苯酚生产环己酮的方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了苯酚生产环己酮的方法及系统，特点是包括以下步骤：将原料苯酚经苯酚预热器加热后送入苯酚汽化器，苯酚与脱碳氢气的混合气体送入原料过热器，过热后送入加氢反应器，在加氢反应器内苯酚加氢生成环己酮，加氢反应产物送入加氢反应器热回收换热器中回收热量后送入脱氢塔，分离未反应的氢气，脱氢塔的塔底得到环己酮粗产物，其系统包括苯酚预热器、苯酚汽化器、原料过热器、氢气预热器、氢气加热器、加氢反应器、加氢反应器热回收换热器、脱碳反应器和脱氢塔，优点是实现了苯酚高效率、高选择性地加氢制备环己酮，工艺流程简单，产物环己酮收率高。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种环己酮生产方法，尤其是涉及一种苯酚生产环己酮的方法及系统。
技术介绍
环己酮是一种应用非常广泛的化工原料，在工业生产、日常生活中起着重要作用。按其用途，环己酮分为酰胺用和非酰胺用两大类，其中70%为酰胺用环己酮。常用的尼龙6和尼龙66就是用环己酮制备而来的。另外，由于环己酮具有高溶解性和低挥发性的特点，可作为有机溶剂使用，即非酰胺用环己酮。对于硝化棉、纤维素、硝化纤维、聚氨酯、氯乙烯聚合物和共聚物等聚合物是一种理想的溶剂；环己酮与其他溶剂混合使用，可调节系统蒸发速度；在皮革工业中，环己酮可做脱脂剂和洗涤剂，用于清洗反应器；另外，环己酮在医药领域、防老化剂等方面亦有广泛的应用；例如，特马伦、咳美切等药物中间体是由环己酮与氰乙酸反应，经处理后制得。目前，环己酮的工业生产方法主要有三种：环己烷氧化法、环己烯水合法和苯酚加氢法。在很长一段时间内，环己烷氧化法是主要的生产方法。环己烷氧化法的特点是：为了提高氧化反应的安全性和获得高选择性，环己烷的一次转化率通常控制在4-5wt%，这带来的不利后果是大量未反应的原料苯需要大量循环再利用，这就需要消耗大量的能量，从而使得此工艺能耗很高，而且反应过程中有爆炸性混合物存在，系统危险性高。环己烯水合法是环己烷氧化法之后出现的一种更先进的环己酮生产方法。环己烯水合法的特点是：生产中间产物环己烯时，由于环己烷比环己烯更稳定，因此环己烷加氢生产环己烯的过程中，会副产大量的环己烷。而且生产出最终产品环己酮，还需经过环己烯水合生产环己醇，环己醇脱氢工序，工艺流程长，能耗高，设备多，投资大。而且采用本工艺生产的环己酮由于流程非常长，最终生产出的环己酮中杂质组分多，从而导致环己烯水合法生产的环己酮用于生产己内酰胺时，生产出的己内酰胺杂质含量多，通常无法用于生产高端纺丝产品。苯酚加氢法是生产环己酮的另一种重要方法，其工艺原理与环己烷氧化法和环己烯水合法均不同，由于其苯环上已经存在氧，因此其可通过加氢反应一步获得环己酮。生产工艺简单，流程非常短，此工艺生产的环己酮质量好，杂质含量低，广泛用于生产高端下游产品。但是，苯酚加氢反应加氢难，副反应难控制，如何提高加氢效率，提高目标产物环己酮的收率是苯酚加氢生产环己酮技术的难题。苯酚加氢生产环己酮基本反应原理如下：如何有效实现第一步反应活化，发生第二步加氢反应是能否实现该技术的关键。而且，从苯酚制备环己酮的过程中，经常会产生环己醇副产物。因此如何有效降低副产物、实现高效率、高选择性的苯酚加氢制备环己酮是技术的关键。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种流程简单、原料利用率高、目标产物环己酮收率高、环己酮杂质含量少的苯酚生产环己酮的方法及系统。本专利技术解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种苯酚生产环己酮的方法，包括以下步骤：（1）将原料苯酚经苯酚预热器加热到120-140℃后送入苯酚汽化器，在苯酚汽化器中，控制苯酚汽化器顶部压力为0.2-0.25MPaG，苯酚受脱碳氢气分压和蒸汽加热双重作用，苯酚汽化成气体与脱碳氢气混合一起送入原料过热器，在原料过热器中由苯酚和脱碳氢气组成的气体混合物被过热到175-195℃活化后送入加氢反应器，并控制进入加氢反应器的气体混合物中苯酚与氢气的摩尔比为1:2-1:6； （2）将加氢反应器的反应温度控制为180-195℃，压力控制为0.1-0.2MPaG，在加氢反应器内苯酚加氢生成环己酮，并伴随生成副产物环己醇；其中加氢反应器为列管式固定床等温反应器，列管式固定床等温反应器内装有Al2O3为载体的Pd催化剂；（3）将加氢反应产物从加氢反应器底部送入加氢反应器热回收换热器中，在加氢反应器热回收换热器中加氢反应产物与脱碳氢气进行热交换，升温后的脱碳氢气送入苯酚汽化器，降温至105-115℃的加氢反应产物送入脱氢塔；（4）将脱氢塔的塔顶压力控制为0.05-0.15MPaG，将加氢反应产物进行分离，脱氢塔的塔顶得到未反应的氢气，脱氢塔的塔底得到温度为95-105℃的环己酮粗产物。步骤（1）中所述的脱碳氢气的制备工艺流程为：将碳氧化合物含量为20-30ppm的原料氢气经氢气预热器预热至160-170℃后，再经氢气加热器加热至230-240℃后送入绝热固定床式脱碳反应器；在脱碳反应器中脱除原料氢气中的一氧化碳和二氧化碳，脱碳反应采用Al2O3为载体的Ni催化剂，脱碳反应温度控制为235-245℃，压力控制为1.1-1.3MPaG，脱碳处理后得到一氧化碳和二氧化碳总浓度小于2ppb的脱碳氢气，将脱碳氢气送入氢气预热器，在氢气预热器中原料氢气与脱碳氢气进行热交换，降温后的脱碳氢气经加氢反应器热回收换热器升温后送入苯酚汽化器。脱除一氧化碳、二氧化碳可以避免对苯酚加氢催化剂的毒化。步骤（4）中脱氢塔的塔顶气相经第一塔顶冷凝器冷却至40℃后经气液分离，分离后的液体经塔顶回流泵送回脱氢塔顶部作为回流，气体送入回收氢气压缩机将压力提升到0.2-0.3MPaG后经第二塔顶冷凝器冷却并经气液分离，分离后的液体送回脱氢塔顶部，气体大部分经加氢反应器热回收换热器加热升温后送入苯酚汽化器，剩余少部分排出系统。上述排出系统的气体量控制为回收氢气总量的0.005-0.01 mol%，通过控制排放出系统的气体量以维持进入加氢反应器的气体杂质（甲烷等）的含量为1 mol% -4 mol%，从而维持加氢反应的有效进行。经专利技术人实验发现：当氢气中甲烷含量超过4mol%后，加氢反应的选择性显著降低，而如果要维持氢气中甲烷含量始终低于1mol%，系统中需要排出大量的气体才能维持。经试验测试，维持进入加氢反应器的气体杂质（甲烷）的含量为1mol%-4mol%是最佳的。步骤（1）所述的进入加氢反应器的气体混合物中氢气与氮气的摩尔比控制为5:1-2:1。合理的氮气含量，降低反应器结焦并提高目标产物选择性。所述的加氢反应器分为上部反应段和下部冷却段，所述的加氢反应器以锅炉给水送入加氢反应器壳侧产生0.2-0.3MPaG的饱和蒸汽。用于控制加氢反应器6内温度为190℃。下部冷却段主要是快速降低上部反应段加氢产物温度，有效抑制副反应的发生，并同时提高热量回收效率。一种用于上述苯酚生产环己酮方法的系统，包括苯酚预热器、苯酚汽化器、原料过热器、氢气预热器、氢气加热器、加氢反应器、加氢反应器热回收换热器、脱碳反应器和脱氢塔，所述的苯酚预热器与所述的苯酚汽化器的侧部进料口连接，所述的苯酚汽化器的顶部出料口与所述的原料过热器的进口连接，所述的原料过热器的出口与所述的加氢反应器的顶部进料口连接，所述的加氢反应器的底部出料口与所述的加氢反应器热回收换热器的进口连接，所述的加氢反应器热回收换热器的出口与所述的脱氢塔的下端进料口连接，所述的氢气预热器的一端、所述的氢气加热器、所述的脱碳反应器与所述的氢气预热器的另一端依次连接形成循环回路，所述的氢气预热器通过所述的加氢反应器热回收反应器与所述的苯酚汽化器的下端进气口连接，所述的脱氢塔的底部设置有环己酮粗产物出口。所述的脱氢塔的顶部气相出口处设置有第一塔顶冷凝器，所述的第一塔顶冷凝器的液相出口通过塔顶回流泵与所述的脱氢塔的上端进口连接，所述的第一塔顶冷凝器的气相出口连接回收氢气压缩机，所述的回收氢气压缩机连接第二塔顶本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种苯酚生产环己酮的方法，其特征在于包括以下步骤：将原料苯酚经苯酚预热器加热到120‑140℃后送入苯酚汽化器，在苯酚汽化器中，控制苯酚汽化器顶部压力为0.2‑0.25MPaG，苯酚受脱碳氢气分压和蒸汽加热双重作用，苯酚汽化成气体与脱碳氢气混合一起送入原料过热器，在原料过热器中由苯酚和脱碳氢气组成的气体混合物被过热到175‑195℃活化后送入加氢反应器，并控制进入加氢反应器的气体混合物中苯酚与氢气的摩尔比为1:2‑1:6； （2）将加氢反应器的反应温度控制为180‑195℃，压力控制为0.1‑0.2MPaG，在加氢反应器内苯酚加氢生成环己酮，并伴随生成副产物环己醇，其中加氢反应器为列管式固定床等温反应器，列管式固定床等温反应器内装有Al2O3为载体的Pd催化剂；（3）将加氢反应产物从加氢反应器底部送入加氢反应器热回收换热器中，在加氢反应器热回收换热器中加氢反应产物与脱碳氢气进行热交换，升温后的脱碳氢气送入苯酚汽化器，降温至105‑115℃的加氢反应产物送入脱氢塔；（4）将脱氢塔的塔顶压力控制为0.05‑0.15MPaG，将加氢反应产物进行分离，脱氢塔的塔顶得到未反应的氢气，脱氢塔的塔底得到温度为95‑105℃的环己酮粗产物。...

【技术特征摘要】
1.一种苯酚生产环己酮的方法，其特征在于包括以下步骤：将原料苯酚经苯酚预热器加热到120-140℃后送入苯酚汽化器，在苯酚汽化器中，控制苯酚汽化器顶部压力为0.2-0.25MPaG，苯酚受脱碳氢气分压和蒸汽加热双重作用，苯酚汽化成气体与脱碳氢气混合一起送入原料过热器，在原料过热器中由苯酚和脱碳氢气组成的气体混合物被过热到175-195℃活化后送入加氢反应器，并控制进入加氢反应器的气体混合物中苯酚与氢气的摩尔比为1:2-1:6； （2）将加氢反应器的反应温度控制为180-195℃，压力控制为0.1-0.2MPaG，在加氢反应器内苯酚加氢生成环己酮，并伴随生成副产物环己醇，其中加氢反应器为列管式固定床等温反应器，列管式固定床等温反应器内装有Al2O3为载体的Pd催化剂；（3）将加氢反应产物从加氢反应器底部送入加氢反应器热回收换热器中，在加氢反应器热回收换热器中加氢反应产物与脱碳氢气进行热交换，升温后的脱碳氢气送入苯酚汽化器，降温至105-115℃的加氢反应产物送入脱氢塔；（4）将脱氢塔的塔顶压力控制为0.05-0.15MPaG，将加氢反应产物进行分离，脱氢塔的塔顶得到未反应的氢气，脱氢塔的塔底得到温度为95-105℃的环己酮粗产物。2.根据权利要求1所述的苯酚生产环己酮的方法，其特征在于步骤（1）中所述的脱碳氢气的制备工艺流程为：将碳氧化合物含量为20-30ppm的原料氢气经氢气预热器预热至160-170℃后，再经氢气加热器加热至温度为230-240℃后送入绝热固定床式脱碳反应器；在脱碳反应器中脱除原料氢气中的一氧化碳和二氧化碳，脱碳反应采用Al2O3为载体的Ni催化剂，脱碳反应温度控制为235-245℃，压力控制为1.1-1.3MPaG，脱碳处理后得到一氧化碳和二氧化碳总浓度小于2ppb的脱碳氢气，将脱碳氢气送入氢气预热器，在氢气预热器中原料氢气与脱碳氢气进行热交换，降温后的脱碳氢气经加氢反应器热回收换热器升温后送入苯酚汽化器。3.根据权利要求1所述的苯酚生产环己酮的方法，其特征在于：步骤（4）中脱氢塔的塔顶气相经第一塔顶冷凝器冷却至40℃后经气液分离，分离后的液体经塔顶回流泵送回脱氢塔顶部作为回流，气体送入回收氢气压缩机将压力提升到0.2-0.3MPaG后经第二塔顶冷凝器冷却并经气液分离，分离后的液体送回脱氢塔顶部，气体大部分经加氢反应器热回收换热器加热升温后送入苯酚汽化器，剩余少部分排出系统。4.根据权利要求3所述的苯酚生产环己酮的方法，其特征在于：控制排出系统的气体量为回收氢气总量的0.005-0.01 mol%。5.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：谷新春，梅鑫，卫维剑，王爱芳，苗延军，陈发挥，王宇光，沈铁孟，余爱平，李艳霞，
申请(专利权)人：中国化学赛鼎宁波工程有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33