣出口连接的钯碳抽滤器，通过管道和阀门与所述过滤器的进液腔连通的纯水管和尾气缓冲罐；所述加氢反应釜具有加氢反应冷却装置，所述加氢反应冷却装置包括高位水箱，通过管道与所述高位水箱的底部连通的循环泵，位于加氢反应釜内、进出口分别通过管道与所述循环泵出口和高位水箱的上部连通的换热器，与所述高位水箱连通的补水机构，与所述高位水箱顶部连通的蒸汽管，所述补水机构包括通过管道与所述高位水箱上部连通的软水泵，与所述软水泵进口连通的软水箱。

作为进一步改进技术方案之一，本实用新型提供的环己甲酸生产系统，所述钯碳抽滤器包括本体，与所述本体连接、将本体分隔为上部槽体和下腔的过滤层，与所述下腔顶部连通的抽气管，与所述下腔底部连通的排液管。

作为进一步改进技术方案之二，本实用新型提供的环己甲酸生产系统，还具有与钯碳抽滤器连通的第一捕集器；与所述第一捕集器连通的水喷射机组；与所述水喷射机组连通的风机；与所述风机的出口连通的喷淋塔；与所述喷淋塔出口连通的活性炭吸附装置。

作为进一步改进技术方案之三，本实用新型提供的环己甲酸生产系统，所述废气处理工序设备包括与尾气排放设备连通的捕集器；与所述捕集器连通的水喷射机组；与所述水喷射机组连通的风机；与所述风机的出口连通的喷淋塔；与所述喷淋塔出口连通的活性炭吸附装置；所述尾气排放设备至少包括加氢反应釜、精馏装置或苯甲酸熔融釜中的一种。

在上述改进方案之三的基础上，作为进一步改进技术方案，本实用新型提供的环己甲酸生产系统，在捕集器与水喷射机组之间还具有缓冲罐。

在上述改进方案之三的基础上，作为进一步改进技术方案，本实用新型提供的环己甲酸生产系统，在尾气排放设备与捕集器之间还具有冷凝器。

作为进一步改进技术方案之四，本实用新型提供的环己甲酸生产系统，所述苯甲酸熔融工序设备包括苯甲酸投料处理系统，所述苯甲酸投料处理系统包括承载台；设置在所述承载台一端的格栅区；与所述承载台近格栅区一端连接的端部护板；位于所述格栅区外侧、与所述承载台和端部护板连接的第一侧护板和第二侧护板；位于所述格栅区的下方、与所述承载台连接的料斗；与所述承载台远离格栅区一端连接的伸缩机构；与所述伸缩机构的伸缩杆连接的挤压板。

在上述改进方案之四的基础上，作为进一步改进技术方案，本实用新型提供的环己甲酸生产系统，所述格栅区的上表面的高度低于承载台其它区域的上表面的高度；还具有与所述挤压板的近格栅区一侧连接的钎杆，一端与所述端部护板、第一侧护板或第二侧护板顶端铰接的盖板，所述第一侧护板和第二侧护板向远离格栅区方向挑出，第一侧护板与第二侧护板之间的宽度大于承载台的宽度。

在不冲突的情况下，前述改进技术方案可以单独或组合实施。

本实用新型提供的技术方案，采用苯甲酸投料处理系统替代人工作业，能有效降低劳动强度；便于实现在负压下作业，改善作业环境，减少粉尘污染。高温冷却热水替代常温冷却水，换热过程中温差较小，能有效避免损坏换热器；避免过多地降低加氢反应釜内与换热器接触区域反应物的温度，稳定生产工艺；换热过程中可产生0.2～0.4mpa的蒸汽，便于回收利用反应热能。进入换热器内的循环冷却水含氧量降低，可延长换热器的使用寿命。可降低钯碳回收时的损耗，降低钯碳卸载过程中的劳动强度，提高生产效率；同时提高生产过程中的安全性。

附图说明

附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本申请的一部分，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，但并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1是实施例加氢反应工序设备的过滤回收装置的结构原理示意图；

图2是实施例加氢反应工序设备的加氢反应冷却装置的结构原理示意图；

图3是实施例废气处理工序设备的结构原理示意图；

图4是实施例1苯甲酸熔融工序设备的投料处理装置的主视结构原理示意图；

图5是图4的a—a向结构原理示意图；

图6是实施例1苯甲酸投料处理系统的俯视结构原理示意图；

图7是实施例2苯甲酸投料处理系统的主视结构原理示意图；

图8是实施例加氢反应工序设备的钯碳抽滤器的主视结构原理示意图；

图9是实施例加氢反应工序设备的钯碳抽滤器的俯视结构原理示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步详细的说明。

如图1所示的环己甲酸生产系统，包括氢气提纯工序设备、氮气置换工序设备、纯水供给工序设备、苯甲酸熔融工序设备、加氢反应工序设备、精馏工序设备和废气处理工序设备。所述加氢反应工序设备包括加氢反应釜1，通过管道和阀门与所述加氢反应釜1的底部连接的过滤器2，通过管道和阀门与所述过滤器2的滤液出口连接的氮气反吹机构、排水系统和环己甲酸粗品罐3，通过管道和阀门与过滤器2的滤渣出口连接的钯碳抽滤器4，通过管道和阀门与过滤器2的进液腔连通的纯水管和尾气缓冲罐5。如图2所示，加氢反应釜1具有加氢反应冷却装置，加氢反应冷却装置包括高位水箱7，通过管道与高位水箱7的底部连通的循环泵8，位于加氢反应釜1内、进出口分别通过管道与循环泵8出口和高位水箱7的上部连通的换热器9，与高位水箱7连通的补水机构10，与高位水箱7顶部连通的蒸汽管11，补水机构10包括通过管道与高位水箱7上部连通的软水泵12，与软水泵12进口连通的软水箱13。氢气从加氢反应釜1的底部进入与釜内物料反应，釜内温度上升，温度需控制在175～180℃。高位水箱7内的水温控制在高于100℃，高位水箱7的下部装有液态水，上部为气相区，高位水箱7内的水通过循环泵8流经换热器9，换热器9在加氢反应釜1内通过与反应液进行换热，换热器9内的水温进一步提高，循环冷却热水将热量带出加氢反应釜1，高温冷却热水进入高位水箱7内后，产生蒸汽，蒸汽通过蒸汽管11并入蒸汽总管，高位水箱7与软水泵12采用液位联锁装置，自动控制高位水箱7内的液位，通过补水机构10向高位水箱7内补充水量。

如图8和图9所示，环己甲酸生产系统的钯碳抽滤器4包括本体401，与本体401连接、将本体分隔为上部槽体和下腔403的过滤层402，与下腔403顶部连通的抽气管404，与下腔403底部连通的排液管405。

如图3所示，环己甲酸生产系统还具有与钯碳抽滤器4连通的第一捕集器6，与第一捕集器6连通的水喷射机组14，与水喷射机组14连通的风机15；与风机15的出口连通的喷淋塔16；与喷淋塔16出口连通的活性炭吸附装置17。

如图3所示，环己甲酸生产系统的废气处理工序设备包括与尾气排放设备18连通的捕集器19，与捕集器19连通的水喷射机组14，与水喷射机组14连通的风机15，与所述风机15的出口连通的喷淋塔16，与喷淋塔16出口连通的活性炭吸附装置17。尾气排放设备18至少包括加氢反应釜、精馏装置或苯甲酸熔融釜中的一种。可选的方案，在捕集器19与水喷射机组14之间还具有缓冲罐20。在尾气排放设备18与捕集器19之间还具有冷凝器。

在苯甲酸与氢气反应制备环己甲酸生产过程中，苯甲酸熔融釜会产生vocs，在加氢反应釜1、精馏工序设备会产生尾气。尾气经捕集器回收大部分挥发性有机物，回收的有机物可以返回合成系统中使用。尾气经捕集器19后进入水喷射机组14，水喷射机组14中使用naoh溶液，对尾气中的vocs进行吸收，经水喷射机组14处理后的尾气，经风机15加压后进入喷淋塔16，喷淋塔16中的循环液使用naoh溶液，继续对尾气中的vocs进行吸收，经二级naoh溶液吸收处理后的尾气进入活性炭吸附装置17，经活性炭吸附装置17吸附其它杂质后排放至大气中。捕集器回收的vocs（苯甲酸或环己甲酸）可回用于生产系统，从而节约了资源。通过水喷射机组14和喷淋塔16二级naoh溶液吸附和活性炭吸附装置17吸附，能有效净化苯甲酸与氢气反应制备环己甲酸生产过程尾气中的vocs，vocs排放浓度低。

如图4至图6所示的实施例1，环己甲酸生产系统的苯甲酸熔融工序设备，包括苯甲酸投料处理系统，苯甲酸投料处理系统包括承载台21，设置在承载台21一端的格栅区22，与承载台21近格栅区22一端连接的端部护板27，位于格栅区22外侧、与承载台21和端部护板27连接的第一侧护板23和第二侧护板28；位于格栅区22的下方、与承载台21连接的料斗24，与承载台21远离格栅区22一端连接的伸缩机构25，与伸缩机构25的伸缩杆连接的挤压板26。作业过程中，将苯甲酸包吊入承载台21上的非格栅区或格栅区22，去掉外包装后，启动伸缩机构25，挤压板26将苯甲酸块往端部护板27方向移动，当苯甲酸块抵达端部护板27后，挤压板26继续往端部护板27方向移动，将苯甲酸块挤碎，挤碎后的苯甲酸经过格栅、料斗24进入熔融釜内。在挤压过程中，操纵伸缩机构25伸缩，可反复推挤苯甲酸块，使苯甲酸块破碎，完成投料。

如图7所示的实施例2，在实施例1的基础上，环己甲酸生产系统的苯甲酸熔融工序设备，格栅区22的上表面的高度低于承载台21其它区域的上表面的高度；还具有与挤压板26的近格栅区22一侧连接的钎杆29，一端与端部护板27、第一侧护板23或第二侧护板28顶端铰接的盖板30，在其它实施例中，盖板30也可以更换为与第一侧护板23或第二侧护板28铰接。在挤压过程中，钎杆9便于将苯甲酸块挤碎。盖板30可将整个挤压区域封闭，防止小颗粒苯甲酸飞溅，便于与抽风除尘系统连接，改善作业环境。第一侧护板23和第二侧护板28向远离格栅区22方向挑出，第一侧护板23与第二侧护板28之间的宽度大于承载台21的宽度。使第一侧护板23和第二侧护板28与苯甲酸块之间存在间隙，在挤压过程中更易于被破碎。

环己甲酸生产原理：

氢气提纯：去除原料氢气中的水分、氧气、氮气、二氧化碳，经提纯后的氢气用氢气缓冲罐贮存后经压缩机增压至2.0mpa。

加氢反应：打开熔融釜釜盖，将固体苯甲酸破碎、从入孔口加入到熔融釜内；密闭釜盖，氮气置换；加热升温至130～140℃进行热熔，然后用氮气逐渐加压到0.2mpa，将熔融后的苯甲酸压送至加氢反应釜1；加氢反应釜1内氮气置换，从固体加料口加入催化剂；压入熔融料后，开启搅拌，氮气置换，闭釜；经提纯后的氢气从加氢反应釜1的底部进入与釜内物料反应，釜内温度上升，温度控制在175～180℃，压力在1.5mpa，苯甲酸与过量的氢气进行加氢反应，生成环己甲酸；反应结束，经降温至100℃、釜内气相部分排空后，加氢反应釜1内剩余气体用氮气置换，用氮气逐步加压至0.4mpa，将反应得到的液体产物粗品环己甲酸送往环己甲酸粗品罐3。

当催化剂活性变低，不能继续使用时，经过过滤器2过滤后将滤渣从过滤器2放出，开启少量纯水冲洗，直到管线与过滤器2冲洗干净（无钯碳与环己甲酸残留），滤渣与清洗水进入钯碳抽滤器4；

滤渣与过滤器清洗水均经过放有1μ滤袋的钯碳抽滤器4真空抽滤，脱水后回收，废水进污水池。

捕集器6和/或尾气排放设备18产生的废气进入水喷射机组14，水喷射机组14中使用naoh溶液，对尾气中的vocs进行吸收，经水喷射机组14处理后的尾气，经风机15加压后进入喷淋塔16，喷淋塔16中的循环液使用naoh溶液，继续对尾气中的vocs进行吸收，经二级naoh溶液吸收处理后的尾气进入活性炭吸附装置10，经活性炭吸附装置10吸附其它杂质后排放；尾气排放设备18至少包括加氢反应釜、精馏装置或苯甲酸熔融釜中的一种。

精馏：滤液进入粗品储罐，准备精馏；将粗品罐内粗品环己甲酸打入精馏装置，在150～160℃，压力为-0.090～-0.095mpa条件下，减压精馏，先回流脱去轻组分，然后采集正馏，剩余为釜残。

本实用新型提供的技术方案，采用苯甲酸投料处理系统替代人工作业，能有效降低劳动强度；便于实现在负压下作业，改善作业环境，减少粉尘污染。高温冷却热水替代常温冷却水，换热过程中温差较小，能有效避免损坏换热器9；避免过多地降低加氢反应釜1内与换热器9接触区域反应物的温度，稳定生产工艺；换热过程中可产生0.2～0.4mpa的蒸汽，便于回收利用反应热能。进入换热器9内的循环冷却水含氧量降低，可延长换热器9的使用寿命。采用过滤器2对活性变低的催化剂进行过滤，和采用钯碳抽滤器4对催化剂进行清洗，可降低钯碳回收时的损耗，降低钯碳卸载过程中的劳动强度，提高生产效率，避免空气与未经清洗的催化剂进行接触，引起钯碳自燃的现象，在生产过程中可降低安全事故的风险。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不以任何方式限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。