一种带有氢气分布器的连续加氢反应装置及工艺制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种带有氢气分布器的连续加氢反应装置及工艺，所述装置包括高压反应釜、换热器和膜组件，所述高压反应釜上设有氢气分布器，氢气分布器使得氢气以纳米级的气泡状态进入高压反应釜与原料和催化剂充分接触。反应过程中，底物、氢气和粉末催化剂在高压反应釜中反应，反应后的料液经过换热器输送至膜组件，膜组件将料液中的产品和催化剂进行高精度过滤分离，分离后的催化剂回流至反应釜中继续使用。与现有技术相比，本发明专利技术采用氢气分布器将氢气以纳米级气泡均匀分散于高压反应釜中，大幅提高反应效率。

A continuous hydrogenation reactor with hydrogen distributor and its process

【技术实现步骤摘要】
一种带有氢气分布器的连续加氢反应装置及工艺
本专利技术涉及化工反应装置，尤其是涉及一种带有氢气分布器的连续加氢反应装置。
技术介绍
目前加氢反应主要分为间歇式与连续式，连续式主要为多釜串连连续加氢装置及单釜内循环连续加氢装置。两种方式的连续加氢装置均实现了加氢反应的连续进行，但产品中一般均夹带有催化剂粉末，需要进一步分离提纯，且分离工序繁琐，不易实现连续化生产。因此在加氢反应过程中将产品和催化剂的连续分离是一个急需解决的难题。本装置中采用耐高压的膜分离技术，将现有的两个独立单元-反应单元和分离单元有机结合，使得加氢催化反应在连续生产的同时摆脱后续繁杂的分离系统。直接在反应体系中连续的分离产品和催化剂，保证了加氢反应的连续稳定运行。成功实现加氢反应的连续化生产。
技术实现思路
本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种带有氢气分布器的连续加氢反应装置。本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：一种连续加氢反应装置，所述装置包括高压反应釜、换热器和膜组件，所述高压反应釜设有氢气进口、原料/催化剂进口、催化剂回流口及出口，所述高压反应釜的出口与所述换热器连接，所述换热器的出口与所述膜组件进口连接，所述膜组件有两个出料口，分别为位于膜两侧的产品出料口和催化剂出料口，所述催化剂出料口与高压反应釜的催化剂回流口连接，用于将催化剂回用于高压反应釜中，在所述高压反应釜内设有氢气分布器，所述氢气分布器与氢气进口连接。在本专利技术的一个具体实施方式中，所述氢气分布器由氢气进气口、氢气集气室及膜管组成，所述氢气进气口进口与高压反应釜上氢气进口连通，所述氢气进气口出口与所述氢气集气室连接，所述膜管包括径向分布膜管与环向分布膜管，所述径向分布膜管均匀分布在所述氢气集气室四周，所述环向分布膜管连接在径向分布膜管的外侧，所述氢气进气口、氢气集气室、径向分布膜管和环向分布膜管的内部相互连通。氢气分布器使得氢气以纳米级的气泡状态进入高压反应釜与原料和催化剂充分接触。在本专利技术的一个具体实施方式中，所述径向分布膜管与环向分布膜管均包括内部的支撑层与外部的膜层，所述支撑层具有使氢气通过的通道，所述膜层上设有使氢气通过的膜孔。在本专利技术的一个具体实施方式中，所述径向分布膜管与环向分布膜管的外径为2-40mm，所述膜层上膜孔的孔径为2-1000nm，所述膜层的耐压范围1-50bar，所述膜层材质为三氧化二铝、二氧化锆、二氧化钛、不锈钢、合金、镍合金或碳化硅。在本专利技术的一个具体实施方式中，进气口、集气室材质为304不锈钢、316L不锈钢、双相不锈钢、哈氏合金、钛等各种金属或合金材质，表面可衬陶瓷、碳化硅或其它高分子耐腐蚀材料。在本专利技术的一个具体实施方式中，所述高压反应釜的氢气进口连接氢气进气管，在氢气进气管上设有氢气进口阀；所述高压反应釜的原料/催化剂进口连接原料/催化剂进料管，在原料/催化剂进料管上设有原料/催化剂进口阀。在本专利技术的一个具体实施方式中，所述高压反应釜的出口与所述换热器之间的连接管路上设置有高压泵，所述换热器的出口与所述膜组件进口之间的连接管路上设置有高压循环泵。在本专利技术的一个具体实施方式中，高压泵主要为高压反应釜提供足够的压力，保证反应的正常进行。高压泵的扬程为20-1000米，材质为哈氏合金、钛、双相不锈钢、316L不锈钢、不锈钢(或碳钢)衬塑、不锈钢(或碳钢)或其它耐腐蚀材料。在本专利技术的一个具体实施方式中，所述膜组件的产品出料口连接产品出料阀；所述催化剂出料口通过回流管路连接至高压反应釜，在回流管路上设置有回流调节阀，在所述回流管路上引出催化剂排出管，在催化剂排出管上设置有催化剂排出阀。在本专利技术的一个具体实施方式中，所述高压反应釜表面衬耐腐蚀材料。在本专利技术的一个具体实施方式中，所述高压反应釜有隔热保温层。在本专利技术的一个具体实施方式中，所述换热器的形式为列管式或夹套式，安装方式为立式或卧式。因加氢反应主要为放热反应，为保证反应过程得到目标产物，换热器为反应循环系统保证适宜的温度环境。在本专利技术的一个具体实施方式中，所述膜组件包括过滤膜和膜壳，所述过滤膜和膜壳的密封方式为焊接或密封圈密封。在本专利技术的一个具体实施方式中，所述膜组件的过滤膜为无机材质，所述过滤膜的孔径为2-1000nm，所述无机材质为金属氧化物，所述金属氧化物包括三氧化二铝、二氧化锆、二氧化钛、不锈钢、合金、镍合金或碳化硅。在本专利技术的一个具体实施方式中，密封圈材质为氟素橡胶、氢化丁氰橡胶、丙烯酸脂橡胶、氯丁橡胶、三无乙丙橡胶、氟硅橡胶或丁氰橡胶。在本专利技术的一个具体实施方式中，所述的高压反应釜、换热器、膜壳和阀的材质为304不锈钢或316L不锈钢或双相不锈钢或哈氏合金或钛。本专利技术的整套系统所有的管道采用双相不锈钢、哈氏合金、钛或其它耐腐蚀材料。管路上所需的仪表接触料液部分均采用耐腐蚀材料，包括双相不锈钢、哈氏合金、钛、不锈钢(或碳钢)衬塑、不锈钢(或碳钢)衬其它高分子耐腐蚀材料。一种连续加氢反应装置的工艺，工艺步骤如下：(1)原料和催化剂通过原料/催化剂输送管路的原料/催化剂进口阀进入高压反应釜；(2)氢气通过氢气输送管路的氢气进口阀进入氢气分布器，在氢气分布器中，由氢气进气口进入氢气集气室，再通过集气室分散进入径向分布膜管和环向分布膜管，在高压作用下氢气在膜管内依次经过膜层和支撑层，以气泡状态进入高压反应釜与原料和催化剂充分接触，发生反应生成产品，所有物料经过换热器；(3)经过换热器的物料经过高压循环泵进入膜组件，经过膜组件过滤，产品通过膜滤出液管路上的产品出料阀出料，催化剂通过回流调节阀回到高压反应釜内继续参与反应。本专利技术连续加氢反应工艺，氢气、原料和催化剂连续进料，在高压反应釜中反应后，反应后物料进过换热器换热后连续进入膜组件进行过滤，产品通过膜滤出液管路上的产品出料阀连续出料，催化剂回到高压反应釜内继续参与反应，当催化剂回流数次导致催化剂接近失效时，从催化剂排出管上排出催化剂。本装置能够实现连续反应，连续出料。与现有技术相比，本专利技术具有独特的氢气分布器，氢气分布器使得氢气以纳米级的气泡状态进入高压反应釜与原料和催化剂充分接触，促进氢气、原料、催化剂三相接触，大幅提高三相催化反应效率；采用膜组件实现高精度过滤，有效分离产品和固体催化剂粉末，催化剂的有效分离为催化剂再生提供方便；本专利技术将反应过程和分离过滤过程有机的结合，连续进料连续出料，实现加氢反应的连续性；本专利技术的设备可完全自动化控制，减少人力成本。附图说明图1：连续加氢反应装置示意图图2：氢气分布器主视结构示意图；图3：氢气分布器俯视结构示意图；图4：膜管的结构示意图图中标号：101高压反应釜，102氢气进口阀，103原料/催化剂进口阀，104高压泵，105换热器，106高压循环泵，107膜组件，108产品出料阀，109催化剂排出阀，110回流调节阀，111氢气分布器，111.本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种带有氢气分布器的连续加氢反应装置，其特征在于，所述装置包括高压反应釜、换热器和膜组件，所述高压反应釜设有氢气进口、原料/催化剂进口、催化剂回流口及出口，所述高压反应釜的出口与所述换热器连接，所述换热器的出口与所述膜组件进口连接，所述膜组件有两个出料口，分别为位于膜两侧的产品出料口和催化剂出料口，所述催化剂出料口与高压反应釜的催化剂回流口连接，用于将催化剂回用于高压反应釜中，在所述高压反应釜内设有氢气分布器，所述氢气分布器与氢气进口连接。/n

【技术特征摘要】
1.一种带有氢气分布器的连续加氢反应装置，其特征在于，所述装置包括高压反应釜、换热器和膜组件，所述高压反应釜设有氢气进口、原料/催化剂进口、催化剂回流口及出口，所述高压反应釜的出口与所述换热器连接，所述换热器的出口与所述膜组件进口连接，所述膜组件有两个出料口，分别为位于膜两侧的产品出料口和催化剂出料口，所述催化剂出料口与高压反应釜的催化剂回流口连接，用于将催化剂回用于高压反应釜中，在所述高压反应釜内设有氢气分布器，所述氢气分布器与氢气进口连接。


2.根据权利要求1所述的一种带有氢气分布器的连续加氢反应装置，其特征在于，所述氢气分布器由氢气进气口、氢气集气室及膜管组成，所述氢气进气口进口与高压反应釜上氢气进口连通，所述氢气进气口出口与所述氢气集气室连接，所述膜管包括径向分布膜管与环向分布膜管，所述径向分布膜管均匀分布在所述氢气集气室四周，所述环向分布膜管连接在径向分布膜管的外侧，所述氢气进气口、氢气集气室、径向分布膜管和环向分布膜管的内部相互连通。


3.根据权利要求2所述的一种带有氢气分布器的连续加氢反应装置，其特征在于，所述径向分布膜管与环向分布膜管均包括内部的支撑层与外部的膜层，所述支撑层具有使氢气通过的通道，所述膜层上设有使氢气通过的膜孔。


4.根据权利要求3所述的一种带有氢气分布器的连续加氢反应装置，其特征在于，所述径向分布膜管与环向分布膜管的外径为2-40mm，所述膜层上膜孔的孔径为2-1000nm，所述膜层的耐压范围1-50bar。


5.根据权利要求1所述的一种带有氢气分布器的连续加氢反应装置，其特征在于，所述高压反应釜的氢气进口连接氢气进气管，在氢气进气...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨俞，葛文越，
申请(专利权)人：上海凯鑫分离技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31