本发明专利技术公开了一种顺酐催化加氢连续生产丁二酸酐联产丁二酸的工艺流程。全流程分为三个工序，包括反应、精馏和水解工序。采用两级加氢反应器进行反应，一级加氢反应器为氢气和反应液下进上出的固定床反应器，二级加氢反应器是氢气和反应液均上进下出的滴流床反应器。本发明专利技术采用外循环撤热方式，将反应热均匀移出，有效控制了整个反应器的平均操作温度，使整个主反应器内反应温度均衡。同时，一级加氢反应器采用顺酐溶液与氢气并流向上流动方式，实现了整个反应器反应温度均衡控制的同时，有效控制并降低局部热点温度，有效避免反应物聚合积碳或结焦的发生。
【技术实现步骤摘要】
顺酐加氢连续生产丁二酸酐联产丁二酸的工艺流程
本专利技术涉及丁二酸酐/ 丁二酸的生产工艺，具体属于一种大规模工业化以顺酐为原料连续生产丁二酸酐联产丁二酸的工艺流程。
技术介绍
丁二酸(Succinic acid)又称琥珀酸，可由丁二酸酐水解制得，是一种重要的合成中间体和食品调味剂，广泛应用于医药、农药、精细化工、醇酸树脂等领域。近年来，由于丁二酸在全生物降解塑料聚丁二酸丁二醇酯(PBS)和有机涂料等领域的应用，使其需求量大增。预计未来我国仅PBS产业就需丁二酸205万吨/年。丁二酸的生产方法主要有:生物发酵法、电解还原法和顺酐催化加氢法。顺酐催化加氢法具有收率高、产品质量好的优点，被认为是最具发展潜力的丁二酸生产方法，成为近年来国内外的研究热点。目前，比较成熟的顺酐加氢生产丁二酸酐工艺是以高压釜为反应器的间歇生产方式，其生产规模在百吨级。专利CN 92100554.7和CN 92103481.4公开了一种无溶剂条件下，采用雷尼镍催化剂对熔融状态的顺酐加氢制备丁二酸酐的方法。上述专利采用釜式反应器，将催化剂与顺酐以一定比例投料，加氢过程中保持釜内氢气压力恒定，反应结束时采用热过滤的方法分离催化剂及产品。采用该方法，丁二酸酐的最高产率可以达到90%和96%。与釜式反应器相比，固定床反应器具有以下优点:(I)返混小，反应物可与催化剂进行有效接触，有利于提高目的产物的选择性；(2)催化剂的机械损耗小；(3)结构简单；(4)生产连续化，适用于大规模生产。固定床反应器比釜式反应器更适用于大规模、连续化的丁二酸生产。专利US5952514和US5770744公开了一种以单管固定床反应器，顺酐加氢生产丁二酸酐的方法:在反应温度为60-180°C，压力380 bar (38MPa)下，顺酐转化率为99%，丁二酸酐选择性为98%。申请公开专利CN 101890323 A专利技术了顺酐加氢制丁二酸酐滴流床反应器，顺酐转化率为100%，丁二酸酐选择性为98%。值得关注的是，顺酐加氢合成丁二酸酐(AH=-128KJ/mol)是强放热反应，这就容易使反应过程中催化剂表面的加氢位点局部温度过高，引发有机物在催化剂表面聚合结焦，降低催化剂活性。同时，由于反应热的累积，易使催化剂床层温度急剧升高，发生飞温现象，使反应被迫终止。然而，上述所列的丁二酸酐加氢方法中并未涉及反应热的移出。专利US2245404(A)公开了一种采用内置换热管来移走顺酐加氢反应热，从而控制催化剂床层温升的方法。该方法适用于较小型反应装置的反应热移出，若反应装置增大，移热管不仅不能将反应热均匀移出，同时会影响反应器内反应液的分布，从而降低催化剂反应性能。ZL 201110235411.5通过在滴流床反应器的催化剂床层中间安装冷却器来控制加氢反应温度，进而高选择性地合成丁二酸酐，该方法可有效地控制催化剂床层温度，然而当原料溶液中顺酐浓度增大以提高单台反应器产能时，则容易在催化剂表面的加氢位点形成极高温度造成催化剂活性组分烧结或有机物聚合结焦。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种流程简单、运转稳定的顺酐催化加氢连续生产丁二酸酐联产丁二酸的工艺流程。本专利技术提供的顺酐加氢连续生产丁二酸酐联产丁二酸的工艺流程，包括如下步骤:I)、顺酐溶液与氢气并流从一级加氢反应器底部进入催化剂床层，与氢气反应后溢流至第一气液分离装置；第一气液分离装置分离出的一部分氢气与新鲜氢气混合重新进入一级加氢反应器进行循环利用，第一气液分离装置分离出的反应液经第一换热装置撤热后分流；其中，1/6~1/3的反应液经第二换热装置后与第一气液分离装置分离出的另一部分氢气并流从二级加氢反应器顶部进入催化剂床层，其余反应液与原料顺酐溶液混合后重新进入一级加氢反应装置；2)、二级加氢反应器流出的反应液经第二气液分离装置后进入精馏装置，分离得到轻组分、反应溶剂和丁二酸酐；收集轻组分，反应溶剂可重新用于顺酐溶液的配置，循环使用；3)、精馏分离得到的丁二酸酐进入水解反应装置与水反应得到产物丁二酸。所述步骤I)中顺酐溶液的溶剂为由二甲苯、戊烷、己烷、辛烷、环己烷、环己酮、甲苯环己酮、氯苯、二氯苯、乙醇、异丙醇、环氧丙烷、甲基丙酮、甲基异丁酮、乙二醇单甲醚、乙二醇单乙醚和乙二醇单丁醚中的两种或两种以上组成的有机溶剂的混合液。催化剂采用以Si02、Al2O3或SiO2-Al2O3为载体的负载型镍催化剂，具体见专利CN101502802。所述步骤I)中一级·加氢反应器的反应温度为60-200°C，优选60-180°C;氢气压力为 Ι-lOMPa，优选 l-9MPa。所述步骤2)中二级加氢反应装置的反应温度为35_180°C，优选60-140°C;氢气压力为 0.5_10MPa，优选 0.5-8MPa0所述步骤I)中第一气液分离装置流出的反应液分流出液体也可不进入二级加氢反应装置，而直接进入精馏装置。所述步骤3)中精馏装置的真空度为-1OKPa~_50KPa之间，优选-1OKPa~-30KPa ;塔底温度为160_200°C，优选180_200°C;塔顶温度为100_140°C，优选120-140 °C。所述步骤3)中丁二酸酐与水的摩尔比为1:1~10，优选1:1~5 ;反应温度为35-100°C，优选 40-80°C。与现有技术相比，本专利技术所具有的优点:1.采用外循环撤热方式，将反应热均匀移出，有效控制了整个反应器的平均操作温度，使整个主反应器内反应温度均衡。2.一级加氢反应器采用顺酐溶液与氢气并流向上流动方式，实现了整个反应器反应温度均衡控制的同时，有效控制并降低局部热点温度，有效避免反应物聚合积碳或结焦的发生，提升整个反应器的反应效果。3.操作弹性大【附图说明】:图1本专利技术顺酐加氢连续生产丁二酸酐联产丁二酸的一种工艺流程图图2本专利技术顺酐加氢连续生产丁二酸酐联产丁二酸的另一种工艺流程图【具体实施方式】 以下结合附图和实施例对专利技术作进一步详细说明，但这些实例并不限制本专利技术的保护范围。图1为本专利技术顺酐加氢连续生产丁二酸酐联产丁二酸的一种工艺流程图，图中:1-一级加氢反应器，2-第一气液分离装置，3-第一热交换装置，4-第二热交换装置，5-二级加氢反应器，6-第二气液分离装置，7-精馏装置，8-水解反应装置。实施例1-4是根据图1所示工艺流程图联产丁二酸的实施例:实施例1I)、浓度为0.08g/mL的顺酐溶液(溶剂为二甲苯和环己烷的混合液)由换热装置预热后经进料计量装置与氢气并流从一级加氢反应器I底部进入催化剂床层，一级加氢反应器内催化剂为以Al2O3为载体的负载型镍基催化剂，顺酐溶液空速为4.2h'氢压为4MPa，反应温度90°C，顺酐溶液与氢气反应后溢流至第一气液分离装置2 ;第一气液分离装置2分离出的一部分氢气与新鲜氢气混合重新进入一级加氢反应器I进行循环利用，第一气液分离装置2分离出的反应液经第一换热装置3撤热后分流；其中，1/3的反应液经第二换热装置4后与第一气液分离装置2分离出的另一部分氢气并流从二级加氢反应器5顶部进入催化剂床层，二级加氢反应器内催化剂为以SiO2为载体的负载型镍基催化剂，液体空速1.4h'氢压为IMPa，反应温度60°C，第一气液分离装置2分离出的其余反应液与原料顺酐溶液混合后重新进本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种顺酐加氢连续生产丁二酸酐联产丁二酸的工艺流程，其特征在于，包括如下步骤：1）、顺酐溶液与氢气并流从一级加氢反应器(1)底部进入催化剂床层，与氢气反应后溢流至第一气液分离装置(2)；第一气液分离装置(2)分离出的一部分氢气与新鲜氢气混合重新进入一级加氢反应器(1)进行循环利用，第一气液分离装置(2)分离出的反应液经第一换热装置(3)撤热后分流；其中，1/6～1/3的反应液经第二换热装置(4)后与第一气液分离装置(2)分离出的另一部分氢气并流从二级加氢反应器(5)顶部进入催化剂床层，其余反应液与原料顺酐溶液混合后重新进入一级加氢反应装置(1)；2）、二级加氢反应器(5)流出的反应液经第二气液分离装置(6)后进入精馏装置(7)，分离得到轻组分、反应溶剂和丁二酸酐；收集轻组分，反应溶剂可重新用于顺酐溶液的配置，循环使用；3）、精馏分离得到的丁二酸酐进入水解反应装置(8)与水反应得到产物丁二酸。所述步骤1）中顺酐溶液的溶剂为由二甲苯、戊烷、己烷、辛烷、环己烷、环己酮、甲苯环己酮、氯苯、二氯苯、乙醇、异丙醇、环氧丙烷、甲基丙酮、甲基异丁酮、乙二醇单甲醚、乙二醇单乙醚和乙二醇单丁醚中的两种或两种以上组成的有机溶剂的混合液。...
【技术特征摘要】
1.一种顺酐加氢连续生产丁二酸酐联产丁二酸的工艺流程，其特征在于，包括如下步骤: 1)、顺酐溶液与氢气并流从一级加氢反应器(I)底部进入催化剂床层，与氢气反应后溢流至第一气液分离装置(2);第一气液分离装置(2)分离出的一部分氢气与新鲜氢气混合重新进入一级加氢反应器(I)进行循环利用，第一气液分离装置(2)分离出的反应液经第一换热装置(3)撤热后分流；其中，1/6~1/3的反应液经第二换热装置(4)后与第一气液分离装置(2)分离出的另一部分氢气并流从二级加氢反应器(5)顶部进入催化剂床层，其余反应液与原料顺酐溶液混合后重新进入一级加氢反应装置(I); 2)、二级加氢反应器(5)流出的反应液经第二气液分离装置(6)后进入精馏装置(7)，分离得到轻组分、反应溶剂和丁二酸酐；收集轻组分，反应溶剂可重新用于顺酐溶液的配置，循环使用； 3)、精馏分离得到的丁二酸酐进入水解反应装置(8)与水反应得到产物丁二酸。 所述步骤I)中顺酐溶液的溶剂为由二甲苯、戊烷、己烷、辛烷、环己烷、环己酮、甲苯环己酮、氯苯、二氯苯、乙醇、异丙醇、环氧丙烷、甲基丙酮、甲基异丁酮、乙二醇单甲醚、乙二醇单乙醚和乙二醇单丁醚中的两种或两种以上组成的有机溶剂的混合液。2.如权利要求1所述的一种顺酐加氢连续生产丁二酸酐联产丁二酸的工艺流程，其特征在于，所述步骤I)中第一气液分离装置(2)分离出的反应液经第一换热装置(3)撤热后分流的1/6~1/3的反应液直接进入精馏装置(7)。3.如权利要求1或2所述的一种顺酐加氢连续生产丁二酸酐联产丁二酸的工艺...
【专利技术属性】
技术研发人员：赵永祥，张因，孙自瑾，骆彩萍，张鸿喜，刘海龙，赵丽丽，李海涛，
申请(专利权)人：山西大学，
类型：发明
国别省市：
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