一种低碳环状碳氢化合物的生产方法及其生产装置

本技术涉及一种低碳环状碳氢化合物的生产方法及其生产装置，属于化工。

背景技术：

1、环戊烯是一种重要的医药化工中间体和合成原料，可用于环戊醇、环戊酮、环戊烷等高附加值产品的制备，还可进一步合成卤代环烷烃用于制备农药，并可用于制备聚环烯烃高分子聚合物。目前环戊烯合成路线以环戊二烯部分催化加氢为主，但是相应的工业规模制备方法鲜见报道，因此有持续研究探索的必要。

技术实现思路

1、本发明提供一种环戊二烯部分加氢制备环戊烯的生产方法，工艺连续，流程简洁，通过分级冷凝节省高品位冷量消耗，并采用循环惰性稀释剂的方法控制加氢反应温升，适于工业化大规模连续操作。

2、本技术的一个方面，提供了一种低碳环状碳氢化合物的生产方法，所述低碳环状碳氢化合物包括环戊烯、环戊烷；

3、所述生产方法包括反应阶段和分离阶段；

4、所述反应阶段包括：将含有环戊二烯i、氢气i的原料i经预热后通入裂解反应器中，发生裂解反应，获得裂解反应产物，所述裂解反应产物与所述原料i换热后获得加氢原料，所述加氢原料与稀释剂混合，通入加氢反应器中发生加氢反应，获得加氢反应产物；

5、所述分离阶段包括：将所述加氢反应产物经气液分离、三级精馏处理，依次获得氢气ii、环戊二烯ii、环戊烯、环戊烷。

6、其中，裂解反应产物与原料i换热至反应温度，回收利用裂解余热，降低冷量消耗。

7、可选地，所述原料i中还包括氢气ii和环戊二烯ii；

8、所述原料i中，环戊二烯与氢气的摩尔比为0.1～5，其中，环戊二烯的摩尔量以环戊二烯i和环戊二烯ii的总摩尔量计，所述氢气的的摩尔量以氢气i和氢气ii的总摩尔量计。

9、可选地，所述环戊二烯与氢气的摩尔比独立地选自0.1、1、2、3、4、5中的任意值或上述任意两点间的范围值。

10、可选地，所述预热包括第一阶段预热和第二阶段预热；

11、所述第一阶段预热为所述原料i与所述裂解反应产物换热，获得换热后的原料ii，所述原料ii为过热气相混合物；

12、所述过热气相混合物的温度为100～200℃，通过预先混入氢气控制原料i中裂解原料的汽化温度低于100℃。

13、所述第二阶段预热为对所述原料ii进行加热；

14、优选地，所述原料i中还包括双环戊二烯；

15、所述裂解反应产物中包括双环戊二烯裂解获得的环戊二烯iii。

16、可选地，所述过热气相混合物的温度独立地选自100℃、132℃、150℃、200℃中的任意值或上述任意两点间的范围值。

17、可选地，所述裂解反应的反应温度为200～500℃；

18、所述加氢反应的反应温度为50～200℃，反应压力为0.1～3mpaa。

19、可选地，所述裂解反应的反应温度独立地选自200℃、350℃、400℃、500℃中的任意值或上述任意两点间的范围值。

20、可选地，所述加氢反应的反应温度独立地选自50℃、110℃、150℃、200℃中的任意值或上述任意两点间的范围值。

21、可选地，所述加氢反应的反应压力独立地选自0.1mpaa、0.14mpaa、0.5mpaa、1mpaa、2mpaa、3mpaa中的任意值或上述任意两点间的范围值。

22、可选地，所述稀释剂与所述环戊二烯摩尔比为1.5～5:1，其中所述环戊二烯的摩尔量以加氢原料中环戊二烯i、环戊二烯ii、环戊二烯iii的总摩尔量计。

23、可选地，所述稀释剂与所述环戊二烯摩尔比独立地选自1.5：1、2：1、2.9：1、4：1、5：1中的任意值或上述任意两点间的范围值。

24、可选地，所述稀释剂为惰性稀释剂；通过惰性稀释剂控制反应加氢反应温升。

25、可选地，所述惰性稀释剂选自环己烷、苯、庚烷中的至少一种。

26、可选地，所述惰性稀释剂为环己烷。

27、可选地，所述气液分离包括：将所述加氢反应产物依次进行第一阶段气液分离和第二阶段气液分离，分离后获得氢气ii和冷凝液，其中，所述氢气ii循环使用。加氢反应产物通过分级冷凝，降低氢气回收所需冷量。

28、可选地，所述气液分离获得氢气，部分作为废气排出，部分(氢气ii)循环。循环量与排出量之比为0.5～5。

29、可选地，所述加氢反应产物冷却后的温度为0～100℃。

30、可选地，所述第一阶段气液分离的冷凝温度为0～60℃，分离压力为0～0.3mpaa。

31、所述第二阶段气液分离的冷凝温度为-60～-10℃，分离压力为0～0.3mpaa。

32、可选地，所述第一阶段气液分离的冷凝温度独立地选自0℃、20℃、42℃、60℃中的任意值或上述任意两点间的范围值。

33、可选地，所述第一阶段气液分离的分离压力独立地选自0mpaa、0.1mpaa、0.14mpaa、0.2mpaa、0.3mpaa中的任意值或上述任意两点间的范围值。

34、可选地，所述第二阶段气液分离的冷凝温度独立地选自-60℃、-40℃、-30℃、-20℃、-10℃中的任意值或上述任意两点间的范围值。

35、可选地，所述第二阶段气液分离的分离压力独立地选自0mpaa、0.11mpaa、0.15mpaa、0.2mpaa、0.3mpaa中的任意值或上述任意两点间的范围值。

36、可选地，所述三级精馏处理包括：

37、所述冷凝液通入回收塔进行精馏分离i，塔侧壁获得液相的环戊二烯ii，塔底获得馏出物；

38、所述馏出物通入产品塔进行精馏分离ii，塔顶获得环戊烯，塔底获得含有环戊烷、稀释剂的混合物；

39、所述含有环戊烷、稀释剂的混合物通入稀释塔进行精馏分离iii，塔顶获得环戊烷，塔底获得稀释剂；

40、所述稀释剂与所述加氢原料混合，通入加氢反应器中，发生加氢反应；稀释剂通过精馏操作提纯，加压后循环使用。

41、可选地，所述环戊二烯ii为未反应的原料，作为循环原料循环使用。

42、可选地，所述回收塔的塔顶温度为0～60℃，操作压力为0～300kpaa；

43、所述产品塔的塔顶温度为0～60℃，操作压力为0～300kpaa；

44、所述稀释塔的塔顶温度为0～60℃，操作压力为0～300kpaa。

45、可选地，所述回收塔的塔顶温度独立地选自0℃、20℃、40℃、42℃、60℃中的任意值或上述任意两点间的范围值。

46、可选地，所述回收塔的操作压力独立地选自0kpaa、10kpaa、50kpaa、100kpaa、120kpaa、150kpaa、200kpaa、250kpaa、300kpaa中的任意值或上述任意两点间的范围值。

47、可选地，所述产品塔的塔顶温度独立地选自0℃、20℃、40℃、45℃、60℃中的任意值或上述任意两点间的范围值。

48、可选地，所述产品塔的操作压力独立地选自0kpaa、10kpaa、50kpaa、105kpaa、150kpaa、200kpaa、250kpaa、300kpaa中的任意值或上述任意两点间的范围值。

49、可选地，所述稀释塔的塔顶温度独立地选自0℃、20℃、40℃、47℃、60℃中的任意值或上述任意两点间的范围值。

50、可选地，所述稀释塔的操作压力独立地选自0kpaa、10kpaa、50kpaa、105kpaa、150kpaa、200kpaa、250kpaa、300kpaa中的任意值或上述任意两点间的范围值。

51、本技术的另一个方面，提供一种低碳环状碳氢化合物的生产装置，所述生产装置包括管路连接的反应单元和分离单元；

52、所述反应单元包括预热模块、裂解反应器和加氢反应器；

53、所述预热模块分别与所述裂解反应器、所述加氢反应器管路连通；

54、所述分离单元包括依次连接的气液分离模块、回收塔、产品塔、稀释塔；

55、所述气液分离模块设有液相进口和气相出口i，所述加氢反应器与所述液相进口管路连接，所述气相出口i与所述预热模块经管路连接；

56、所述回收塔的塔侧壁设有环戊二烯ii出口，所述环戊二烯ii出口与所述预热模块经管路连接；

57、所述产品塔的塔顶设有环戊烯出口；

58、所述稀释塔的塔顶设有环戊烷出口，塔底设有稀释剂出口，所述稀释剂出口与所述加氢反应器经管路连接；

59、所述回收塔、产品塔、稀释塔均为精馏塔。

60、可选地，所述预热模块包括管路连接的原料预热器i、原料预热器ii；

61、所述原料预热器i设有原料进口i和裂解反应产物进口i、裂解反应产物出口i；

62、所述环戊二烯ii出口与所述原料进口i经管路连通；

63、所述气相出口i与所述原料进口i经管路连通；

64、所述裂解反应器设有原料进口ii和裂解反应产物出口ii；

65、所述原料预热器ii与所述裂解反应器的原料进口ii管路连接；

66、所述原料预热器i的裂解反应产物进口i与所述裂解反应产物出口ii管路连接；

67、所述加氢反应器设有加氢原料进口，所述裂解反应产物出口i与所述加氢原料进口经管路连接。

68、可选地，所述气液分离模块依次连接的冷凝器、冷凝罐、深冷器、深冷罐；

69、所述冷凝器与所述加氢反应器连通；

70、所述冷凝罐的底部设有冷凝液出口i，所述深冷罐的底部设有冷凝液出口ii；所述冷凝液出口i、冷凝液出口ii分别与所述回收塔连通；

71、所述深冷罐的顶部设有气相出口i；

72、所述气相出口i与所述原料进口i连接的管路上设有增压装置i。

73、可选地，所述稀释剂出口与所述加氢原料进口经管路连接；

74、所述稀释剂出口与所述加氢原料进口连接的管路上设有增压装置ii；

75、所述回收塔的塔侧壁设有冷凝液进口，所述冷凝液出口i、冷凝液出口ii分别与所述冷凝液进口连通；

76、所述回收塔的塔底与所述产品塔的塔侧壁连通；

77、所述产品塔的塔底与所述稀释塔的塔侧壁连通。

78、可选地，所述回收塔的回流比为10～120，理论板数为10～80块；

79、所述产品塔的回流比为10～100，理论板数为20～120块；

80、所述稀释塔的回流比为10～120，理论板数为10～100块。

81、可选地，所述回收塔的回流比独立地选自10、20、40、60、80、100、120中的任意值或上述任意两点间的范围值。

82、可选地，所述回收塔的理论板数独立地选自10、20、40、50、60、80、中的任意值或上述任意两点间的范围值。

83、可选地，所述产品塔的回流比独立地选自10、20、40、60、80、100中的任意值或上述任意两点间的范围值。

84、可选地，所述产品塔的理论板数独立地选自20、40、60、80、100、120中的任意值或上述任意两点间的范围值。

85、可选地，所述稀释塔的回流比独立地选自10、20、40、60、80、100、120中的任意值或上述任意两点间的范围值。

86、可选地，所述稀释塔的理论板数独立地选自10、20、40、60、80、100中的任意值或上述任意两点间的范围值。

87、作为一种具体的实施方式，所述生产方法及生产装置包括：

88、所述生产装置包括原料换热器、原料预热器、裂解器、反应器、冷凝器、冷凝罐、深冷器、深冷罐、循环氢气压缩机、回收塔、产品塔11、稀释剂塔12、稀释剂泵。使用所述装置的生产方法包括如下步骤：

89、s01、将新鲜环戊二烯与循环环戊二烯和反应需要的氢气混合后在原料换热器中经裂解产物加热为过热气相混合物；

90、s02、气相原料在原料预热器中加热至裂解温度，并在裂解器中发生裂解反应，将少量的双环戊二烯杂质裂解为环戊二烯，提升原料纯度；

91、s03、裂解产物经原料换热器被冷原料冷却至加氢反应温度，与循环稀释剂混合后进入反应器，发生部分加氢反应；

92、s04、反应产物经冷凝器冷凝为汽液两相后再冷凝罐中发生气液分离；

93、s05、冷凝罐的气相在深冷器中进一步冷凝后在深冷罐中发生二次气液分离，得到高纯度的未反应氢气，经循环氢气压缩机加压后与补充的新鲜氢气混合返回原料换热器入口；

94、s06、冷凝罐和深冷罐的液相混合后送去回收塔，在塔顶分离出不凝气和未反应的液相环戊二烯原料，液相原料返回原料换热器1入口循环使用；

95、s07、回收塔塔底得到的馏分送去产品塔，通过精馏在塔顶得到环戊烯产品，塔底得到环戊烷和稀释剂的混合物，送去稀释剂塔进行分离；

96、s08、稀释剂塔通过精馏在塔顶得到环戊烷副产品，塔底得到提纯的稀释剂，经稀释剂泵加压后循环使用；

97、其中，稀释剂与反应器入口处环戊二烯的摩尔比为1.5～5:1。

98、作为一种具体的实施方式，所述方法的工艺流程包括：

99、分为反应单元与分离单元。其中反应单元由循环流股、预热设备和反应器组成，以工业环戊二烯为原料，与循环流股混合后，通过预先混入反应氢气降低汽化温度，有效避免原料高温汽化结焦，预热至裂解温度后在裂解器中让聚合杂质发生裂解，然后与原料换热冷却至反应温度后再反应器中发生部分加氢反应。反应产品送去分离单元，分离单元由闪蒸装置和精馏装置组成。反应产品经分级冷凝，回收未反应的氢气，冷凝液送去序列精馏塔，分离出杂质、未反应原料、循环稀释剂以及环戊烯产品和环戊烷副产品。

100、本技术能产生的有益效果包括：

101、可以用于环戊二烯部分加氢制备环戊烯的生产，工艺连续，流程简洁，通过分级冷凝节省高品位冷量消耗，并采用循环惰性稀释剂的方法控制加氢反应温升，适于工业化大规模连续操作。