催化剂循环的己内酰胺加氢精制方法技术

催化剂循环的己内酰胺加氢精制方法，是在淤浆床反应器中通过催化剂的连续循环加入使含杂质的己内酰胺水溶液与氢气接触，将其中的不饱和物质加氢生成饱和物质，然后通过旋液分离设备将催化剂从加氢后的反应流出物中分离出来并循环使用。该方法提高了催化剂的利用率，同时有效地解决了催化剂与液体产物的分离问题。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种己内酰胺加氢精制方法。在己内酰胺生产过程中，除己内酰胺产品外，还会生成一些不饱和的副产物。这些不饱和副产物的物理性质与己内酰胺的非常接近，难以通过萃取和蒸馏的方法除去，而这些杂质的存在将影响己内酰胺聚合过程，直接关系到尼龙-6产品的质量，因此必须除去这些杂质。己内酰胺加氢精制是在催化剂存在下通过加氢过程使不饱和杂质饱和，使其物理性质与己内酰胺分开，然后经萃取和蒸馏除去这些杂质。现有的己内酰胺加氢精制方法使用淤浆床反应器，以骨架镍(阮内镍，英文名为Raney Ni)为催化剂。淤浆床反应器要求所用催化剂颗粒粒度一般不大于200μm，最好不大于100μm，使催化剂均匀地悬浮在反应物料中，淤浆床虽然基本消除了反应内扩散的影响，可充分利用催化剂的有效活性，但同时也带来了固液分离问题。目前为解决固液分离问题，常规的方法是采用带过滤介质的过滤器或采用具有高分离因数的离心过滤机，这两种方法都存在动力消耗高、投资大、操作复杂等缺点。现有的以Raney Ni为催化剂的淤浆床己内酰胺加氢工艺中，催化剂为一次性通过方式，催化剂在反应物料中的停留时间仅10～30分钟，并且过滤出来的催化剂不循环利用，作为废弃物处理。现有技术的缺点是对原料的适应性差，催化剂利用率低，设备费用高，且工艺复杂，工人劳动强度大。本专利技术的目的是提供用于一种，以降低催化剂消耗。本专利技术提供的己内酰胺加氢精制方法包括(1)、含杂质的己内酰胺水溶液在淤浆床反应器中在一种固体颗粒加氢催化剂存在下与氢气接触，在温度为20～200℃、压力为常压至10.0MPa、停留时间为1～300分钟、反应器中催化剂浓度为0.001～10重％的条件下反应；(2)、加氢后含固体颗粒催化剂的己内酰胺水溶液经旋液分离设备将催化剂从溶液中分离出来，使己内酰胺水溶液中基本不含固体催化剂；(3)、分离出的催化剂全部或部分返回至反应器循环使用，根据催化剂的活性水平取出用过的催化剂，并补充新鲜催化剂。本专利技术所用的原料为含杂质的己内酰胺水溶液，可来自不同的己内酰胺合成工艺，其中己内酰胺的浓度为10～95重量％。如果己内酰胺浓度过低，则会导致下游蒸馏工序大量水的蒸发汽化而耗能。淤浆床反应器是指本领域普通技术人员所熟知的将固体颗粒催化剂悬浮在反应液体物料中的反应容器，如机械搅拌釜、气体搅拌釜以及靠液体流速使固体催化剂悬浮在反应容器中的液相悬浮床反应器，淤浆床反应器可以是一个，也可以是由二至四个串联或并联。固体颗粒加氢催化剂是具有一定颗粒尺寸的、适用于不饱和键加氢的任何催化剂，如阮内镍催化剂、以镍为主要活性组分的非晶态合金催化剂以及以镍、钯或铂为主要活性组分的负载型加氢催化剂。根据本专利技术所提供的方法，新鲜催化剂的加入方式和用过的催化剂取出方式可以是间断周期性的，也可以是瞬时连续性的。加氢反应温度与所用催化剂活性有关，一般为20～200℃，最好为70～150℃。过低的反应温度将降低加氢反应速度，而过高的温度又会对己内酰胺的质量产生不利影响。反应压力一般为常压至10.0MPa，优选0.3～5.0MPa，最好为0.4～1.2MPa。高的反应压力可以提高己内酰胺的精制效果，但压力的提高将会增加装置的投资。反应停留时间与反应温度、反应压力及催化剂浓度有关，一般为1～300分钟，优选为5～120分钟，最好为10～35分钟。步骤(2)是利用旋液分离设备将固体颗粒催化剂从加氢后的己内酰胺水溶液中分离出来，使己内酰胺水溶液中基本不含固体催化剂，从而可省去常规的过滤设备。所述的旋液分离设备泛指靠流体压力为动力，利用离心分离原理，通过流体的高速旋转而使固体从溶液中分离出来的分离设备。因其靠流体自身的压力为动力，因此可利用加氢后己内酰胺水溶液自身的压力作动力，实现催化剂与反应液的分离，不需增加任何额外动力，同时还具有操作连续简单、处理能力大、投资小、维护方便等特点。为了提高固液分离效率，可采用几级如二至四个串联或并联的方式或与其它分离设备配合使用。旋液分离设备的基本结构如附图说明图1所示，它是由圆筒部分a和圆锥部分b构成，在圆筒a的中上部有进料口c，上部有溢流口d，在圆筒的中间有消涡锥e，在圆锥下面有底流口f。推荐结构尺寸见表1。加氢后的含催化剂颗粒的己内酰胺水溶液由圆筒部分的进料口以切线方向进入，作旋转运动产生离心力，下行至圆锥部分更加剧烈。溶液中的催化剂颗粒受离心力的作用被抛向器壁，并沿器壁按螺旋线下流至圆锥部分下面的底流口，澄清的己内酰胺水溶液则上升经消涡锥由圆筒部分的溢流口出去。表1 旋液分离设备的进出口压力降是一个重要操作参数，直接涉及旋液分离设备的分离效率。本专利技术推荐的进出口压差为0.05～2.0MPa，较好为0.1～1.2MPa，最好为0.15～0.45MPa。催化剂的颗粒尺寸也将对旋液分离设备的分离效率产生影响，一般颗粒尺寸、密度越大，越有利于固液的分离，但过大颗粒尺寸将会带来悬浮及输送方面的困难；过细的颗粒尺寸又会导致旋液分离的困难。适宜的颗粒尺寸为5～300μm，最好为15～100μm。希望旋液分离设备的进料状态为液相，如果加氢反应是利用溶解氢进行，则反应液可直接进旋液分离设备；如果加氢反应所用氢气超过溶解氢，物料进旋液分离设备前，最好将超出溶解氢部分的气体脱除。本专利技术的旋液分离设备有两个作用，一是使加氢后的己内酰胺溶液澄清；二是回收用后的催化剂，以便实现催化剂的循环利用。步骤(3)将催化剂循环使用，因此可充分提高催化剂的利用效率。现有的以Raney Ni为催化剂的淤浆床己内酰胺加氢工艺中，催化剂为一次通过方式，催化剂在反应物料中的停留时间仅10～30分钟。我们发现在如此短的时间内催化剂活性并没有太大损失，因此有必要将其循环利用，以便降低工艺的催化剂消耗。催化剂的循环可通过下述方式实现方式之一旋液分离设备放置于反应器液相出料管线之上，从反应器出来的液相物料进入旋液分离设备后，将溢流物料和底流物料的压力均降至常压，含催化剂的底流再经提压泵送回反应系统。方式之二从反应器出来的液相物料先经泵提压后，再送入旋液分离设备分离，分离出的底流物料即催化剂直接送回反应系统，而溢流物料即加氢后的己内酰胺溶液经减压送至下游装置。当催化剂的活性降到特别低时，取出用过的催化剂，并同时补充新鲜催化剂。根据本专利技术所提供的催化剂循环利用的己内酰胺加氢方法，反应器中催化剂的浓度可根据需要进行调节。原则上，当原料质量较差或需提高加氢效果时，往往需要提高催化剂的浓度，反之则需降低催化剂浓度。在现有淤浆床工艺中，催化剂浓度的增加只能靠提高新鲜催化剂的加入量来实现，由此会导致催化剂消耗的大幅增加；而本专利技术的方法是靠改变催化剂的循环量来实现的，不存在大幅增加新鲜催化剂用量的问题，因此具有很好的操作灵活性和原料适应性。催化剂浓度的调节需考虑原料质量、加氢精制效果、所用催化剂性能、催化剂置换周期以及旋液分离设备的分离效果等多种因素，催化剂浓度范围一般为0.001～10重％，较好为0.005～2重％，最好为0.01～1.0重％。下面结合附图对本专利技术所提供的方法进行进一步的说明。附图2是本专利技术所提供的方法实施方式之一。含杂质的己内酰胺水溶液作为原料经管线1进入淤浆床反应器4，同时循环的催化剂溶液经管线3也进入反应器4，氢气本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种催化剂循环的己内酰胺加氢精制方法，将含杂质的己内酰胺水溶液在淤浆床反应器中在固体颗粒加氢催化剂存在下与氢气接触，在温度为２０～２００℃、压力为常压至１０．０ＭＰａ、停留时间为１～３００分钟、反应器中催化剂浓度为０．００１～１０重％的反应条件下反应，其特征在于加氢后含固体颗粒催化剂的己内酰胺水溶液经旋液分离设备将催化剂从溶液中分离出来，分离出的催化剂全部或部分返回至反应器循环使用，根据催化剂的活性水平取出用过的催化剂，并补充新鲜催化剂。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：杨克勇，江雨生，汪颖，闵恩泽，宗保宁，付锦晖，王宣，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司，中国石油化工股份有限公司石油化工科学研究院，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]