专利名称：增加洗油中萘及其衍生物含量的装置及其制备方法
技术领域：
本发明涉及洗油技术领域，是一种增加洗油中萘及其衍生物含量的装置及其制备方法。
背景技术：
洗油馏分是煤焦油蒸馏切取馏程是230°C至300°C的馏分，主要含有1_甲基萘、2-甲基萘、苊、芴等物质。由于洗油组分具有良好的稳定性和很好的溶解能力，目前主要用于从焦炉煤气中洗涤吸收煤气中的苯族烃及各种有机气体，或配制木材防腐油，只有极少数用来生产甲基萘、吲哚、联苯、苊、氧芴和芴等产品，因此，洗油的经济价值还没有充分发挥出来。随着精细化工的发展，萘及其衍生物等产品在精细化学品合成中的应用也越来越被重视，市场需求量不断增加，提取洗油中的萘及其衍生物将成为洗油提升经济价值的有效手段。目前国内外生产工业萘及甲基萘的主要方法有(1)重结晶法，该工艺简单，操作方便，但要求原料中的萘及甲基萘含量较高；(2)共沸精馏法，该工艺简单，基本没有污染，但收率较低；(3)化学精制法，此法虽能有较高的纯度及收率，但成本高、生产过程中会产生大量的废液。
发明内容
本发明提供了一种通过空穴反应器来增加洗油中萘及其衍生物含量的装置及其制备方法，克服了上述现有技术之不足，其能有效解决现有方法中要求原料中的萘及甲基萘含量较高、收率较低、成本高和生产过程中会产生大量废液的问题。本发明的技术方案之一是通过以下措施来实现的一种通过空穴反应器来增加洗油中萘及其衍生物含量的装置，包括立式储罐、空穴反应器、泵、进口压力表、热电偶和冷凝器；在立式储罐的顶部分别固定安装有热电偶和与立式储罐的内腔相连通的冷凝器，热电偶的下端位于立式储罐的内腔下部，在立式储罐的外侧固定有夹套，在夹套的下部和上部分别有夹套进口和夹套出口，在立式储罐的顶部有进料口，在立式储罐的底部有出料口，立式储罐的出料口和泵的进料口通过第一管线固定安装在一起，泵的出料口和空穴反应器的进料口通过第二管线固定安装在一起，空穴反应器位于立式储罐的内腔中部，在第一管线上固定连接有出料管，在出料管上固定安装有阀门，在第二管线上固定安装有进口压力表。下面是对上述发明技术方案之一的进一步优化或/和改进
上述在夹套的下部固定安装有与立式储罐的内腔相通的采样管，采样管的外端位于夹套的外侧。上述在夹套的下部固定安装有连通管，连通管的内端位于空穴反应器的出口处，连通管的外端位于夹套的外侧，在连通管的外端固定安装有出口压力表。上述泵为齿轮泵。本发明的技术方案之二是通过以下措施来实现的一种增加洗油中萘及其衍生物含量的装置的制备方法，按下述步骤进行第一步，称取重量份数为O. I份至6份的催化剂加入到重量份数为3份至30份的水中，搅拌使催化剂完全溶解在水中得到催化剂水溶液，将催化剂水溶液加入到重量份数为70份至97份的洗油中，通过均质机使催化剂水溶液和洗油混合在一起后得到反应原料，将反应原料从立式储罐的进料口加入到立式储罐中，使反应原料的液位高于空穴反应器的出料口 ；第二步，启泵使反应原料通过第一管线和第二管线在空穴反应器中循环，反应原料在空穴反应器中发生化学和物理变化后温度上升到50°C至80°C，然后通过冷阱装置往夹套中通入冷却温度为-30°C至30°C的冷却介质对立式储罐中的物料进行冷却，使立式储罐中的物料温度控制在30°C至100°C、控制空穴反应器入口处的压力为O. 3MPa至2. 6 MPa下反应5 min至60min后，反应产物通过出料管排出后做气质分析确定萘和甲基萘相对于反应原料中的增加量。下面是对上述发明技术方案之二的进一步优化或/和改进
上述催化剂为硫酸亚铁、钥酸铵和硫酸镍中的一种或一种以上混合物。
上述冷却介质为盐水或乙二醇。本发明通过空穴反应器、立式储罐和泵的配合使用，提高了洗油中工业萘及其衍生物的含量，具有节能、无污染、成本低和洗油多次循环利用的特点，提高了洗油的资源利用率，具有良好的工业化前景。
附图I为实施例I的主视结构示意图。附图2为立式储罐的透视结构示意图。附图中的编码分别为1为立式储罐，2为空穴反应器，3为泵，4为进口压力表，5为热电偶，6为冷凝器，7为夹套，8为夹套进口，9为夹套出口，10为进料口，11为第一管线，12为第二管线，13为出料管，14为阀门，15为采样管，16为连通管，17为出口压力表。
具体实施例方式在本发明中，为了便于描述，各部件的相对位置关系的描述均是根据说明书附图I的布图方式来进行描述的，如前、后、上、下、左、右等的位置关系是依据说明书附图的布图方向来确定的。实施例1，如图1、2所示，该通过空穴反应器来增加洗油中萘及其衍生物含量的装置，包括立式储罐I、空穴反应器2、泵3、进口压力表4、热电偶5和冷凝器6 ;在立式储罐I的顶部分别固定安装有热电偶5和与立式储罐I的内腔相连通的冷凝器6，热电偶5的下端位于立式储罐I的内腔下部，在立式储罐I的外侧固定有夹套7，在夹套7的下部和上部分别有夹套进口 8和夹套出口 9，在立式储罐I的顶部有进料口 10，在立式储罐I的底部有出料口，立式储罐I的出料口和泵3的进料口通过第一管线11固定安装在一起，泵3的出料口和空穴反应器2的进料口通过第二管线12固定安装在一起，空穴反应器2位于立式储罐I的内腔中部，在第一管线11上固定连接有出料管13，在出料管13上固定安装有阀门14，在第二管线12上固定安装有进口压力表4。进口压力表4的精度为O. 2。冷凝器6便于将在反应过程中产生的少量气体冷凝成液体后流回立式储罐I中。空穴反应器2为公知公用的现有设备，例如采用专利号为US4，511，254的美国专利文献中公开的空穴反应器。空穴反应器的工作原理为液体进入空穴反应器的过程中，因流道变化引起压力场发生变化，当内部压力降低至液体的饱和蒸汽压时，会引起液体汽化，相对于器内的负压区，液相即为高压区，含有气泡的液体进入高压区后气体急剧凝聚，气泡瞬时溃灭消失，产生局部真空，周围的液体高速涌向气泡中心，伴随着强烈的冲击波和高速度的微射流，使液相物质的C-C键、C-H键等发生断裂，实现了在一般条件下难以或不可能实现的一些物理、化学过程。可根据实际需要，对实施例I作进一步优化或/和改进
如图I所示，在夹套7的下部固定安装有与立式储罐I的内腔相通的采样管15，采样管15的外端位于夹套7的外侧。这样，采样管15便于在反应过程中从立式储罐I中取样，来做气质分析确定不同时段反应产物中的萘和甲基萘相对于反应原料中的增加量。如图1、2所示，在夹套7的下部固定安装有连通管16，连通管16的内端位于空穴反应器2的出口处，连通管16的外端位于夹套7的外侧，在连通管16的外端固定安装有出口压力表17。这样，出口压力表17便于测空穴反应器2出口处的压力。出口压力表17的精度为O. 2。 根据需要，泵3为齿轮泵。实施例2，该增加洗油中萘及其衍生物含量的装置的制备方法，按下述步骤进行第一步，称取重量份数为O. I份至2份的硫酸亚铁、O. I份至2份的硫酸镍和O. I份至2份的钥酸铵加入到重量份数为3份至30份的水中，搅拌使硫酸亚铁、硫酸镍和钥酸铵完全溶解在水中得到催化剂水溶液，将催化剂水溶液加入到重量份数为70份至97份的洗油中，通过均质机使催化剂水溶液和洗油混合在一起后得到反应原料，将反应原料从立式储罐I的进料口 10加入到立式储罐I中，使反应原料的液位高于空穴反应器2的出料口 ；第二步，启泵3使反应原料通过第一管线11和第二管线12在空穴反应器2中循环，反应原料在空穴反应器2中发生化学和物理变化后温度上升到50°C至80°C，然后通过冷阱装置往夹套7中通入冷却温度为-30°C至30°C的冷却介质对立式储罐I中的物料进行冷却,立式储罐I中的物料温度冷却在30°C至100°C并控制空穴反应器2的入料口处的压力为O. 3MPa至2. 6MPa下反应5 min至60min后，得到反应产物。实施例3，该增加洗油中萘及其衍生物含量的装置的制备方法，按下述步骤进行第一步，称取重量份数为O. I份或2份的硫酸亚铁、O. I份或2份的硫酸镍和O. I份或2份的钥酸铵加入到重量份数为3份或30份的水中，搅拌使硫酸亚铁、硫酸镍和钥酸铵完全溶解在水中得到催化剂水溶液，将催化剂水溶液加入到重量份数为70份或97份的洗油中，通过均质机使催化剂水溶液和洗油混合在一起后得到反应原料，将反应原料从立式储罐I的进料口 10加入到立式储罐I中，使反应原料的液位高于空穴反应器2的出料口 ；第二步，启泵3使反应原料通过第一管线11和第二管线12在空穴反应器2中循环，反应原料在空穴反应器2中发生化学和物理变化后温度上升到50°C或80°C，然后通过冷阱装置往夹套7中通入冷却温度为-30°C至30°C的冷却介质对立式储罐I中的物料进行冷却,立式储罐I中的物料温度冷却在30°C或100°C并控制空穴反应器2的入料口处的压力为O. 3MPa或2. 6MPa下反应5 min或60min后，得到反应产物。实施例4，该增加洗油中萘及其衍生物含量的装置的制备方法，按下述步骤进行第一步，称取重量份数为O. 5份的硫酸亚铁加入到重量份数为25份的水中，搅拌使硫酸亚铁完全溶解在水中得到催化剂水溶液，将催化剂水溶液加入到重量份数为75份的洗油中，通过均质机使催化剂水溶液和洗油混合在一起后得到反应原料，将反应原料从立式储罐I的进料口 10加入到立式储罐I中，使反应原料的液位高于空穴反应器2的出料口 ；第二步，启泵3使反应原料通过第一管线11和第二管线12在空穴反应器2中循环，反应原料在空穴反应器2中发生化学和物理变化后温度上升到50°C至80°C，然后通过冷阱装置往夹套7中通入冷却温度为-30°C至30°C的冷却介质对立式储罐I中的物料进行冷却，立式储罐I中的物料温度冷却在30°C至100 V并控制空穴反应器2的入料口处的压力为O. 3MPa至2. 6MPa下反应5 min至60min后，得到反应产物。实施例5，该增加洗油中萘及其衍生物含量的装置的制备方法，按下述步骤进行第一步，称取重量份数为I份的硫酸镍加入到重量份数为5份的水中，搅拌使硫酸镍完全溶解在水中得到催化剂水溶液，将催化剂水溶液加入到重量份数为95份的洗油中，通过均质机使催化剂水溶液和洗油混合在一起后得到反应原料，将反应原料从立式储罐I的进料口10加入到立式储罐I中，使反应原料的液位高于空穴反应器2的出料口 ；第二步，启泵3使反应原料通过第一管线11和第二管线12在空穴反应器中循环，反应原料在空穴反应器2中发生化学和物理变化后温度上升到50°C至80°C，然后通过冷阱装置往夹套7中通入冷却
温度为_30°C至30°C的冷却介质对立式储罐I中的物料进行冷却，立式储罐I中的物料温度冷却在60°C并控制空穴反应器2的入料口处的压力为O. 3MPa至2. 6 MPa下反应5 min至60min后，得到反应产物。实施例6，该增加洗油中萘及其衍生物含量的装置的制备方法，按下述步骤进行第一步，称取重量份数为O. 5份的钥酸铵加入到重量份数为5份的水中，搅拌使钥酸铵完全溶解在水中得到催化剂水溶液，将催化剂水溶液加入到重量份数为95份的洗油中，通过均质机使催化剂水溶液和洗油混合在一起后得到反应原料，将反应原料从立式储罐I的进料口 10加入到立式储罐I中，使反应原料的液位高于空穴反应器2的出料口 ；第二步，启泵3使反应原料通过第一管线11和第二管线12在空穴反应器2中循环，反应原料在空穴反应器2中发生化学和物理变化后温度上升到50°C至80°C，然后通过冷阱装置往夹套7中通入冷却温度为_30°C至30°C的冷却介质对立式储罐I中的物料进行冷却,立式储罐I中的物料温度冷却在70°C并控制空穴反应器2的入料口处的压力为O. 3MPa至2. 6 MPa下反应5min至60min后，得到反应产物。实施例7，该增加洗油中萘及其衍生物含量的装置的制备方法，按下述步骤进行第一步，称取重量份数为O. 5份的钥酸铵和重量份数为O. 5份的硫酸镍加入到重量份数为25份的水中，搅拌使钥酸铵和硫酸镍完全溶解在水中得到催化剂水溶液,将催化剂水溶液加入到重量份数为75份的洗油中，通过均质机使催化剂水溶液和洗油混合在一起后得到反应原料，将反应原料从立式储罐I的进料口 10加入到立式储罐I中，使反应原料的液位高于空穴反应器2的出料口 ；第二步，启泵3使反应原料通过第一管线11和第二管线12在空穴反应器2中循环，反应原料在空穴反应器2中发生化学和物理变化后温度上升到50°C至80°C，然后通过冷阱装置往夹套7中通入冷却温度为-30°C至30°C的冷却介质对立式储罐I中的物料进行冷却，立式储罐I中的物料温度冷却在70°C并控制空穴反应器2的入料口处的压力为O. 3MPa至2. 6 MPa下反应5 min至60min后，得到反应产物。在实施例2至实施例6中的冷却介质为盐水或乙二醇。在实施例2至实施例6中，反应完成后反应产物通过出料管13排出后做气质分析确定萘和甲基萘相对于反应原料中的增加量。
下面是实施例2至实施例6中反应完成后反应产物相对于反应原料中萘和甲基萘的增加量的平均值，如表I所示
表I
权利要求
1.一种通过空穴反应器来增加洗油中萘及其衍生物含量的装置，其特征在于包括立式储罐、空穴反应器、泵、进口压力表、热电偶和冷凝器；在立式储罐的顶部分别固定安装有热电偶和与立式储罐的内腔相连通的冷凝器，热电偶的下端位于立式储罐的内腔下部，在立式储罐的外侧固定有夹套，在夹套的下部和上部分别有夹套进口和夹套出口，在立式储罐的顶部有进料口，在立式储罐的底部有出料口，立式储罐的出料口和泵的进料口通过第一管线固定安装在一起，泵的出料口和空穴反应器的进料口通过第二管线固定安装在一起，空穴反应器位于立式储罐的内腔中部，在第一管线上固定连接有出料管，在出料管上固定安装有阀门，在第二管线上固定安装有进口压力表。
2.根据权利要求I所述的增加洗油中萘及其衍生物含量的装置，其特征在于夹套的下部固定安装有与立式储罐的内腔相通的采样管，采样管的外端位于夹套的外侧。
3.根据权利要求I或2所述的增加洗油中萘及其衍生物含量的装置，其特征在于夹套的下部固定安装有连通管，连通管的内端位于空穴反应器的出口处，连通管的外端位于夹套的外侧，在连通管的外端固定安装有出口压力表。
4.根据权利要求I或2所述的增加洗油中萘及其衍生物含量的装置，其特征在于泵为齿轮泵。
5.根据权利要求3所述的增加洗油中萘及其衍生物含量的装置，其特征在于泵为齿轮栗。
6.一种根据权利要求I或2或3或4或5所述的增加洗油中萘及其衍生物含量的装置的制备方法，其特征在于按下述步骤进行第一步，称取重量份数为O. I份至6份的催化剂加入到重量份数为3份至30份的水中，搅拌使催化剂完全溶解在水中得到催化剂水溶液，将催化剂水溶液加入到重量份数为70份至97份的洗油中，通过均质机使催化剂水溶液和洗油混合在一起后得到反应原料，将反应原料从立式储罐的进料口加入到立式储罐中，使反应原料的液位高于空穴反应器的出料口 ；第二步，启泵使反应原料通过第一管线和第二管线在空穴反应器中循环，反应原料在空穴反应器中发生化学和物理变化后温度上升到50°C至80°C，然后通过冷阱装置往夹套中通入冷却温度为-30°C至30°C的冷却介质对立式储罐中的物料进行冷却，立式储罐中的物料温度冷却在30°C至100°C并控制空穴反应器2的入料口处的压力为O. 3MPa至2. 6 MPa下反应5 min至60min后，得到反应产物。
7.根据权利要求6所述的增加洗油中萘及其衍生物含量的装置的制备方法，其特征在于催化剂为硫酸亚铁、钥酸铵和硫酸镍中的一种或一种以上混合物。
8.根据权利要求6所述的增加洗油中萘及其衍生物含量的装置的制备方法，其特征在于冷却介质为盐水或乙二醇。
9.根据权利要求7所述的增加洗油中萘及其衍生物含量的装置的制备方法，其特征在于冷却介质为盐水或乙二醇。
全文摘要
本发明涉及洗油技术领域，是一种增加洗油中萘及其衍生物含量的装置及其制备方法；该增加洗油中萘及其衍生物含量的装置包括立式储罐、空穴反应器、泵、进口压力表、热电偶和冷凝器；在立式储罐的顶部分别固定安装有热电偶和与立式储罐的内腔相连通的冷凝器，热电偶的下端位于立式储罐的内腔下部，在立式储罐的外侧固定有夹套，在夹套的下部和上部分别有夹套进口和夹套出口，在立式储罐的顶部有进料口。本发明通过空穴反应器、立式储罐和泵的配合使用，提高了洗油中工业萘及其衍生物的含量，具有节能、无污染、成本低和洗油多次循环利用的特点，提高了洗油的资源利用率，具有良好的工业化前景。
文档编号C10G53/02GK102876360SQ20121039470
公开日2013年1月16日 申请日期2012年10月17日 优先权日2012年10月17日
发明者马凤云, 辛少琳 申请人:新疆大学