一种固定床加氢精制己内酰胺的装置的制作方法

本发明属于化工技术领域，涉及一种己内酰胺加氢精制装置，更具体的说是一种固定床加氢精制己内酰胺装置。

背景技术：

己内酰胺是尼龙-6合成纤维和尼龙-6工程塑料的中间体，与涤纶、晴纶在我国并称为三大合成纤维，在工业、民用、军事等方面得到了广泛的应用。

己内酰胺生产工艺流程长、生产技术较复杂，所用原料有苯、苯酚和甲苯等；目前，工业化生产工艺路线主要有两类：第一类路线是以环己酮为中间产物，再合成为环己酮肟，环己酮肟然后经Bechmann重排合成粗己内酰胺，这是迄今最重要的制造方法，占己内酰胺总产能的90%以上；主要生产方法包括拉西法（Rasching）、硫酸羟胺（HSO）法、一氧化氮还原法（NO）、羟胺法（HPO）及胺肟化法（HAO）；第二类路线避开环己酮的生产环节，涉及其他中间体或其他工艺步骤，如采用甲苯路线工艺、环己烷光亚硝化技术等。

因原材料与工艺路线的不同，粗己内酰胺所含杂质的种类和量也有差别，除含有己内酰胺外，还含有大量水、少量硫酸铵以及其他的有机与无机杂质，其中常见的有机杂质有挥发性碱、盐类、苯胺、醋酸铵、苯酚、烷基胺类、硝基苯、异晴基苯、环己酮、环己酮肟、氨基己酸及其他酰胺类杂质。

以上杂质，大部分能通过萃取、汽提、离子交换、蒸发、精馏方法而脱除；但其中一些化学性质与己内酰胺相似、沸点与己内酰胺相近的杂质，如胺类、酰胺类、羧酸及酯、苯酚等，能参与尼龙-6单体的聚合反应, 与分子链中的酰胺基、羧基或胺基和羰基结合, 封闭端基, 终止链增长，但很难通过上述方法脱除。

目前，除去此类杂质的方法有两种：一种是用高锰酸钾氧化法，即将一定量的高锰酸钾加入粗己内酰胺中进行氧化处理，己内酰胺水溶液依次脱水，脱除低沸物和高沸物后，加入烧碱，再送入成品精制塔，获得己内酰胺成品溶液，但是此法很难控制；另一种是加氢精制法，即用氢气将含有微量不饱和杂质的含水己内酞胺进行加氢精制，再通过蒸馏的方法将其分离。

加氢精制己内酰胺是生产己内酰胺的重要步骤之一，工业上己内酰胺加氢精制的方法有以下几种：

(1)连续搅拌釜式反应器，所用的催化剂为骨架镍（又名雷尼镍，英文名Raney Ni）催化剂，反应后的物料与催化剂一起分离过滤，该法存在工艺复杂与分离困难，且催化剂利用率低、消耗量大，设备费用高；

(2)磁稳定床工艺，CN1272491A公开的方法是己内酰胺水溶液在含镍的加氢催化剂存在下与氢气接触进行加氢反应，反应是以气—液—固三相在磁稳定床中进行的；CN1331074A公开的方法是己内酰胺水溶液与氢气先在混合器中混合，然后再使含溶解氢的己内酰胺水溶液与含镍加氢催化剂接触进行加氢精制，反应是以液-固两相在磁稳定床中进行；CN1552698A公开的方法是己内酰胺水溶液与氢气先在搅拌釜反应器中先与催化剂进行气—液—固三相反应，并使氢气溶解在己内酰胺水溶液中，然后己内酰胺水溶液再和催化剂一起进入磁稳定床中进行液-固反应；该方法是目前较为先进的方法。

上述两种加氢工艺采用的反应器型式为浆态反应器，存在催化剂易流失、均需回收与再利用催化剂和操作复杂的缺点。

EP411455A公开的方法是：采用气—液—固三相固定床工艺体系，在催化剂存在下，己内酰胺水溶液与氢气一起从底部向上通过装有催化剂的固定床；EP635487A公开的方法是：氢气与己内酰胺水溶液先在搅拌釜反应器接触而溶解，然后再将含有溶解氢的己内酰胺水溶液在固定床中进行液—固加氢反应，该加氢工艺流程简单，但是传质效果差，从而加氢反应进行不彻底。

技术实现要素：

本实用新型的目的是针对现有技术的不足，开发一种固定床加氢精制己内酰胺的装置。

本实用新型的技术方案是：一种固定床加氢精制己内酰胺装置，主要由进料加热器、混合器、固定床加氢反应器、出料缓冲罐、加氢出料泵组成，其特征在于：含杂质的粗己内酰胺水溶液通过管道进入进料加热器、进料加热器与管道混合器进口相连，管道混合器出口与加氢溶解搅拌釜相连、加氢溶解搅拌釜与固定床加氢反应器相连，固定床加氢反应器与出料缓冲罐相连，出料缓冲罐与加氢出料泵连接，所述的各设备之间的连接是通过管道连接。

所述的混合器是管道混合器、加氢溶解搅拌釜或塔式混合器。

所述的混合器由管道混合器、加氢溶解搅拌釜组成。

所述的管道混合器具有粗己内酰胺水溶液和氢气进口。

所述的加氢溶解搅拌釜还有氢气进料管、放空管、安全阀以及相应的仪表设施。

原料氢气可以分别进入管道混合器和加氢溶解搅拌釜。

所述的固定床加氢反应器顶部设置液体分布器；在反应器顶部设有氢气进料管，反应段下部设有尾氢排放管，底部为物料出口管。

所述的加氢溶解搅拌器物料通过压力自流到固定床加氢反应器。

所述的固定床加氢反应器顶部设置液体分布器；在反应器顶部设有氢气排放管，反应段下部设有氢气进料管，底部为物料出口管。

所述的固定床加氢反应器可以是两台并联顺流或逆流连接。

所述的固定床加氢反应器可以是两串联顺流连接。

固定床加氢精制己内酰胺装置在己内酰胺精制中的应用：

含杂质的粗己内酰胺水溶液经进料加热器加热后与第一股氢气在管道混合器混合后，进入加氢搅拌釜中混合，使氢在己内酰胺水溶液中的饱和程度达到30~100%；然后在一种负载型镍或者钯固定床加氢催化剂任一种存在下，将含溶解氢的粗己内酰胺水溶液与第二股氢气在固定床反应器中进行充分的气-液-固加氢反应；粗己内酰胺水溶液质量浓度为10%~95%；加氢反应温度范围为40~150℃，压力为0.1~3.0MPa，己内酰胺溶液的空速为1~50h^-1。

所述的粗己内酰胺水溶液质量浓度为10%~95%，优选为10%~40%。

所述的第一股氢气与己内酰胺的摩尔比为0.001~50，优选为0.1~10，所说的第二股氢气与己内酰胺的摩尔比为0.001~50，优选为0.1~10。

所述的加氢催化剂是目前工业上使用的负载型镍或者钯固定床加氢催化剂中任一种，粒径均为0.05~100mm，优选0.5~10mm。

所述的方法中，反应温度为40~150℃，优选70~120℃，反应压力为0.1~3.0 MPa，优选0.5~1.0 MPa，空速为1~50h^-1，优选2~10h^-1。

本实用新型在应用中对所用的固定床反应器的形状没有特别的限制，优选为滴流床反应器；固定床的使用方式无特别限制，可以并联也可以串联，可以单台使用也可以一开一备，并且气液流向无特别要求，可以气液并流向下、向上或者液体向下，气相逆流向上，优选气液并流向下。该方法在保证加氢效果的能力下，流程连续且更简便，操作更方便，催化剂消耗更低。

附图说明

图1：两台固定床并联顺流工艺装置；

图2：两台固定床并联逆流工艺装置；

图3：两台固定床串联顺流工艺装置；

图4：单台固定床顺流工艺装置；

图5：塔式混合器固定床工艺装置。

图中：1-第一股氢气管道；2-粗己内酰胺水溶液管道；3-初步混合氢气粗己内酰胺水溶液管道；4-溶氢后粗己内酰胺水溶液管道；5-第二股氢气管道；6-尾氢管道；7-反应后的己内酰胺水溶液管道；8-缓冲罐出料管道；9-加氢出料泵出料管道；11-进料加热器；12-管道混合器；13-加氢溶解搅拌釜；14-固定床加氢反应器；14-1-第一固定床加氢反应器；14-2第二固定床加氢反应器；15-出料缓冲罐；16-加氢出料泵；17-塔式混合器。

具体实施方式

下面通过实施例对本实用新型具体使用过程中的方法作进一步的说明。

实施例1

40吨/小时的含杂质的粗己内酰胺水溶液（质量浓度为30%，PM值为30s）与第一股氢气流在管道混合器混合后，进入加氢溶解搅拌釜充分混合后与第二股氢气并联进入反应器，氢气和液体由反应器上部流入反应器，如图1；固定床反应器顶部设置液体分布器；压力为0.9MPa(A)，空速为7h^-1，每股氢气与己内酰胺的摩尔比约为0.9；所用催化剂为镍基颗粒状加氢催化剂，粒径为2.5mm；溶解氢与杂质在催化剂表面进行充分的传质并反应，反应后的己内酰胺的PM值可以达1500s以上。

实施例2

40吨/小时的含杂质的粗己内酰胺水溶液（质量浓度为30%，PM值为30s）与第一股氢气流在管道混合器混合后，进入加氢溶解搅拌釜充分混合后与第二股氢气并联进入反应器；液体由反应器上部流入反应器，第二股氢气由下部进入反应器，如图2；固定床反应器顶部设置液体分布器；压力为0.8MPa，空速为5h^-1，每股氢气与己内酰胺的摩尔比约为0.7；所用催化剂为镍基颗粒催化剂；氢气在催化剂作用下与杂质进行充分的传质并反应，反应后的己内酰胺水溶液自反应器底部流出，反应后的己内酰胺溶液的PM值可以达1500s以上。

实施例3

40吨/小时的含杂质的粗己内酰胺水溶液（质量浓度为30%，PM值为30s）与第一股氢气流在管道混合器混合后，进入加氢溶解搅拌釜充分混合后进入第一反应器；第二股氢气并流进入反应器，从第一反应釜出来的料液再与氢气并流进入第二反应釜，如图3；固定床反应器顶部设置液体分布器；压力为0.8MPa，空速为6h^-1，每股氢气与原料的摩尔比约为0.86；所用催化剂为镍基颗粒催化剂；氢气在催化剂作用下与杂质进行充分的传质并反应，反应后的己内酰胺水溶液自反应器底部流出，反应后的己内酰胺溶液的PM值可以达1500s以上。

实施例4

40吨/小时的含杂质的粗己内酰胺水溶液（质量浓度为30%，PM值为30s）与第一股氢气流在管道混合器混合后，进入加氢溶解搅拌釜充分混合后与第二股氢气并流进入反应器，如图4；固定床反应器顶部设置液体分布器；压力为1.0MPa，空速为5h^-1，每股氢气与原料的摩尔比约为0.9；所用催化剂为镍基颗粒催化剂；氢气在催化剂作用下与杂质进行充分的传质并反应，反应后的己内酰胺水溶液自反应器底部流出，反应后的己内酰胺溶液的PM值可以达1500s以上。

实施例5

40吨/小时的含杂质的粗己内酰胺水溶液（质量浓度为30%，PM值为30s）进入塔式混合器上部，在塔内与下部进入的氢气混合，如图5；混合液从塔的底部出料进入进入反应器，塔顶部的排出氢气也进入反应器；固定床反应器顶部设置液体分布器；压力为1.0MPa，空速为5h^-1，氢气与原料的摩尔比约为0.9；所用催化剂为镍基颗粒催化剂；氢气在催化剂作用下与杂质进行充分的传质并反应，反应后的己内酰胺水溶液自反应器底部流出，反应后的己内酰胺溶液的PM值可以达1800s以上。

实施例6

40吨/小时的含杂质的粗己内酰胺水溶液（质量浓度为30%，PM值为30s）与第一股氢气流进入加氢溶解搅拌釜充分混合后与第二股氢气并流进入反应器；固定床反应器顶部设置液体分布器；压力为1.0MPa，空速为5h^-1，每股氢气与原料的摩尔比约为0.9；所用催化剂为镍基颗粒催化剂；氢气在催化剂作用下与杂质进行充分的传质并反应，反应后的己内酰胺水溶液自反应器底部流出，反应后的己内酰胺溶液的PM值可以达1480s以上。