CN101074194A - 一种新的羰基合成的工艺方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种羰基合成的工艺方法及实现该方法的装置。液相的烯烃、醇或胺等原料与气相原料CO和催化剂按一定的比例加入合成反应器，在一定的工艺条件下进行羰基合成反应，生成羰基合成物；羰基合成产物从反应器的上部或下部采出，未反应的CO在双文丘里循环喷射器的作用下回到反应器；实现该方法的装置包含合成反应器、液体循环泵、温控换热器、冷凝***和合成产物的采出***；合成反应器的下部设有双文丘里循环喷射器，合成反应器的上部设有轻组分分离区。与现有的工艺方法和装置相比，本方法和装置具有投资少，能耗低，合成率高，催化剂消耗少，生产成本低等优点。
Description
技术领域
本发明涉及一种化学合成工艺方法及装置，更具体地说，涉及一种新的羰基合成的工艺方法及装置。
背景技术
羰基合成主要是以烯烃、醇、胺等原料与CO气体进行合成反应，生成醛、酯、酰胺等合成产物。随着化学工业的发展，羰基合成工业不断发展壮大，产品范围不断扩大。
目前，羰基合成一般是将液相的烃类、醇或胺等原料和CO气体在催化剂的作用下进行合成反应。液相原料从反应器的上部、气相原料从反应器的下部加入反应器，促成合成反应的催化剂以溶液或者悬浮液的形式加入反应器，合成产物从反应器底部的液相采出口采出。在现有生产装置的气体循环***中，通过气体循环压缩机等设备的工作来实现将未反应的CO气体返回到合成反应器中，因而增加了生产装置的设备投资和***运行的能耗，设备运行的整体可靠性有所降低，并增加了***的维护成本。在采出***中，羰基合成产物无论是轻组分还是重组分，都是以液相形式从反应器的底部采出。由于受反应平衡的制约，部分反应产物从循环物料中采出时，存在采出物料中产物含量低，循环负荷大，催化剂随物料一起排出合成***，催化剂消耗高，导致生产装置庞大，效能低，而且单位产品的生产成本高。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：针对现有技术中存在的不足，提供一种设备投资较少，运行维护方便，采出物中产物含量高，催化剂消耗低，合成***循环负荷小，单位产品的生产成本低的工艺方法及装置。
本发明的技术方案是：
一种新的羰基合成的工艺方法，包括：
(1)将烯烃、醇或胺等液相原料和催化剂以及气相原料CO按一定的比例加入合成反应器，在一定的工艺条件下，进行羰基合成反应，生成羰基合成产物；
(2)在步骤(1)中生成的羰基合成产物随反应***混合物蒸汽通过反应器上部的轻组分分离区，经冷凝***冷凝后得羰基合成产物混合液，混合液中的一部分从***中采出，另一部分回流；未反应的CO在双文丘里循环喷射器的作用下回到反应器，反应尾气经冷凝***冷凝后放空；
(3)在步骤(1)中经分离后的***釜液从合成反应器底部输出，经液体循环泵作用后，一部分经双文丘里循环喷射器回到反应器，一部分经温控换热器换热后回到反应器；
(4)在步骤(2)中回到反应器的CO、羰基合成产物混合液和在步骤(3)中回到反应器的釜液与步骤(1)中加入的原料一起继续进行羰基合成反应，生成羰基合成产物。
作为上述工艺方法的一个实例，在步骤(2)中一部分未反应的CO由流经双文丘里循环喷射器的一级喷嘴的釜液产生的压差而被吸入反应器，并通过双文丘里循环喷射器的二级喷嘴的作用与反应釜液均匀混合。
一种新的羰基合成的工艺方法，还可以是包括：
(1)将烯烃、醇或胺等液相原料和催化剂以及气相原料CO按一定的比例加入合成反应器，在一定的工艺条件下，进行羰基合成反应，生成羰基合成产物；
(2)在步骤(1)中未反应的CO在双文丘里循环喷射器的作用下回到反应器，反应尾气经冷凝***冷凝后放空；
(3)在步骤(1)中生成的羰基合成产物混合液从合成反应器底部输出，经液体循环泵作用后一部分被采出，一部分经双文丘里喷射器回到反应器，另有一部分经温控换热器换热后回到反应器；
(4)在步骤(2)中回到反应器的CO、在步骤(3)中回到反应器的混合液与步骤(1)中加入的原料一起继续进行羰基合成反应，生成羰基合成产物。
作为上述工艺方法的一个实例，在步骤(2)中一部分未反应的CO由流经双文丘里循环喷射器的一级喷嘴的混合液产生的压差而被吸入反应器，并通过双文丘里循环喷射器的二级喷嘴的作用与反应釜液均匀混合。
作为实现上述第一种工艺方法的装置是：
一种羰基合成装置，包含合成反应器、液体循环泵、温控换热器、冷凝***和合成产物采出***；所述的合成反应器的底部设有双文丘里循环喷射器；所述的冷凝***为设于合成反应器顶部的内置式冷凝器，所述的合成产物采出***为内置式冷凝器下方的冷凝液收集盘，冷凝液收集盘上设有冷凝液采出口，合成反应器的顶部出口与反应器底部的双文丘里循环喷射器的循环气进口连通，反应器的顶部出口还与尾气放空***连通；或者所述的冷凝***包括外置的冷凝器和尾凝器，合成反应器顶部出口与冷凝器连通，冷凝器的气相出口与尾凝器的气相进口连通，冷凝器的气相出口与合成反应器底部的双文丘里喷射器的循环气进口连通，尾凝器的气相出口与尾气放空***连通，冷凝器的液相出口和尾凝器的液相出口连通；所述的合成产物采出***为中间槽，所述的中间槽与尾凝器和冷凝器的液相出口连通，中间槽设有采出口和回流口，中间槽的回流口与合成反应器连通；合成反应器的上方设有轻组分分离区；合成反应器底部出口与液体循环泵连通，所述的液体循环泵中的一台与温控换热器连通，温控换热器与合成反应器连通；所述的液体循环泵中的另一台与合成反应器底部的双文丘里循环喷射器的进口连通。
作为上述羰基合成装置的一个实例，所述的双文丘里循环喷射器包含一级喷嘴和二级喷嘴，一级喷嘴和二级喷嘴在同一轴心线上。。
作为上述羰基合成装置的另一个实例，所述的合成反应器的轻组分分离区内设有规整填料或塔板。
作为实现上述第二种工艺方法的装置是：
一种羰基合成装置，包含合成反应器、液体循环泵、温控换热器和冷凝***；所述的合成反应器的底部设有双文丘里循环喷射器；所述的冷凝***为设于合成反应器顶部的内置式冷凝器，合成反应器的顶部出口与反应器底部的双文丘里循环喷射器的循环气进口连通，反应器的顶部出口还与尾气放空***连通；或者所述的冷凝***包括外置的冷凝器和尾凝器，合成反应器顶部出口与冷凝器连通，冷凝器的气相出口与尾凝器的气相进口连通，冷凝器的气相出口与合成反应器底部的双文丘里喷射器的循环气进口连通，尾凝器的气相出口与尾气放空***连通，冷凝器的液相出口和尾凝器的液相出口连通，并与合成反应器连通；合成反应器的上方设有轻组分分离区；合成反应器底部出口与液体循环泵连通，所述的液体循环泵中的一台与温控换热器连通，温控换热器与合成反应器连通；所述的液体循环泵中的另一台与合成反应器底部的双文丘里循环喷射器的进口连通。
作为上述羰基合成装置的一个实例，所述的双文丘里循环喷射器包含一级喷嘴和二级喷嘴，一级喷嘴和二级喷嘴在同一轴心线上。
作为上述羰基合成装置的另一个实例，所述的合成反应器的轻组分分离区内设有规整填料或塔板。
本发明的有益效果在于：
采用本发明中的工艺方法及装置，可以减少设备投资，运行维护方便；当应用于轻组分合成产物时产物含量高，催化剂消耗低，合成***循环负荷小，单位产品的生产成本大大降低。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
图1是适用于羰基合成产物为轻组分的工艺方法及装置的示意图；
图2是适用于羰基合成产物为轻组分的另一种工艺方法及装置的示意图；
图3是适用于羰基合成产物为重组分的工艺方法及装置的示意图；
图4是适用于羰基合成产物为重组分的另一种工艺方法及装置的示意图；
图5是双文丘里循环喷射器结构示意图。
图中：
1-合成反应器 11-内置冷凝器 12-冷凝液收集盘 13-轻组分分离区14-双文丘里喷射器 141-循环气进口 142-一级喷嘴 143-二级喷嘴15-合成反应器筒体 2-温控换热器 3-液体循环泵 4-中间槽5-尾凝器 6-冷凝器
图1是适用于羰基合成产物为轻组分的工艺方法及装置的示意图。图1中包含合成反应器、液体循环泵和温控换热器；合成反应器的顶部设有内置式冷凝器，该冷凝器即为本装置的冷凝***；底部设有双文丘里循环喷射器；反应器的顶部出口与反应器底部的双文丘里循环喷射器的循环气进口连通，反应器的顶部出口还与尾气放空***连通，该放空***是经人工设定技术参数后的自动控制***，用于根据本装置的运行情况排出反应尾气。内置式冷凝器的下方设有冷凝液收集盘，收集盘上设有冷凝液采出口，该收集盘即为本装置的合成产物采出***；收集盘的下方设有带规整填料或塔板的轻组分分离区；合成反应器底部出口与两台液体循环泵进口连通，一台液体循环泵出口与温控换热器相连。一部分釜液流经一台液体循环泵后部分采出，剩余的部分经温控换热器交换热量后回到合成反应器，另一部分釜液在另一台液体循环泵的作用下经双文丘里循环喷射器的釜液进口回到合成反应器。或者从反应器底部出来的釜液一部分流经一台液体循环泵后部分采出，剩余的部分经双文丘里喷射器的釜液进口回到合成反应器，另一部分经温控换热器交换热量后回到合成反应器。
将液相的烯烃、醇或胺等原料和催化剂按一定的比例从合成反应器的上部加入合成反应器，气相原料CO从合成反应器的下部加入合成反应器，在一定的工艺条件下，进行羰基合成反应，生成轻组分的羰基合成产物；轻组分的羰基合成产物随反应***混合物蒸汽通过反应器上部的轻组分分离区，经冷凝***冷凝后得合成产物混合液，混合液中的一部分从冷凝液收集盘的冷凝液采出口采出，另一部分回流，通过设定采出口的高度来控制回流比。未反应的CO由流经双文丘里循环喷射器的一级喷嘴的釜液产生的压差吸入反应器，并通过双文丘里循环喷射器二级喷嘴的作用与反应釜液均匀混合。反应尾气经冷凝***冷凝分离出合成产物后从放空***中排出，该尾气中包含CO、惰性气体等。***釜液从合成反应器底部输出，一部分釜液流经一台液体循环泵后部分采出，此时，可以根据***的运行情况和实际需要对催化剂予以回收处理；另一部分釜液经温控换热器交换热量后回到合成反应器，还有一部分经双文丘里循环喷射器的釜液进口回到合成反应器。
由于合成的目标产物不同，按沸点来分，合成产物的沸点低于液相原料的，称为轻组分合成产物；反之，为重组分合成产物。由于合成的目标产物不同，因而需要加入的液相原料、气相原料的品种和比例，以及催化剂的品种、型号，包括反应温度、合成压力等工艺参数也各不相同，根据目标产物的实际情况确定。
图2是适用于羰基合成产物为轻组分的另一种工艺方法及装置的示意图。与图1不同的是，该冷凝***包括尾凝器和冷凝器，该合成产物采出***包括中间槽。合成反应器顶部出口与冷凝器连通，冷凝器的气相出口与尾凝器的气相进口连通；冷凝器的液相出口和尾凝器的液相出口经U型管与中间槽的进口连通，中间槽设有采出口和回流口。经冷凝***冷凝后得合成产物混合液，混合液中的一部分从中间槽的采出口采出，另一部分回流。反应尾气经冷凝***冷凝分离出合成产物后从放空***中排出，该尾气中包含CO、惰性气体等。1不同的是，由于羰基合成产物是重组分，合成产物以液相形式从反应器的底部采出，故装置中不设置冷凝液收集盘。
图4是适用于羰基合成产物为重组分的另一种工艺方法及装置的示意图。图4与图2不同的是，由于羰基合成产物是重组分，合成产物以液相形式从反应器的底部采出，故装置中不设置中间槽，冷凝液经冷凝器的液相出口和尾凝器的液相出口经U型管直接全部回流。
图5是双文丘里循环喷射器结构示意图。双文丘里循环喷射器安装在合成反应器筒体的下方。双文丘里循环喷射器包含一级喷嘴和二级喷嘴，一级喷嘴和二级喷嘴在同一轴心线上。
具体实施方式
实施例1
用甲醇和一氧化碳合成制备甲酸甲酯，甲醇的沸点为64.7℃、甲酸甲酯的沸点为31.8℃，甲酸甲酯的沸点比甲醇沸点低，甲酸甲酯属于轻组分产物。如要建设产能达到10kt/a的生产装置，合成反应的工艺条件为：压力为1.5MPa～2.5MPa，反应区温度为70℃～90℃，分离采出温度为85℃～110℃，如采用本发明中图1或图2所示的装置，则与传统工艺和传统装置相比合成***设备投资减少20～40％，采出物中产物含量可以提高1～2倍，催化剂消耗可降低20～70％。
实施例2
用一甲胺和一氧化碳采用一步法合成一甲基甲酰胺。合成反应的工艺条件为：压力为1.0MPa～2.5MPa，反应区温度为70℃～130℃。按本发明中图3或图4所示建设年产10kt/a一甲基甲酰胺装置，与传统工艺和传统装置相比合成***设备投资可以减少10～40％，合成***能耗降低20～30％，设备维护费用降低30～50％。
Claims (10)
1、一种新的羰基合成的工艺方法，包括：
(1)将烯烃、醇或胺等液相原料和催化剂以及气相原料CO按一定的比例加入合成反应器，在一定的工艺条件下，进行羰基合成反应，生成羰基合成产物；
(2)在步骤(1)中生成的羰基合成产物随反应***混合物蒸汽通过反应器上部的轻组分分离区，经冷凝***冷凝后得羰基合成产物混合液，混合液中的一部分从***中采出，另一部分回流；未反应的CO在双文丘里循环喷射器的作用下回到反应器，反应尾气经冷凝***冷凝后放空；
(3)在步骤(1)中经分离后的***釜液从合成反应器底部输出，经液体循环泵作用后，一部分经双文丘里循环喷射器回到反应器，一部分经温控换热器换热后回到反应器；
(4)在步骤(2)中回到反应器的CO、羰基合成产物混合液和在步骤(3)中回到反应器的釜液与步骤(1)中加入的原料一起继续进行羰基合成反应，生成羰基合成产物。
2、根据权利要求1所述的工艺方法，其特征在于在步骤(2)中一部分未反应的CO由流经双文丘里循环喷射器的一级喷嘴的釜液产生的压差而被吸入反应器，并通过双文丘里循环喷射器的二级喷嘴的作用与反应釜液均匀混合。
3、根据权利要求1所述的工艺方法，还可以是包括：
(1)将烯烃、醇或胺等液相原料和催化剂以及气相原料CO按一定的比例加入合成反应器，在一定的工艺条件下，进行羰基合成反应，生成羰基合成产物；
(2)在步骤(1)中未反应的CO在双文丘里循环喷射器的作用下回到反应器，反应尾气经冷凝***冷凝后放空；
(3)在步骤(1)中生成的羰基合成产物混合液从合成反应器底部输出，经液体循环泵作用后一部分被采出，一部分经双文丘里喷射器回到反应器，另有一部分经温控换热器换热后回到反应器；
(4)在步骤(2)中回到反应器的CO、在步骤(3)中回到反应器的混合液与步骤(1)中加入的原料一起继续进行羰基合成反应，生成羰基合成产物。
4、根据权利要求3所述的工艺方法，其特征在于在步骤(2)中一部分未反应的CO由流经双文丘里循环喷射器的一级喷嘴的混合液产生的压差而被吸入反应器，并通过双文丘里循环喷射器的二级喷嘴的作用与反应釜液均匀混合。
5、实现权利要求1或2所述的工艺方法的装置，包含合成反应器、液体循环泵、温控换热器、冷凝***和合成产物采出***；其特征在于所述的合成反应器的底部设有双文丘里循环喷射器；所述的冷凝***为设于合成反应器顶部的内置式冷凝器，所述的合成产物采出***为内置式冷凝器下方的冷凝液收集盘，冷凝液收集盘上设有冷凝液采出口，合成反应器的顶部出口与反应器底部的双文丘里循环喷射器的循环气进口连通，反应器的顶部出口还与尾气放空***连通；或者所述的冷凝***包括外置的冷凝器和尾凝器，合成反应器顶部出口与冷凝器连通，冷凝器的气相出口与尾凝器的气相进口连通，冷凝器的气相出口与合成反应器底部的双文丘里循环喷射器的循环气进口连通，尾凝器的气相出口与尾气放空***连通，冷凝器的液相出口和尾凝器的液相出口连通，所述的合成产物采出***为中间槽，所述的中间槽与尾凝器和冷凝器的液相出口连通，中间槽设有采出口和回流口，中间槽的回流口与合成反应器连通；合成反应器的上方设有轻组分分离区；合成反应器底部出口与液体循环泵连通，所述的液体循环泵中的一台与温控换热器连通，温控换热器与合成反应器连通；所述的液体循环泵中的另一台与合成反应器底部的双文丘里循环喷射器的进口连通。
6、根据权利要求5所述的装置，其特征在于所述的双文丘里循环喷射器包含一级喷嘴和二级喷嘴，一级喷嘴和二级喷嘴在同一轴心线上。
7、根据权利要求5或6所述的装置，其特征在于所述的合成反应器的轻组分分离区内设有规整填料或塔板。
8、实现权利要求3或4所述的工艺方法的装置，包含合成反应器、液体循环泵、温控换热器和冷凝***；其特征在于所述的合成反应器的底部设有双文丘里循环喷射器；所述的冷凝***为设于合成反应器顶部的内置式冷凝器，合成反应器的顶部出口与反应器底部的双文丘里循环喷射器的循环气进口连通，反应器的顶部出口还与尾气放空***连通；或者所述的冷凝***包括外置的冷凝器和尾凝器，合成反应器顶部出口与冷凝器连通，冷凝器的气相出口与尾凝器的气相进口连通，冷凝器的气相出口与合成反应器底部的双文丘里喷射器的循环气进口连通，尾凝器的气相出口与尾气放空***连通，冷凝器的液相出口和尾凝器的液相出口连通，并与合成反应器连通；合成反应器的上方设有轻组分分离区；合成反应器底部出口与液体循环泵连通，所述的液体循环泵中的一台与温控换热器连通，温控换热器与合成反应器连通；所述的液体循环泵中的另一台与合成反应器底部的双文丘里循环喷射器的进口连通。
9、根据权利要求8所述的装置，其特征在于所述的双文丘里循环喷射器包含一级喷嘴和二级喷嘴，一级喷嘴和二级喷嘴在同一轴心线上。
10、根据权利要求8或9所述的装置，其特征在于所述的合成反应器的轻组分分离区内设有规整填料或塔板。
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|---|---|---|---|
| CN 200710069429 CN101074194A (zh) | 2007-06-25 | 2007-06-25 | 一种新的羰基合成的工艺方法及装置 |
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| CN 200710069429 CN101074194A (zh) | 2007-06-25 | 2007-06-25 | 一种新的羰基合成的工艺方法及装置 |
Publications (1)
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| CN101074194A true CN101074194A (zh) | 2007-11-21 |
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| CN 200710069429 Pending CN101074194A (zh) | 2007-06-25 | 2007-06-25 | 一种新的羰基合成的工艺方法及装置 |
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| CN (1) | CN101074194A (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103951558A (zh) * | 2014-04-10 | 2014-07-30 | 中国科学院福建物质结构研究所 | 一种气相甲醇羰基化生产甲酸甲酯的装置、工艺和催化剂在线评价方法 |
| CN110975770A (zh) * | 2019-12-23 | 2020-04-10 | 中冶焦耐(大连)工程技术有限公司 | 一种煤焦油加工过程中酚盐的分解工艺及装置 |
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2007
- 2007-06-25 CN CN 200710069429 patent/CN101074194A/zh active Pending
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| CN110975770A (zh) * | 2019-12-23 | 2020-04-10 | 中冶焦耐(大连)工程技术有限公司 | 一种煤焦油加工过程中酚盐的分解工艺及装置 |
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