【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及化工领域，具体涉及一种1,4-丁二醇制备四氢呋喃的系统及方法。
技术介绍
1、四氢呋喃是一种重要的有机化工原料，被广泛应用于医药、化工、电子等各个领域。四氢呋喃最重要的用途是用于生产聚四亚甲基醚二醇(ptmeg)，下游应用于生产氨纶。1,4-丁二醇(bdo)脱水环化是制备四氢呋喃(thf)最主要的方法。
2、目前工业化生产thf均采用bdo在硫酸催化剂作用下合成，存在设备腐蚀问题，且副反应多，工艺复杂。塔釜残留大量的bdo、thf等焦油，每天需定期排放，造成物料浪费，原子经济性差。
3、此外，thf实际应用对水分含量要求苛刻，市场上对无水需求量大，品质要求高。thf分离除水工艺目前均采用三塔精馏，但由于thf和水会产生共沸，低、高压精馏能耗高。部分研究机构提出采用渗透汽化膜脱水，但由于物料多次汽化、液化增加了分离过程中蒸汽和冷却水负荷，能耗高。且膜运行温度高、负荷过大、寿命短，使得生产成本高。
4、针对硫酸法腐蚀、副产物多的问题，su1158562a1公开报道了一种在320℃、常压条件下，以γ-氧化铝或含氯的γ-氧化铝为催化剂的制备四氢呋喃的方法。当1,4-丁二醇的转化率为100％，处理量增加时，转化率和选择性均降低至95％以下，表明氧化铝处理通量有限。cn211394335u公开了一种反应蒸馏的方式，催化剂在塔釜，通过气体搅拌代替机械搅拌，可以缓解催化剂破碎的问题，同时通过两级纳滤分离器提高thf的纯度，但该工艺难以避免催化剂粉碎的问题，且工艺塔顶蒸汽冷凝后再纳滤，thf和水经
5、针对thf与水的分离，本领域公知，在常压下thf与水会形成共沸物，共沸物组成约为95wtthf和5wt％水；在0.6mpag条件下，共沸物组成约为89wt％thf和11wt％水。利用该特性，目前广泛采用低压塔、高压塔以及精制塔三塔精馏工艺来分离thf和水。首先进入低压塔，并在该塔顶部采出低含水的thf物流，该物流随后进入高压塔，由于高压塔内压力增大，及thf与水共沸物的前述特性，高压塔塔顶采出物流中的水含量增加，而从高压塔塔釜采出的物流中，水含量则变得更低，因此，高压塔塔釜物流进入精制塔进一步精制，最终得到高纯度的thf；而高压塔塔顶采出的水含量增加的thf物流则重新循环回低压塔的进料口。该过程中，有大量的四氢呋喃水溶液在低压塔和高压塔之间持续循环，导致低压塔和高压塔持续高负荷运行，进而消耗大量的加热用蒸汽和冷却用水。
6、cn114031580a提出一种低能耗四氢呋喃的精制装置及精制方法，通过将沸石膜脱水与三塔精馏有机结合，采用渗透汽化膜分离工艺，可以显著降低部分能耗。但由于thf和水仍需要汽化后以气相形式才能分离，依然能耗高。cn115554721a提出一种塔膜一体化脱水的四氢呋喃精制装置及精制方法，将含水四氢呋喃料液经预热升温后送入第一精馏塔，第一精馏塔塔顶可气相采出直接进膜脱水装置；膜脱水后的四氢呋喃可气相采出，并在第二精馏塔塔底再沸器冷凝；第二精馏塔塔顶可气相采出，并在第三精馏塔塔底再沸器冷凝。该工艺采用渗透汽化膜脱水结合三塔工艺，设备投资大，分离压力高，高温热敏性物质thf会发生副反应造成物料损失，且物料依然需要汽化。cn106543112a提出采用膜分离耦合变压精馏的工艺，降低四氢呋喃的循环量，但工艺依然需要经过反应器、常压精馏塔、高压精馏塔等流程，且存在脱水反应过程bdo转化不彻底，重油排放量大的问题。
7、因此，急需一种反应高效、原子利用率，分离除水效率高、成本低的bdo制备四氢呋喃的生产技术，有利于实现绿色、低能耗生产四氢呋喃。
技术实现思路
1、本专利技术的目的提供一种1,4-丁二醇制备四氢呋喃的系统及方法。
2、本专利技术结合固定床固体酸环化反应、液相膜分离及萃取精馏或者常压精馏工艺，经过核算，液相膜分离出口水含量降低至0.5～1％左右，膜投资和能耗最低。
3、为了实现以上目的，本专利技术采用以下技术方案：
4、本专利技术一方面提供一种1,4-丁二醇(bdo)制备四氢呋喃的系统，该系统包括依次设置的：
5、固定床反应器：其催化剂床层装填有固体酸催化剂，底部进料口用以进料1,4-丁二醇(bdo)进行环化脱水反应生成四氢呋喃(bdo单程转化率为50％～99.5％)，塔顶出料口设置有背压阀以控制固定床反应器内压力以使反应器内所有物料为液相；
6、液相膜脱水组件：其进料口与所述固定床反应器的顶部出料口连接，渗余侧出料口得到低于1％水含量的thf物料；
7、bdo回收塔：所述液相膜脱水组件的渗余侧出料口与所述bdo回收塔的塔底进料口连接；所述bdo回收塔使用1,4-丁二醇从塔上部进入，以进行萃取精馏脱除物料中的残余水份，塔顶出料口得到脱水合格(水含量低于100ppm)的thf物流，塔釜得到的bdo物料回收循环回所述固定床反应器继续反应；
8、加氢反应器：其底部进料口与所述bdo回收塔的塔顶出料口连接，物料中的不饱和物(二氢呋喃等)进行加氢反应，顶部出料口得到不饱和物(二氢呋喃)含量2ppm以下的thf物料；
9、脱重塔：其塔底进料口与所述加氢反应器的顶部出料口连接，塔顶出料口得到聚合级thf产品(纯度大于99.9％、水含量低于100ppm、二氢呋喃低于2ppm)，塔釜外排少量废油。
10、根据本专利技术的系统，优选地，所述固定床反应器为径向固定床反应器，其内催化剂床层与反应器同轴圆环式装填，且在轴向中间位置设置有液体分布器。
11、传统固定床反应器均为堆床反应，反应原料从下部进入反应器，上部出料；或者上进下出。反应器入口树脂层受液相冲击、原料冲击较大，催化剂容易粉化，导致床层压降较大或者堵塞，特别是本专利技术中使用的催化剂颗粒直径小于0.2～1mm，更易堵塞床层。因此，本专利技术的固定床反应器经特殊设计，物料分布更均匀。bdo原料从圆环式装填的反应器下部进入中间层液体分布器，在分布器作用下，bdo原料均匀径向(横向)穿过催化剂床层进行反应，随后在反应器上部汇集，经过背压阀背压后以液相排出反应器。该反应器可以极大降低床层压降，保证bdo环化生成thf的反应效果最佳。
12、根据本专利技术得到系统，优选地，所述固定床反应器内的设置温度为80～140℃。
13、根据本专利技术得到系统，优选地，所述固体酸催化剂为强酸性阳离子交换树脂催化剂。
14、在以上方案中，bdo回收塔采用系统自带的原料bdo作为萃取剂，在bdo回收的同时，通过加入少量无水bdo萃取精馏的方式，将液相膜脱水后thf中残留的低于1％水进一步脱除，将产品水含量降低至100ppm以下，无需新增一个分离塔来分离残余的低于1％水，减少了设备投资；且与传统萃取精馏工艺相比，未增加新萃取剂，避免萃取剂的分离回收。
15、在本专利技术的另一具体实施方案中，所述bdo回收塔取消塔上部的1,4-丁二醇(bdo)进料，所述系统在所述bdo回收本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种1,4-丁二醇制备四氢呋喃的系统，其中，该系统包括依次设置的：
2.根据权利要求1所述1,4-丁二醇制备四氢呋喃的系统，其中，所述固定床反应器为径向固定床反应器，其内催化剂床层与反应器同轴圆环式装填，且在轴向中间位置设置有液体分布器。
3.根据权利要求2所述1,4-丁二醇制备四氢呋喃的系统，其中，所述固定床反应器内的设置温度为80～140℃。
4.根据权利要求1所述1,4-丁二醇制备四氢呋喃的系统，其中，所述固体酸催化剂为强酸性阳离子交换树脂催化剂。
5.根据权利要求1所述1,4-丁二醇制备四氢呋喃的系统，其中，所述液相膜脱水组件中的膜采用CHA分离膜或NaA型分子筛膜。
6.根据权利要求1-5任一项所述1,4-丁二醇制备四氢呋喃的系统，其中，所述BDO回收塔取消塔上部的1,4-丁二醇进料，且所述系统在所述BDO回收塔之后，所述加氢反应器之前，设置有常压脱水塔；
7.根据权利要求6所述1,4-丁二醇制备四氢呋喃的系统，其中，所述常压脱水塔的设置温度为67～90℃。
8.根据权利要求6所述1
9.一种1,4-丁二醇制备四氢呋喃的方法，其中，该方法通过权利要求1-8任一项所述的系统完成，包括以下过程：
10.根据权利要求9所述的方法，其中，所述固定床反应器内的反应温度为80～140℃，压力为0.2～1MPaG。
11.根据权利要求9所述的方法，其中，所述固定床反应器的反应空速为0.5～4h-1。
12.根据权利要求9所述的方法，其中，所述液相膜脱水的温度40～120℃，压力为0～0.4MPaG。
13.根据权利要求9所述的方法，其中，所述液相膜脱水组件的进料水含量为5％～30％，出料水含量0.1％～1％；
14.根据权利要求9所述的方法，其中，所述加氢反应的催化剂为Cu基或者Ni基催化剂，反应温度为50～110℃，压力为0.5～1MPaG，反应空速0.5～4h-1。
15.根据权利要求9所述的方法，其中，所述脱重塔的回流比为0.5～5，操作压力为0～0.2MPaG，塔釜温度为67～100℃。
16.根据权利要求9-15任一项所述的方法，其中，所述方法中取消从所述BOD回收塔的塔上部进料1,4-丁二醇，并在BOD回收之后，将所述BDO回收塔的塔顶出料口得到的物料送至常压脱水塔进行常压脱水，以脱除残余水份；之后再进入后续加氢反应器和脱重塔。
17.根据权利要求16所述的方法，其中，所述常压脱水的温度为67～90℃。
18.根据权利要求16所述的方法，其中，所述方法中先进行所述BOD回收，再进行液相膜脱水。
...【技术特征摘要】
1.一种1,4-丁二醇制备四氢呋喃的系统，其中，该系统包括依次设置的：
2.根据权利要求1所述1,4-丁二醇制备四氢呋喃的系统，其中，所述固定床反应器为径向固定床反应器，其内催化剂床层与反应器同轴圆环式装填，且在轴向中间位置设置有液体分布器。
3.根据权利要求2所述1,4-丁二醇制备四氢呋喃的系统，其中，所述固定床反应器内的设置温度为80～140℃。
4.根据权利要求1所述1,4-丁二醇制备四氢呋喃的系统，其中，所述固体酸催化剂为强酸性阳离子交换树脂催化剂。
5.根据权利要求1所述1,4-丁二醇制备四氢呋喃的系统，其中，所述液相膜脱水组件中的膜采用cha分离膜或naa型分子筛膜。
6.根据权利要求1-5任一项所述1,4-丁二醇制备四氢呋喃的系统，其中，所述bdo回收塔取消塔上部的1,4-丁二醇进料，且所述系统在所述bdo回收塔之后，所述加氢反应器之前，设置有常压脱水塔；
7.根据权利要求6所述1,4-丁二醇制备四氢呋喃的系统，其中，所述常压脱水塔的设置温度为67～90℃。
8.根据权利要求6所述1,4-丁二醇制备四氢呋喃的系统，其中，所述bdo回收塔设置于所述液相膜脱水组件之前；
9.一种1,4-丁二醇制备四氢呋喃的方法，其中，该方法通过权利要求1-8任一项所述的系统完成，包括以下过程：
1...
【专利技术属性】
技术研发人员：冷炳文，张小明，邓兆敬，梁武洋，李克景，毕云飞，胡松，
申请(专利权)人：中化学科学技术研究有限公司，
类型：发明
国别省市：
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