一种可减少热负荷并避免催化剂床层堵塞的双酚A反应器制造技术

本发明专利技术涉及在有流体和固体颗粒的情况下所进行的一般化学或物理的方法技术领域，公开了一种可减少热负荷并避免催化剂床层堵塞的双酚A反应器，用于以苯酚、丙酮为原料通过非均相催化反应合成双酚A，反应器为带有两个上下隔开的催化剂床层的绝热固定床反应器。本发明专利技术中，通过将进料中的丙酮拆分出来，与从反应器中段引出的热反应液在换热器中进行换热，使丙酮汽化后携带大量的反应热汇入到进料中，从而显著提升进入催化剂床层的反应液温度，避免较冷的上床层出现结晶堵塞，且可显著降低预热反应器进料的热负荷；同时反应器中段的热反应液被冷却后返回下床层，不会像直接提升进料温度那样使下床层因为过热而大量发生副反应。那样使下床层因为过热而大量发生副反应。那样使下床层因为过热而大量发生副反应。

【技术实现步骤摘要】
一种可减少热负荷并避免催化剂床层堵塞的双酚A反应器


[0001]本专利技术涉及在有流体和固体颗粒的情况下所进行的一般化学或物理的方法
，特别是涉及一种可减少热负荷并避免催化剂床层堵塞的双酚A反应器。

技术介绍

[0002]双酚A是环氧树脂、聚碳酸酯、聚苯醚树脂、聚砜树脂、不饱和聚酯树脂等多种人工合成树脂的原料，还用于增塑剂、阻燃剂、橡胶防老剂、热稳定剂、涂料、农药等。随着国民经济的高速发展，双酚A的应用越来越广泛。
[0003]双酚A反应器是双酚A生产装置的关键设备，其运行状况直接影响双酚A产量。双酚A合成反应为放热反应（
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90kJ/mol,[Applied Catalysis, 1988,37:129
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138]），且有平行副反应发生，为了保证转化率与选择性，进料温度不能过高，其最佳进料温度处在双酚A的结晶温度边缘[高校化学工程学报，2004 , 18 (3) :367
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370]。
[0004]双酚A析出堵塞催化剂床层是困扰双酚A生产的一大顽疾，堵塞会造成无法正常生产，频繁开停车不仅减少产量，而且产生大量不合格产品，开停车过程中还容易向环境中排放大量污染物。南通星辰（蓝星）的双酚A装置，因催化剂床层堵塞，多次停车并将尚新鲜的催化剂（5台反应器，每台装催化剂百吨以上）提前报废，损失巨大。天津双孚的双酚A装置，甚至因此而亏损停产。但该领域的研究近年来趋于冷门，令人满意的解决方案迟迟未能出现，目前的生产厂商采用的各种权宜之计也并不理想。/>[0005]常见的解决方案有提升进料温度，提升进料温度（在最佳进料温度的基础上提升），不仅消耗了更多加热蒸汽，而且会导致反应器下半部分过热，产生更多副产物（一般而言，反应器中需要避免出现高于80℃的地方）。另一个常见的解决方案为提升进料中溶剂苯酚的摩尔比，但这不仅降低了生产能力，而且给后续的脱酚步骤带来了更大的负担，使本就容易出故障的薄膜蒸发器等设备故障率更高（如燕山石化的双酚A装置，其薄膜蒸发器屡屡密封失效或是停转，提升机经常卡住不动）。
[0006]现有技术中对杂质积累造成床层堵塞的解决方案较为成熟，例如专利CN1829787A（费托合成体系）所提及的，用酸对进料进行预处理。这类方法并不适用双酚A析出堵塞催化剂床层，因为双酚A析出堵塞催化剂床层的体系中造成堵塞的并非杂质，而是产物双酚A。与该体系较为相似（即因溶液中发生结晶而造成堵塞）的状况有大型柴油机的尾气处理装置里添加的尿素溶液因失水而结晶堵塞，处理方案为加入更多溶剂。此法已经有厂商（见上文）尝试过，效果并不理想。
[0007]除上述这些之外，CN108774113B 双酚A的生产装置及其生产方法，公开了一种利用热管将一部分反应热从较热的反应器底部转移到较冷的反应器顶部，从而避免反应器堵塞的方法。但在实际使用中发现，这种方法需要使用到2000多根贯穿整个催化剂床层（6米厚）的铜质热管，不仅很大程度上提升了反应器的成本，而且给反应器内催化剂的装卸带来了很大的难度。除此之外，这些热管由于数量多且细长，非常容易损坏。
[0008]专利技术人研究中发现，现有的双酚A合成反应器，其催化剂床层中下段的温度高于常
压下丙酮的沸点，且丙酮溶解于苯酚中会大量放热。

技术实现思路

[0009]本专利技术提供一种可减少热负荷并避免催化剂床层堵塞的双酚A反应器。
[0010]解决的技术问题是：双酚A的反应器的最佳进料温度处在双酚A的结晶温度边缘，导致反应器容易堵塞；但直接提升进料温度会导致能耗提升且反应器下半段过热（过热会导致大量副产物产生）。
[0011]为解决上述技术问题，本专利技术采用如下技术方案：一种可减少热负荷并避免催化剂床层堵塞的双酚A反应器，用于以苯酚、丙酮为原料通过非均相催化反应合成双酚A，所述反应器为带有两个上下隔开的催化剂床层的绝热固定床反应器，上方的催化剂床层记作上床层，下方的催化剂床层记作下床层；所述反应器的进料分为新鲜丙酮以及新鲜丙酮以外的组分两部分，新鲜丙酮以外的组分记作丙外组分；新鲜丙酮与丙外组分在气液混合器中混合后形成反应液，反应液自上而下流经两个催化剂床层，流过上床层的反应液记作中段热液；所述反应器还包括丙酮汽化换热器，所述丙酮汽化换热器的热流体入口通过管道与上床层底部连通、热流体出口通过管道通向下床层上方、冷流体入口与新鲜丙酮的进料管道连通、且冷流体出口通过管道通向气液混合器的气相入口，所述丙外组分的进料管道与气液混合器的液相入口连通，所述气液混合器的出口通过管道通向上床层上方。
[0012]进一步，所述丙酮汽化换热器为列管式换热器，新鲜丙酮经管程流经列管式换热器。
[0013]进一步，所述丙酮汽化换热器为双管程的列管式换热器，列管式换热器内的管程竖直设置。
[0014]进一步，丙酮汽化换热器的冷流体出口处的流体静压强记作P，丙酮在P下的沸点记作H，所述上床层底部的温度不小于H。
[0015]进一步，所述丙酮汽化换热器的冷流体出口处的流体静压强为常压，所述气液混合器为文丘里管，所述丙外组分的进料管道与文丘里管的一端连通，且丙酮汽化换热器的冷流体出口管道与文丘里管的喉部连通。
[0016]进一步，所述气液混合器的出口管道末端设置有喷淋式液体分布器，丙酮汽化换热器的热流体出口管道的末端设置有液体再分布器。
[0017]进一步，所述丙酮汽化换热器的热流体入口管道上设置有用于抽出中段热液的泵。
[0018]进一步，所述上床层及下床层底部均带有与反应器壳体固定连接的催化剂托板，所述上床层底部的催化剂托板为密封板，所述下床层底部的催化剂托板为筛板。
[0019]本专利技术一种可减少热负荷并避免催化剂床层堵塞的双酚A反应器与现有技术相比，具有如下有益效果：本专利技术中，通过将进料中的新鲜丙酮拆分出来（在被汽化前不跟苯酚以及循环的物料混合），与反应器中段的热反应液在换热器中进行换热，使新鲜丙酮汽化后携带大量的反应热汇入到进料中，从而显著提升进入催化剂床层的反应液温度，避免较冷的上床层出现结晶堵塞；同时反应器中段的热反应液被冷却后返回下床层，不会像直接提升进料温度
那样使下床层因为过热而大量发生副反应；本专利技术中，由于可以利用反应热加热进料，反应器的进料温度可以比传统的反应器低很多（由55℃混合进料，降低到50.6℃的丙外组分加25℃的丙酮），从而显著减少了预热反应器进料的热负荷。
附图说明
[0020]图1为本专利技术一种可减少热负荷并避免催化剂床层堵塞的双酚A反应器的结构示意图；图2为各种不同反应器的催化剂床层温度分布图，为方便比较，本专利技术中的反应器，其上床层与下床层，视作一个连续的整体（也即上床层的底端的深度，与下床层顶端的深度相同；其中，1
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上床层，2
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下床层，3
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丙酮汽化换热器，4
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气液混合器。
具体实施方式
[0021]如图1所示，一种可减少热负荷并避免催本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种可减少热负荷并避免催化剂床层堵塞的双酚A反应器，用于以苯酚和丙酮为原料通过非均相催化反应合成双酚A，其特征在于：所述反应器为带有两个上下隔开的催化剂床层的绝热固定床反应器，上方的催化剂床层记作上床层（1），下方的催化剂床层记作下床层（2）；所述反应器的进料分为新鲜丙酮以及新鲜丙酮以外的组分两部分，新鲜丙酮以外的组分记作丙外组分；新鲜丙酮与丙外组分在气液混合器（4）中混合后形成反应液，反应液自上而下流经两个催化剂床层，流过上床层（1）的反应液记作中段热液；所述反应器还包括丙酮汽化换热器（3），所述丙酮汽化换热器（3）的热流体入口通过管道与上床层（1）底部连通、热流体出口通过管道通向下床层（2）上方、冷流体入口与新鲜丙酮的进料管道连通、且冷流体出口通过管道通向气液混合器（4）的气相入口，所述丙外组分的进料管道与气液混合器（4）的液相入口连通，所述气液混合器（4）的出口通过管道通向上床层（1）上方。2.根据权利要求1所述的一种可减少热负荷并避免催化剂床层堵塞的双酚A反应器，其特征在于：所述丙酮汽化换热器（3）为列管式换热器，新鲜丙酮经管程流经列管式换热器。3.根据权利要求2所述的一种可减少热负荷并避免催化剂床层堵塞的双酚A反应器，其特征在于：所述丙酮汽化换热器（3）为双管程的列管式换热器，列管式换热器内...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩正果，刘辉，
申请(专利权)人：北京化工大学，
类型：发明
国别省市：