一种苯加氢制环己烷的装置的制作方法

1.本实用新型属于苯加氢制备环己烷的技术领域，尤其涉及一种苯加氢制环己烷的装置。


背景技术：

2.苯加氢制环己烷工艺主要反应系统为加氢单元。反应原料苯需先经过预热达到120～150℃，然后再汽化后与氢气在加氢反应器中混合，苯分子在一定的温度、压力和催化剂存在的条件下，与氢分子发生加成反应，生成环己烷，并放出大量的反应热。在反应热的作用下反应生成的气体温度较高，携带较多的热量。
3.反应后的气体经过冷凝得到环己烷，冷凝后的环己烷流入环己烷缓冲罐。根据设计安全要求环己烷储罐储存温度≦40℃，实际情况为环己烷缓冲罐温度一直保持在40℃临界值左右。夏季由于气温影响，冷凝和冷却效果下降，环己烷缓冲罐温度高于40℃，存在一定安全风险。


技术实现要素：

4.鉴于现有技术存在的上述问题，本实用新型实施例的目的在于提供一种苯加氢制环己烷的装置。能够回收反应生成的循环气的热量，降低循环气的温度，并利用回收的循环气的热量对原料苯进行预热，提高原料苯的温度，降低苯预热所需能源的消耗；同时还能够降低环己烷储槽温度，降低安全风险。
5.本实用新型实施例采用的技术方案是，一种苯加氢制环己烷的装置，包括：氢气换热器、循环气换热器、气体冷凝器和尾气冷凝器，氢气换热器、循环气换热器、气体冷凝器和尾气冷凝器依次连接，并分别设置循环气进口、循环气出口和冷凝液出口，循环气换热器还设置液苯进口和液苯出口，液苯源通过液苯进口与循环气换热器相接；加氢反应器，设置反应气出口，反应气出口与氢气换热器的循环气进口连接；环己烷缓冲罐，分别与氢气换热器、循环气换热器、气体冷凝器和尾气冷凝器的冷凝液出口连接。
6.在一些实施例中，还包括冷凝水冷却器和苯预热器，冷凝水冷却器和苯预热器分别设置液苯进口和液苯出口，循环气换热器的液苯出口与冷凝水冷却器的液苯进口连接，冷凝水冷却器的液苯出口与苯预热器的液苯进口连接。
7.在一些实施例中，还包括苯汽化器，苯汽化器设置液苯进口、混合气出口和氢气进口，加氢反应器还设置混合气进口，苯预热器的液苯出口与苯汽化器的液苯进口连接，苯汽化器的混合气出口与加氢反应器的混合气进口连接。
8.在一些实施例中，还包括氢气缓冲罐，氢气换热器还设置氢气进口和氢气出口，氢气换热器的氢气进口与氢气缓冲罐连接，氢气换热器的氢气出口与苯汽化器的氢气进口连接。
9.在一些实施例中，循环气换热器的循环气进口连接进气管道，循环气换热器的循环气出口连接出气管道，进气管道和出气管道之间通过第一旁路管道连接。
10.在一些实施例中，循环气换热器的液苯进口连接进苯管道，循环气换热器的液苯出口连接出苯管道，进苯管道和出苯管道之间通过第二旁路管道连接。
11.在一些实施例中，还包括苯储罐，苯储罐与循环气换热器的液苯进口连接。
12.在一些实施例中，还包括氢气收集罐和氢气循环压缩机，氢气收集罐和氢气循环压缩机分别设置氢气进口和氢气出口，尾气冷凝器的循环气出口与氢气收集罐的氢气进口连接，氢气收集罐的氢气出口与氢气循环压缩机的氢气进口连接，氢气循环压缩机的氢气出口与氢气缓冲罐的氢气进口连接。
13.在一些实施例中，苯预热器的顶部设置低压蒸汽入口，苯预热器的底部设置蒸汽冷凝液出口。
14.与现有技术相比，本实用新型实施例的苯加氢制环己烷的装置的有益效果在于：加氢反应器反应气出口的循环气依次通过氢气换热器、循环气换热器、气体冷凝器和尾气冷凝器进行冷却，充分回收循环气的热量；使循环气温度降低，以回收循环气中的环己烷，回收后的环己烷储存在环己烷缓冲罐中，可以使环己烷缓冲罐的温度保持≦40℃的温度，降低环己烷缓冲罐的安全风险。有效利用反应后的循环气热量，在循环气换热器中使原料液苯与循环气进行换热，可以提高原料苯温度，有利于降低后续对原料苯的加热的设备的负荷，进而降低整个系统的能耗。
15.应当理解，前面的一般描述和以下详细描述都仅是示例性和说明性的，而不是用于限制本实用新型。
16.本实用新型中描述的技术的各种实现或示例的概述，并不是所公开技术的全部范围或所有特征的全面公开。
附图说明
17.在不一定按比例绘制的附图中，相同的附图标记可以在不同的视图中描述相似的部件。具有字母后缀或不同字母后缀的相同附图标记可以表示相似部件的不同实例。附图大体上通过举例而不是限制的方式示出各种实施例，并且与说明书以及权利要求书一起用于对所实用新型的实施例进行说明。在适当的时候，在所有附图中使用相同的附图标记指代同一或相似的部分。这样的实施例是例证性的，而并非旨在作为本装置或方法的穷尽或排他实施例。
18.图1为本实用新型实施例的苯加氢制环己烷的装置整体结构图。
19.附图标记：
20.1-加氢反应器、2-苯预热器、3-苯汽化器、4-氢气换热器、5-气体冷凝器、6-尾气冷凝器、7-冷凝水冷却器、8-循环气换热器、9-氢气缓冲罐、10-环己烷缓冲罐、11-氢气收集罐、12-氢气循环压缩机、13-苯加料泵、14-苯储罐。
具体实施方式
21.为了使得本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例的附图，对本实用新型实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本实用新型的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，
都属于本实用新型保护的范围。
22.除非另外定义，本实用新型使用的技术术语或者科学术语应当为本实用新型所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本实用新型中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。
23.为了保持本实用新型实施例的以下说明清楚且简明，本实用新型省略了已知功能和已知部件的详细说明。
24.如图1所示，本实用新型实施例提供了一种苯加氢制环己烷的装置，包括：氢气换热器4、循环气换热器8、气体冷凝器5和尾气冷凝器6，氢气换热器4、循环气换热器8、气体冷凝器5和尾气冷凝器6依次连接，并分别设置循环气进口、循环气出口和冷凝液出口，循环气换热器8还设置液苯进口和液苯出口，液苯源通过液苯进口与循环气换热器8相接；加氢反应器1设置反应气出口，反应气出口与氢气换热器4的循环气进口连接；环己烷缓冲罐10分别与氢气换热器4、循环气换热器8、气体冷凝器5和尾气冷凝器6的冷凝液出口连接。
25.苯和氢气加氢反应器1内进行加氢反应生成循环气，循环气中包括产物环己烷和氢气等，循环气依次经过氢气换热器4、循环气换热器8、气体冷凝器5和尾气冷凝器6进行冷凝，使循环气中的环己烷被逐渐冷凝出来得到环己烷产物并回收循环气的热量。氢气换热器4的循环气出口与循环气换热器8的循环气进口连接，循环气换热器8的循环气出口与气体冷凝器5的循环气进口连接，气体冷凝器5的循环气出口与尾气冷凝器6的循环气进口连接。
26.氢气换热器4、循环气换热器8、气体冷凝器5和尾气冷凝器6得到的环己烷冷凝液分别通过其各自的冷凝液出口排出到环己烷缓冲罐10，环己烷被逐渐冷凝的过程中，温度逐渐降低，进入到环己烷缓冲罐10中进行储存，能够保证环己烷缓冲罐10达到≦40℃的温度，有利于降低环己烷缓冲罐10的安全风险。为了将环己烷降低到≦40℃的温度，通过氢气换热器4、循环气换热器8、气体冷凝器5和尾气冷凝器6的配合降低冷凝过程各个设备的负荷。
27.在循环气换热器8中，利用循环气的热量与原料液苯进行换热，液苯吸收循环气的热量温度升高，循环气的温度降低，温度升高的液苯后续进入到加氢反应器1中与氢气进行环己烷的生产过程。通过利用循环气换热器8与原料苯的换热，可以降低后续苯预热过程中的能耗，降低后续预热苯的设备的负荷。
28.在一些实施例中，苯加氢制环己烷的装置还包括冷凝水冷却器7和苯预热器2，冷凝水冷却器7和苯预热器2分别设置液苯进口和液苯出口，循环气换热器8的液苯出口与冷凝水冷却器7的液苯进口连接，冷凝水冷却器7的液苯出口与苯预热器2的液苯进口连接。经过在循环气换热器8内换热温度升高后的液苯再依次进入到冷凝水冷却器7和苯预热器2中进行进一步的换热以吸收热量，以达到预热苯的效果。通过在循环气换热器8中被循环气加热，可以降低冷凝水冷却器7和苯预热器2中的换热介质(比如低压蒸汽等)消耗量。
29.在一些实施例中，苯加氢制环己烷的装置还包括苯汽化器3，苯汽化器3设置液苯进口、混合气出口和氢气进口。加氢反应器1还设置混合气进口。苯预热器2的液苯出口与苯汽化器3的液苯进口连接，苯汽化器3的混合气出口与加氢反应器1的混合气进口连接。经过苯预热器2预热后的液苯进入到苯汽化器3，使液苯成为汽化苯，汽化苯经过苯汽化器3的混合气出口进入到加氢反应器1中进行反应。由于苯依次在循环气换热器8、氢气换热器4和苯预热器2中事先预热，可以降低苯汽化器3中进一步预热苯所需换热介质的消耗量。比如苯汽化器3中的换热介质为低压蒸汽，能够减少换热过程所消耗的低压蒸汽。
30.在一些实施例中，苯加氢制环己烷的装置还包括氢气缓冲罐9，氢气换热器4还设置氢气进口和氢气出口，氢气换热器4的氢气进口与氢气缓冲罐9连接，氢气换热器4的氢气出口与苯汽化器3的氢气进口连接。氢气缓冲罐9用于暂时存储氢气，氢气缓冲罐9的氢气先进入到氢气换热器4中与循环气进行换热，使氢气的温度升高，温度升高后的氢气进入到苯汽化器3中与汽化苯混合，然后通过苯汽化器3的混合气出口进入到加氢反应器1中进行反应。利用循环气的热量，降低氢气预热的能耗。
31.在一些实施例中，循环气换热器8的循环气进口连接进气管道，循环气换热器8的循环气出口连接出气管道，进气管道和出气管道之间通过第一旁路管道连接。
32.在一些实施例中，循环气换热器8的液苯进口连接进苯管道，循环气换热器8的液苯出口连接出苯管道，进苯管道和出苯管道之间通过第二旁路管道连接。
33.通过分别在循环气换热器8的壳程气相和管程液相的出入管道设置旁路管道，可以在循环气换热器8出现问题而不能工作时，可以及时将循环气换热器8切出，然后使气相和液相继续流入下一段管道中，以免影响正常的生产。
34.在一些实施例中，苯加氢制环己烷的装置还包括苯储罐14，苯储罐14与循环气换热器8的液苯进口连接。苯储罐14的液苯通过苯加料泵13输送到循环气换热器8。
35.在一些实施例中，苯加氢制环己烷的装置还包括氢气收集罐11和氢气循环压缩机12，氢气收集罐11和氢气循环压缩机12分别设置氢气进口和氢气出口，尾气冷凝器6的循环气出口与氢气收集罐11的氢气进口连接，氢气收集罐11的氢气出口与氢气循环压缩机12的氢气进口连接，氢气循环压缩机12的氢气出口与氢气缓冲罐9的氢气进口连接。循环气依次通过氢气换热器4、循环气换热器8、气体冷凝器5和尾气冷凝器6进行冷却降温后，没有被冷凝的循环气中主要成分是氢气，将剩余的循环气通入到氢气收集罐11中，氢气收集罐11收集的氢气通过氢气循环压缩机12通入到氢气缓冲罐9中作为反应原料循环使用。氢气收集罐11还排出一部分氢气g1，运输到其它设备中进行储存或作为厂内其它工艺中使用。
36.在一些实施例中，苯预热器2的顶部设置低压蒸汽入口，苯预热器2的底部设置蒸汽冷凝液出口。通过低压蒸汽入口输入低压蒸汽sl，在苯预热器2中换热后排出蒸汽冷凝液scl。
37.进一步，气体冷凝器5可以采用冷却水作为换热介质，冷却水可以由气体冷凝器5的底部通入，形成循环水上水wcs，吸入后的冷却水可以由气体冷凝器5的顶部排出，形成循环水回水wcr。尾气冷凝器6通入低温水上水rws，排出低温水回水rwr。
38.以上描述旨在是说明性的而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本公开的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。而且上述示例(或其一个或更多方案)可以彼此组合使用，并且考虑这些实施例可以以各种组合或排列彼此组合。