專利名稱：一種苯加氫制環(huán)己烯催化劑連續(xù)評(píng)價(jià)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于催化劑領(lǐng)域，具體涉及一種苯加氫制環(huán)己烯催化劑連續(xù)評(píng)價(jià)裝置。
背景技術(shù)：
環(huán)己烯是一種重要的有機(jī)化工原料，廣泛應(yīng)用于醫(yī)藥、農(nóng)藥、染料、洗滌劑、飼料添加劑、聚酯和其他精細(xì)化學(xué)品的生產(chǎn)，環(huán)己烯可直接被氧化來(lái)制備環(huán)己酮和己二酸，縮短了己內(nèi)酰胺和己二酸的生產(chǎn)路線，具有很高的經(jīng)濟(jì)效益。傳統(tǒng)的環(huán)己烯生產(chǎn)方法有環(huán)己醇脫水、鹵代環(huán)己烷脫鹵化氫、環(huán)己烷脫氫等。由于使用了成本較高的環(huán)己醇、鹵代環(huán)己烷作為原料，用上述方法生產(chǎn)的環(huán)己烯一般用于L-賴氨酸、氧化環(huán)己烯等少數(shù)高附加值精細(xì)化工產(chǎn)品的生產(chǎn)。而苯來(lái)源豐富，價(jià)格低廉，因而苯加氫制環(huán)己烯是現(xiàn)代工業(yè)化生產(chǎn)首選。專利CN1030834C描述了工業(yè)苯加氫制環(huán)己烯過(guò)程，采用釕金屬催化劑，反應(yīng)體系為氣-液-液-固四相，氫氣、苯、水、催化劑在高壓反應(yīng)釜中通過(guò)高速攪拌形成均勻混合體系，反應(yīng)生成環(huán)己烯和少量的環(huán)己烷，再經(jīng)靜置分離出油相，催化劑保存在水相中，通過(guò)催化劑循環(huán)泵打回反應(yīng)釜再利用。專利CN102264471A描述了一種對(duì)催化劑進(jìn)行連續(xù)評(píng)價(jià)裝置，該催化劑評(píng)價(jià)裝置通過(guò)模擬工業(yè)苯加氫制環(huán)己烯裝置實(shí)現(xiàn)連續(xù)過(guò)程。反應(yīng)釜出料在油水分離罐分離出產(chǎn)品和帶催化劑的水相，帶催化劑水相通過(guò)泵進(jìn)行循環(huán)再用，油相經(jīng)過(guò)減壓冷卻收集，定時(shí)取樣分析產(chǎn)品成分，得到催化劑評(píng)價(jià)的苯的轉(zhuǎn)化率和環(huán)己烯選擇性與反應(yīng)時(shí)間的關(guān)系曲線圖。專利CN102139194A描述了一種實(shí)驗(yàn)室對(duì)催化劑評(píng)價(jià)裝置，該實(shí)用新型公開(kāi)了一種苯加氫制環(huán)己烯催化劑擬連續(xù)評(píng)價(jià)裝置，對(duì)反應(yīng)物進(jìn)料系統(tǒng)和反應(yīng)產(chǎn)物出料系統(tǒng)做了改進(jìn)，采用進(jìn)料緩沖罐對(duì)反應(yīng)釜加苯，采用減壓蒸餾分離催化劑和產(chǎn)品，使催化劑保留在反應(yīng)釜中，反應(yīng)釜設(shè)有取樣口，可進(jìn)行定時(shí)取出釜內(nèi)混合物，分離出產(chǎn)品進(jìn)行氣相色譜分析，實(shí)現(xiàn)對(duì)苯加氫制環(huán)己烯催化劑試樣的多次間歇反應(yīng)評(píng)價(jià)，獲得擬連續(xù)狀態(tài)下催化劑活性和壽命參數(shù)。上述苯加氫制環(huán)己烯催化劑評(píng)價(jià)方法，由于評(píng)價(jià)裝置本身的限制，在催化劑評(píng)價(jià)過(guò)程中存在一定的問(wèn)題。擬連續(xù)評(píng)價(jià)裝置評(píng)價(jià)時(shí)，催化劑隨取樣帶出反應(yīng)體系造成催化劑損失，另外，缺少油水分離器，對(duì)催化劑壽命評(píng)價(jià)困難；連續(xù)評(píng)價(jià)裝置評(píng)價(jià)時(shí)，催化劑循環(huán)需要特殊隔膜泵，造價(jià)高，容易出現(xiàn)隔膜泵損壞的問(wèn)題，不利于催化劑壽命評(píng)價(jià)。
實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型是一種工藝簡(jiǎn)單，能模擬工業(yè)過(guò)程，并對(duì)苯加氫制環(huán)己烯催化劑連續(xù)壽命評(píng)價(jià)的實(shí)驗(yàn)裝置，克服了現(xiàn)有苯加氫制環(huán)己烯催化劑評(píng)價(jià)裝置的缺點(diǎn)，真正實(shí)現(xiàn)了對(duì)催化劑壽命的連續(xù)評(píng)價(jià)。本實(shí)用新型技術(shù)方案:一種苯加氫制環(huán)己烯催化劑連續(xù)評(píng)價(jià)裝置(見(jiàn)附圖1)，主要包括反應(yīng)釜1、油水相分離罐2、產(chǎn)物冷卻器3、氣液分離罐4、回流U型管5、反應(yīng)釜回流插底管6、隔油擋板7，其特征在于反應(yīng)釜I通過(guò)管線與油水相分離罐2、產(chǎn)物冷卻器3、氣液分離罐4依次相連；油水相分離罐2底部出口高于反應(yīng)釜I出料口 0 30cm，形成液位高度差；反應(yīng)釜I出料口與油水相分離罐2頂部相連，油水相分離罐2底部出口通過(guò)回流U型管5和回流插底管6連接，防止氣體從回流管反串；油水相分離罐2安裝隔油擋板7，便于油水相的分離。氫氣和苯進(jìn)入反應(yīng)釜底部，通過(guò)連續(xù)流動(dòng)的氫氣推動(dòng)反應(yīng)釜物料進(jìn)入油水相分離罐分離，在油水相分離罐和反應(yīng)釜液位差的作用下，實(shí)現(xiàn)水相和催化劑的自然循環(huán)，氫氣和產(chǎn)品經(jīng)冷卻器和氣液分離罐后排至裝置外，實(shí)現(xiàn)了連續(xù)狀態(tài)下的催化劑活性和壽命的評(píng)價(jià)。本實(shí)用新型評(píng)價(jià)裝置反應(yīng)釜I與油水相分離罐2底部出口通過(guò)管道連接，并存在
高度差。本實(shí)用新型評(píng)價(jià)裝置油水相分離罐2底部出口采用回流U型管5與回流插底管6相連接。本實(shí)用新型評(píng)價(jià)裝置油水相分離罐2底部出口高于反應(yīng)釜I出料口 0 30cm。本實(shí)用新型評(píng)價(jià)裝置，為了實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度、壓力、液位、流量、攪拌速度顯示和控制，裝置中還可包括溫度、壓力、液位、流量、攪拌速度的測(cè)量傳感器以及相應(yīng)的顯示控制儀表和閥門。為了保證安全，反應(yīng)釜和油水相分離罐還可設(shè)置安全閥。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有如下優(yōu)點(diǎn):I)評(píng)價(jià)裝置工藝簡(jiǎn)單，操作方便，控制平穩(wěn)，能模擬苯加氫制環(huán)己烯工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程。2)通過(guò)催化劑自然循環(huán)，實(shí)現(xiàn)了苯加氫制環(huán)己烯催化劑活性和壽命連續(xù)評(píng)價(jià)。
圖1為本實(shí)用新型裝置的示意圖。圖2為苯加氫制環(huán)己烯催化劑連續(xù)評(píng)價(jià)苯的轉(zhuǎn)化率、環(huán)己烯選擇性與反應(yīng)時(shí)間的變化曲線。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例來(lái)具體說(shuō)明本實(shí)用新型，但附圖和實(shí)施例并不構(gòu)成對(duì)本實(shí)用新型的限制。利用氣相色譜分析儀分析樣品中的苯、環(huán)己烯、環(huán)己烷的摩爾濃度，通過(guò)下列公式計(jì)算出實(shí)施例中的苯的轉(zhuǎn)化率和環(huán)己烯的選擇性。公式1:苯的轉(zhuǎn)化率(％) = (I 一樣品中苯的摩爾濃度/原料中苯的摩爾濃度)X 100%公式2:環(huán)己烯選擇性(％)=(樣品中環(huán)己烯的摩爾濃度一原料中環(huán)己烯的摩爾濃度)/ (原料中苯的摩爾濃度一樣品中苯的摩爾濃度)X 100%。一種苯加氫制環(huán)己烯催化劑連續(xù)評(píng)價(jià)裝置(見(jiàn)附圖1)，其特征是反應(yīng)釜I通過(guò)管線與油水相分離罐2、產(chǎn)物冷卻器3、氣液分離罐4依次相連；油水相分離罐2底部出口高于反應(yīng)釜I出料口 0 30cm，形成液位高度差；反應(yīng)釜I出料口與油水相分離罐2頂部相連，油水相分離罐2底部出口通過(guò)回流U型管5和反應(yīng)釜回流插底管6連接，防止氣體從回流管反串；油水相分離罐2安裝隔油擋板7，便于油水相的分離。氫氣和苯進(jìn)入反應(yīng)釜底部，通過(guò)連續(xù)流動(dòng)的氫氣推動(dòng)反應(yīng)釜I物料進(jìn)入油水相分離罐2分離，在油水相分離罐2和反應(yīng)釜I液位差的作用下，實(shí)現(xiàn)水相和催化劑的自然循環(huán)，氫氣經(jīng)產(chǎn)物經(jīng)冷卻器3和氣液分離罐4后排至裝置外。本實(shí)用新型裝置在進(jìn)行催化劑連續(xù)評(píng)價(jià)時(shí)，氣液分離罐4頂部需要對(duì)氫氣連續(xù)放空，使反應(yīng)釜I出料口有連續(xù)流動(dòng)的氫氣推動(dòng)物料進(jìn)入油水相分離罐2，減少反應(yīng)釜I和油水相分離罐2氣相壓差，確保油水相分離罐2的水相能自然回流至反應(yīng)釜I。本實(shí)用新型裝置在進(jìn)行催化劑連續(xù)評(píng)價(jià)時(shí)，氣液分離罐4頂部氫氣放空量對(duì)油水相分離罐2油水界面高度有影響，通過(guò)油水相分離罐2界面計(jì)測(cè)量值要求來(lái)調(diào)整氫氣放空量。本實(shí)用新型評(píng)價(jià)裝置，為了實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度、壓力、液位、流量、攪拌速度顯示和控制，裝置中還可包括溫度、壓力、液位、流量、攪拌速度的測(cè)量傳感器以及相應(yīng)的顯示控制儀表和閥門。為了保證安全，反應(yīng)釜I和油水相分離罐2還可設(shè)置安全閥。本實(shí)用新型裝置在進(jìn)行催化劑活性和壽命連續(xù)評(píng)價(jià)時(shí)，通過(guò)反應(yīng)釜I連續(xù)進(jìn)氫氣和苯，產(chǎn)品從氣液分離罐4連續(xù)出料，每2小時(shí)取產(chǎn)品樣進(jìn)行氣相色譜分析，得到產(chǎn)品中苯、環(huán)己烷和環(huán)己烯的含量，可以繪制出苯的轉(zhuǎn)化率和環(huán)己烯的選擇性與連續(xù)評(píng)價(jià)時(shí)間的關(guān)系圖，得到催化劑活性和壽命參數(shù)。實(shí)施例1苯加氫制環(huán)己烯催化劑活性與壽命評(píng)價(jià)操作過(guò)程如下:在有效體積1.5L的反應(yīng)釜中，加入由催化劑、助劑、高純水組成的1500mL漿料，密封反應(yīng)釜，用氫氣置換系統(tǒng)空氣，進(jìn)行系統(tǒng)氣密檢驗(yàn)，合格后，啟動(dòng)反應(yīng)釜攪拌，控制轉(zhuǎn)速700rpm，緩慢提高系統(tǒng)壓力至5.0MPa，氣液分離罐尾氣排放量控制每分鐘2升(在標(biāo)準(zhǔn)狀況下)，反應(yīng)釜升溫I小時(shí)，控制反應(yīng)釜溫度145°C，催化劑活化完成后，反應(yīng)釜連續(xù)進(jìn)苯，油水相分離灌逐漸建立液位至油相出料口，連續(xù)出料冷卻，進(jìn)入氣液分離罐，控制氣液分離罐液位，連續(xù)排出產(chǎn)品。油水相分離灌形成油水界面，界面逐漸穩(wěn)定，含催化劑的水相自然回流至反應(yīng)釜底部。催化劑連續(xù)評(píng)價(jià)裝置穩(wěn)定運(yùn)行后，每2小時(shí)取產(chǎn)品樣進(jìn)行氣相色譜分析，得到產(chǎn)品中苯、環(huán)己烷和環(huán)己烯的含量，繪制出苯的轉(zhuǎn)化率和環(huán)己烯的選擇性與連續(xù)評(píng)價(jià)時(shí)間的關(guān)系圖(見(jiàn)圖2)，得到催化劑活性和壽命參數(shù)。本實(shí)用新型所述的實(shí)施例僅僅是對(duì)本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式進(jìn)行的描述，并非對(duì)本實(shí)用新型構(gòu)思和范圍進(jìn)行限定，在不脫離本實(shí)用新型設(shè)計(jì)思想的前提下，本領(lǐng)域中工程技術(shù)人員對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案做出的各種變型和改進(jìn)，均應(yīng)落入本實(shí)用新型的保護(hù)范圍，本實(shí)用新型請(qǐng)求保護(hù)的技術(shù)內(nèi)容，已經(jīng)全部記載在權(quán)利要求書(shū)中。
權(quán)利要求1.一種苯加氫制環(huán)己烯催化劑連續(xù)評(píng)價(jià)裝置，主要包括反應(yīng)釜(I)、油水相分離罐(2)、產(chǎn)物冷卻器(3)、氣液分離罐(4)、回流U型管(5)、反應(yīng)釜回流插底管(6)、隔油擋板(7)，其特征在于反應(yīng)釜(I)通過(guò)管線與油水相分離罐(2)、產(chǎn)物冷卻器(3)、氣液分離罐(4)依次相連；油水相分離罐(2)底部出口高于反應(yīng)釜(I)出料口 0 30cm，形成液位高度差；反應(yīng)釜(I)出料口與油水相分離罐(2)頂部相連，油水相分離罐(2)底部出口通過(guò)回流U型管(5)和反應(yīng)釜回流插底管(6)連接；油水相分離罐(2)安裝隔油擋板(7)。
2.按照權(quán)利要求1所述的苯加氫制環(huán)己烯催化劑連續(xù)評(píng)價(jià)裝置，其特征在于:反應(yīng)釜(O與油水相分離罐(2)底部出口通過(guò)管道連接，并存在高度差。
3.按照權(quán)利要求1所述的苯加氫制環(huán)己烯催化劑連續(xù)評(píng)價(jià)裝置，其特征在于:反應(yīng)釜(I)和油水相分離罐(2)還可設(shè)置安全閥。
4.按照權(quán)利要求1所述的苯加氫制環(huán)己烯催化劑連續(xù)評(píng)價(jià)裝置，其特征在于:所述的連續(xù)評(píng)價(jià)裝置中還包括溫度、壓力、液位、流量、攪拌速度的測(cè)量傳感器以及相應(yīng)的顯示控制儀表和閥門。
5.按照權(quán)利要求1所述的苯加氫制環(huán)己烯催化劑連續(xù)評(píng)價(jià)裝置，其特征在于:油水相分離罐(2)內(nèi)置隔油擋板(7)。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種苯加氫制環(huán)己烯催化劑連續(xù)評(píng)價(jià)裝置，反應(yīng)釜通過(guò)管線與油水相分離罐、產(chǎn)品冷卻器、氣液分離罐依次相連，油水相分離罐底部出口高于反應(yīng)釜出料口0~30cm，并通過(guò)U型管連接油水相分離罐底部出口和反應(yīng)釜回流插底管，油水相分離罐安裝隔油擋板。通過(guò)連續(xù)流動(dòng)的氫氣推動(dòng)反應(yīng)釜物料進(jìn)入油水相分離罐分離，在油水相分離罐和反應(yīng)釜液位差的作用下，實(shí)現(xiàn)水相和催化劑的自然循環(huán)，氫氣和產(chǎn)品經(jīng)冷卻器和氣液分離罐后排至裝置外，產(chǎn)品定時(shí)取樣進(jìn)行氣相色譜分析，實(shí)現(xiàn)了連續(xù)狀態(tài)下的催化劑活性和壽命的評(píng)價(jià)。
文檔編號(hào)G01N31/10GK202974965SQ20122059269
公開(kāi)日2013年6月5日 申請(qǐng)日期2012年11月12日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月12日
發(fā)明者吳明, 李惠友, 曠志剛, 肖朝暉, 劉元元, 肖敏 申請(qǐng)人:中國(guó)石油化工股份有限公司