一种固定床加氢制备环己酮系统的制作方法

本实用新型涉及一种加氢生成环己酮的系统，更具体的说是一种固定床加氢生成环己酮系统，特别的，本实用新型涉及由苯酚气相加氢制备环己酮的系统。

背景技术：

环己酮是制备己内酰胺和己二酸的主要中间体，也是重要的有机化工原料和工业溶剂。尽管环己烷氧化工艺是国内外最常用的化工工艺，但是这种化工工艺却存在着一定的缺点，首先是生产过程中产生的副产废弃物比较多，其次是对于生产的安全性要求也非常高等。苯酚加氢工艺不仅流程短，副反应少，环己酮质量较好，而且该工艺较环己烷氧化法要安全些。因此，研究开发苯酚加氢制环己酮工艺具有重要的意义。

苯酚加氢制环己酮工艺有气相和液相两种方式。其中，液相加氢装置相对比较复杂，该工艺过程包括从反应产物中过滤除去催化剂，操作麻烦，而且为了消除氢气传质过程对反应速率的影响，该过程需要剧烈的搅拌，从而导致了金属催化剂的损失。气相加氢可克服上述缺点，该法采用固定床装置，结构简单，控制简单，处理量大，且催化剂损失较小。

由于苯酚加氢生产环己酮反应放热剧烈，且反应选择性受温度影响比较大，因此，如何实现及时换热，有效控制反应温度，直接影响反应产率。传统的管壳外冷式催化反应器往往催化床温度分布不够理想，床层温度控制难度大，此外，一旦换热器损坏需要维修或更换，整个反应装置面临停车的缺点。

技术实现要素：

本实用新型目的在于提供一种可实现固定床床层有效控温、检维修方便、能量消耗低、目标产物环己酮收率高的固定床加氢生成环己酮的系统。

本实用新型涉及用于从苯酚制备环己酮的系统，技术方案：固定床加氢制备环己酮系统，主要包括苯酚预热器、苯酚汽化器、苯酚过热器、固定床加氢反应器，其特征在于：苯酚进料管线与苯酚预热器管程进料口相连，苯酚预热器管程出料口与苯酚汽化器进料口相连，苯酚预热器壳程进料口与固定床加氢反应器产品出料口相连，苯酚预热器壳程出料口为加氢反应物最终出口；苯酚汽化器出料口与苯酚过热器进料口相连，苯酚过热器出料口与固定床加氢反应器进口相连；所述的固定床加氢反应器，包括有主体容器、进料口、出料口、进料预分布器、上封头、下封头、催化剂加入口、催化剂排放口和指型换热器组件，所述的主体容器的上、下封头均采用椭圆形封头，进料预分布器安装在反应器上部，进料口位于反应器侧面，出料口位于反应器底部，催化剂加入口位于主体容器的顶部，催化剂排放口位于主体容器底部，固定床加氢反应器上相邻的指型换热器插入口有夹角，指型换热器组件插入于主体容器内。

一般地，所述的固定床加氢反应器顶部设置有排管式进料预分布器。

所述的固定床加氢反应器采用指型换热器换热，所述的指型换热器组件插入固定床加氢反应器内，相邻的指型换热器插入口的夹角选自45度-135度。

所述的指型换热器组件的冷却水管采用钢管，两端焊接封头，其内部走冷却水，其进水口在下端，进水管深入指型换热器冷却水管内，出水口在上端。

所述的指型换热器组件采用并联方式接入冷却水，此种换热器与常见的列管式换热器相比，每根指型换热器均直接接入冷却水，换热效果更均匀，可有效控温。

所述的指型换热器组件的法兰盘盖板与反应器的指型换热器插入口采用法兰螺栓相连固定，可方便拆卸、更换、检修。

与现有技术相比，本实用新型的优点有：

（1）通过增加排管式进料预分布器，使气体分布更加均匀，传质效果好；

（2）通过指型换热器代替传统外夹套换热器，实现了有效控温，且温度分布均匀，避免了传统换热器换热不均而导致副反应的发生，得到了较高的反应选择性和收率：苯酚转化率>99%，环己酮选择性>95%，酮醇选择性>99%；

（3）均匀分布的指型换热器通过法兰与固定床连接，方便拆卸与检修，可缩短维修停工时间，便于实际操作；

（4）采用固定床加氢反应器出口物料给苯酚预热器加热，减少苯酚预热环节的蒸汽和循环水消耗，合理利用反应热。

附图说明

图1 是本实用新型实施例由苯酚加氢制备环己酮的系统的示意流程图。

图2是本实用新型实施例中固定床加氢反应器的结构示意图。

图3是图2中C部的放大结构示意图。

图4是图3中D-D向的剖面结构示意图。

图5是图2中A-A向的剖面结构示意图。

图6是图2中B-B向的剖面结构示意图。

图中，1-苯酚预热器；2-苯酚汽化器；3-苯酚过热器；4-固定床加氢反应器；5-催化剂加入口；6-进料口；7-上封头；8-进料预分布器；9-指型换热器插入口；10-指型换热器组件；11-主体容器；12-下封头；13-催化剂排放口；14-出料口；15-指型换热器冷却水管；16-冷却水管封头；17-法兰盘盖板；18-出水口；19-进水口；20-进水管。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本实用新型作进一步详细描述。

实施例

本实施例用于从苯酚制备环己酮的系统，如图1所示的固定床加氢制备环己酮系统，包括苯酚预热器1、苯酚汽化器2、苯酚过热器3、固定床加氢反应器4。其主要特点在于：苯酚进料管线与苯酚预热器1管程进料口相连，苯酚预热器1管程出料口与苯酚汽化器2进料口相连，苯酚预热器1壳程进料口与固定床加氢反应器4产品出料口相连，苯酚预热器1壳程出料口为加氢反应物最终出口；苯酚汽化器2出料口苯酚过热器3进料口相连，苯酚过热器3出料口与固定床加氢反应器4进口相连。

实施例的固定床加氢反应器4，如图2所示，包括有进料口6、出料口14、进料预分布器8、上封头7、下封头12、催化剂加入口5、催化剂排放口13和指型换热器组件10等。

如图2所示，固定床加氢反应器4等高划分为19段床层，指型换热器插入口（9）位于每段床层中部并且纵横相间布置，夹角为90°，外部有法兰口。

固定床加氢反应器的上封头7、下封头12均采用椭圆形封头，催化剂加入口5位于上封头7上部，催化剂排放口13位于下封头12下部。

进料预分布器8位于固定床加氢反应器上封头7的上端，采用排管式结构。使原料分布更均匀。

指型换热器组件10的冷却水管封头16为半球形封头，在其一侧装有法兰以及进水口19（冷却水管下端）、进水管20深入指型换热器冷却水管15内，出水口18（冷却水管上端）。指型换热器组件10的法兰盘盖板17与反应器的指型换热器插入口9采用法兰螺栓相连固定；20根指型换热器的进水口19与冷却水来水总管并联并安装阀门。20根指型换热器的出水口18与冷却水回水管相连。

生产时，原料苯酚先在苯酚预热器1中与加氢反应产物进行热交换，然后进入苯酚汽化器变成气态再与氢气混合，在苯酚过热器3中升温至90℃后，进入固定床加氢反应器4中，混合气通过进料预分布器与催化剂接触进行反应，反应热通过指型换热器组件10中的冷却水移出反应器，实现了有效控温，且温度分布均匀，得到了较高的反应选择性和收率：苯酚转化率>99%，环己酮选择性>95%，酮醇选择性>99%，且换热器拆装方便，便于维修。