一种可延长氢化塔钯催化剂使用周期的氢化塔系统的制作方法

专利查询2022-05-14  3



1.本实用新型涉及一种可延长氢化塔钯催化剂使用周期的氢化塔系统。


背景技术:

2.过氧化氢又名双氧水,是一种重要的无机化工原料, 主要应用在纺织品和纸浆的漂白、化学品的合成和环保领域,在电子、食品和冶金工业也有广泛的应用。我公司生产过氧化氢的方法是蒽醌法, 即将烷基蒽醌溶解于有机溶剂中组成工作液, 以烷基蒽醌为工作载体, 在钯催化剂的作用下加氢,使烷基蒽醌还原为氢蒽醌, 然后用压缩空气中的氧气氧化, 得到原来的烷基蒽醌, 同时生成过氧化氢,再经萃取、精制和浓缩得到各种规格的过氧化氢水溶液产品。
3.采用钯催化剂固定床催化加氢工艺,工艺特点是填装钯催化剂,在生产过程中钯催化剂起着非常重要的作用,由于它价格昂贵占生产成本比例大,是制约生产能力的关键因素。但是往往有一些不利因素导致钯催化剂中毒,使活性下降,降低了钯催化剂的使用周期,缩短了使用寿命,从而大大增加了生产成本。
4.蒽醌法固定床双氧水生产中,氢化反应属于气、液、固多相催化加氢反应。在多相催化反应过程中,从反应物氢气和蒽醌到氢蒽醌,一般经历下列步骤:
5.1、反应物分子从气流中向催化剂内外表面扩散,2、反应物分子吸附在催化剂表面,3、吸附的反应物分子在催化剂表面上相互作用进行化学反应,4、反应物自催化剂内外表面脱附,5反应产物在孔内扩散到反应物中去。根据钯催化剂的氢化反应原理可知,影响钯催化剂活性下降的因素有:
6.1、由于催化剂表面或孔道内表面被某种杂质( 氢蒽醌、氧铝粉、微量的碱或降解物) 覆盖, 使活性组分不能与工作液和氢气充分接触,进而使钯催化剂活性显著下降,所以要通过再生后将这些杂质除掉后即可恢复其活性。2、钯催化剂再生不彻底不能有效的把吸附在钯催化剂上的杂质去除,或者不能恢复到原始钯催化剂的活性水平。随着运转时间的延长, 催化剂活性逐渐下降。最直观的表现是当其他条件没有变化, 氢化压力或床层温度提高到指标的上限, 而氢化效率明显地不易提高且降低产品浓度达不到要求,此时需要对催化剂进行再生。传统再生方法是水蒸气法,单一使用水蒸气再生效果差,使用周期短,吸附在钯催化剂上的降解物不能有效清除干净。


技术实现要素:

7.本实用新型的目的是提供一种可延长氢化塔钯催化剂使用周期的氢化塔系统,能够增加钯催化剂的使用寿命,延长钯催化剂的使用周期,确保生产装置能够长期、稳定和良好地运行,降低双氧水的生产成本,大大提高经济效益和社会效益,同时可以减少污水排放。
8.为实现上述目的,本实用新型采用如下技术方案:
9.一种可延长氢化塔钯催化剂使用周期的氢化塔系统,包括氢化塔,工作液输入管
依次经一级循环工作液过滤器、二级循环工作液过滤器、双向阀a与依次经循环氢化液过滤器、双向阀b后的氢化液输入管交汇于混合液输入管,混合液输入管经工作液预热器后,与第一右侧支管连接;第一右侧支管经双向阀c后与氢化塔的顶部连通;氢化塔的塔底流出管连接第六右支路,第六右支路经双向阀k交汇于氢化液流出管;
10.氢气输入管依次经双向阀l、氢气过滤器与第一左侧支管连通,第一左侧支管经双向阀m与氢化塔的顶部连通;
11.水蒸气输入管经双向阀q、氮气输入管经双向阀r、与来自用于盛装芳烃混合溶剂的芳烃混合溶剂循环罐且依次经芳烃混合溶剂循环泵、芳烃混合溶剂加热器的芳烃混合溶剂输入管交汇于再生输入管,再生输入管与第四左侧支管连接,第四左侧支管经双向阀s与氢化塔的顶部连通;
12.氢化塔的塔底流出管经第九左侧支管经双向阀x与再生回流管连接,该再生回流管依次经双向阀z、一级杂质过滤器、二级杂质过滤器滤除杂质后至芳烃混合溶剂循环罐。
13.所述工作液输入管的另一端通过工作液循环泵与再生工作液罐的下部连接,再生工作液罐的上部连接再生工作液供应管,再生工作液供应管经双向阀aa与工作液白土床的上部连接,工作液供应管经双向阀ab连接于工作液白土床的下部,连接于工作液白土床底部的白土床净化管依次经双向阀ac、白土床过滤器与所述芳烃混合溶剂循环罐的上部连接,连接于芳烃混合溶剂循环罐下部的第二芳烃混合溶剂输入管依次经第二芳烃混合溶剂循环泵、双向阀ad与工作液白土床的上部连接。
14.所述氢化液输入管的另一端经氢化液循环泵与氢化液分离器的底部连接,所述氢化液流出管的另一端与氢化液分离器的上部连接,连接于氢化液分离器下部的氢化液回收管依次经双向阀ae、一级氢化液过滤器、二级氢化液过滤器与氢化液贮罐的顶部连接,在氢化液分离器与双向阀ae之间的氢化液回收管上连接有氢化液分管,氢化液分管经双向阀af连接于氢化液白土床的下部,氢化液白土床的顶部连接有第二氢化液分管,第二氢化液分管的另一端连接于双向阀ae与一级氢化液过滤器之间的氢化液回收管上。
15.在芳烃混合溶剂循环罐与芳烃混合溶剂循环泵之间的芳烃混合溶剂输入管上设有双向阀aj,在加热器出口的芳烃混合溶剂输入管上设有双向阀ak,在氢化液分离器与氢化液循环泵之间的氢化液输入管上设有双向阀ag,在工作液循环泵与再生工作液罐之间的工作液输入管上设有双向阀ah,在芳烃混合溶剂循环罐与第二芳烃混合溶剂循环泵之间的第二芳烃混合溶剂输入管上设有双向阀ai。
16.与现有技术相比本实用新型的有益效果是:
17.1、在工作液进入氢化塔之前先进行两级过滤,滤除工作液中夹带的氧化铝粉尘和磷酸盐固体等杂质,防止了因固体杂质覆盖在钯催化剂表面而降低触媒活性。
18.2、氢化塔钯催化剂再生时,先用芳烃混合溶剂循环来溶解吸附在钯催化剂上的氢蒽醌和降解物固体,彻底去除吸附在钯催化剂上的固体杂质后更加能有效的提升钯催化剂再生效果。
19.3、节能环保:依照每年10万吨双氧水的产量,新工艺实施后可使钯催化剂再生周期延长8个月到一年时间,氢化指标更加优化,操作更加平稳,蒸汽使用量可以节省大约2000吨/年,综合效益可达500万元左右,同时可以减少污水排放5000吨/年左右(因为催化剂中的蒽醌等物质已通过芳烃混合溶剂循环回收,污水中蒽醌等有机物大量减少,可以减
少再生次数及每次再生时所消耗的蒸汽量)。
20.4、使用芳烃混合溶剂对白土床新填装的氧化铝进行冲洗,除去大量粉尘,大大降低了工作液中氧化铝粉尘含量,不仅减轻了过滤器负荷压力,还进一步提高了氢化塔内钯催化剂的使用效果,延长了钯催化剂的再生时间。经混合溶剂冲洗后可降低白土床中的粉尘量的95%左右,未经冲洗直接抽入使用将会使氢化塔由于氧化铝粉尘的影响温升达4-5℃才能维持正常生产,经冲洗后温升低于0.5℃,延长催化剂寿命达半个月左右,由于粉尘的减少延长过滤器滤蕊使用寿命达二十天左右。
21.5、所述氢化液输入管的另一端经氢化液循环泵与氢化液分离器的底部连接,所述氢化液流出管的另一端与氢化液分离器的上部连接,连接于氢化液分离器下部的氢化液回收管依次经双向阀ae、一级氢化液过滤器、二级氢化液过滤器与氢化液贮罐的顶部连接,在氢化液分离器与双向阀ae之间的氢化液回收管上连接有氢化液分管,氢化液分管经双向阀af连接于氢化液白土床的下部,氢化液白土床的顶部连接有第二氢化液分管,第二氢化液分管的另一端连接于双向阀ae与一级氢化液过滤器之间的氢化液回收管上。这样的连接结构,通过调节双向阀ae、和/或af的阀门大小,可以调节流入氢化白床、循环氢化液过滤器的流量比例,实际应用中,氢化液气液分离器中的氢化液,经自控仪表控制到达预设液位后,体积的30%通过氢化液循环泵输送至所述循环氢化液过滤器,另借助氢化塔内的压力分出体积的10%流经氢化液白土床,而后与其余的60%体积的氢化液一起通过一级氢化液过滤器粗滤再经二级氢化液过滤器精滤,滤除其中可能夹带的固体杂质,然后进入氢化液贮槽,这样的流量比例,具有以下有益效果:1、使得进入塔内的喷淋密度处于最佳状态,从而使得氢化反应达到最佳状态,减少偏流,增加反应均匀度,减少负反应;2、使得工作液在白土床内的停流时间处于最佳的再生状态,取得最佳的再生效果,减少工作液的消耗;3、使得经过滤后和氢化液白土床8出来的再生过的氢化液混合进入氢化液罐的量,能够确保生产负荷;(为了较为精确地通过调节双向阀ae、和/或af的阀门大小来调节上述流量,氢化液回收管g71、氢化液分管g72上可以设有流量计,双向阀ae、和/或af也可以使用调节阀)
附图说明
22.图1是本实用新型所使用的氢化塔系统的结构示意图;
23.图2是为图1左部放大视图;
24.图3是为图1右部放大视图。
具体实施方式
25.为了使本实用新型的技术方案更加清晰,以下结合附图1至3,对本实用新型进行详细说明。应当理解的是,本说明书中描述的具体实施方式仅仅是为了解释本实用新型,并不是为了限定本实用新型的保护范围。
26.本实用新型是一种可延长氢化塔钯催化剂使用周期的氢化塔系统,包括氢化塔6,工作液输入管g2依次经一级循环工作液过滤器1、二级循环工作液过滤器2、双向阀a与依次经循环氢化液过滤器3、双向阀b后的氢化液输入管g1交汇于混合液输入管g12,混合液输入管g12经工作液预热器4后,与第一右侧支管f11连接;第一右侧支管f11经双向阀c后与氢化塔6的顶部连通;氢化塔6的塔底流出管连接第六右支路f16,第六右支路f16经双向阀k交汇
于氢化液流出管g7;
27.氢气输入管g3依次经双向阀l、氢气过滤器5与第一左侧支管f21连通,第一左侧支管f21经双向阀m与氢化塔6的顶部连通;
28.水蒸气输入管g5经双向阀q、氮气输入管g6经双向阀r、与来自芳烃混合溶剂循环罐12且依次经芳烃混合溶剂循环泵03、芳烃混合溶剂加热器13的芳烃混合溶剂输入管g4交汇于再生输入管g456,再生输入管g456与第四左侧支管f31连接,第四左侧支管f31经双向阀s与氢化塔6的顶部连通,所述芳烃混合溶剂,是芳烃和磷酸三辛酯按7:3的体积比配制成的芳烃混合溶剂,也可是芳烃和四丁基脲按7:3体积比配制成的芳烃混合溶剂,或芳烃和醋酸甲基环已酯按7:3体积比配成的芳烃混合溶剂;
29.氢化塔6的塔底流出管经第九左侧支管f43经双向阀x与再生回流管g8连接,该再生回流管g8依次经双向阀z、一级杂质过滤器14、二级杂质过滤器15滤除杂质后至芳烃混合溶剂循环罐12的上部(内伸至离底部30cm处)。
30.作为优选,所述工作液输入管g2的另一端通过工作液循环泵01与再生工作液罐18的下部连接,再生工作液罐18的上部连接再生工作液供应管g21(内伸至离底部30cm处),再生工作液供应管g21经双向阀aa与工作液白土床17的上部连接,工作液供应管g20经双向阀ab连接于工作液白土床17的下部,连接于工作液白土床17底部的白土床净化管g22依次经双向阀ac、白土床过滤器19与所述芳烃混合溶剂循环罐12的上部连接(内伸至离底部30cm处),连接于芳烃混合溶剂循环罐12下部的第二芳烃混合溶剂输入管g23依次经第二芳烃混合溶剂循环泵04、双向阀ad与工作液白土床17的上部连接。所述氢化液输入管g1的另一端经氢化液循环泵02与氢化液分离器7的底部连接,所述氢化液流出管g7的另一端与氢化液分离器7的上部连接,连接于氢化液分离器7下部的氢化液回收管g71依次经双向阀ae、一级氢化液过滤器9、二级氢化液过滤器10与氢化液贮罐11的顶部连接(内伸至离底部30cm处),在氢化液分离器7与双向阀ae之间的氢化液回收管g71上连接有氢化液分管g72,氢化液分管g72经双向阀af连接于氢化液白土床8的下部,氢化液白土床8的顶部连接有第二氢化液分管g73,第二氢化液分管g73的另一端连接于双向阀ae与一级氢化液过滤器9之间的氢化液回收管g71上。
31.作为优选,在芳烃混合溶剂循环罐12与芳烃混合溶剂循环泵03之间的芳烃混合溶剂输入管g4上设有双向阀aj,在加热器13出口的芳烃混合溶剂输入管g4上设有双向阀ak,在氢化液分离器7与氢化液循环泵02之间的氢化液输入管g1上设有双向阀ag,在工作液循环泵01与再生工作液罐18之间的工作液输入管g2上设有双向阀ah,在芳烃混合溶剂循环罐12与第二芳烃混合溶剂循环泵04之间的第二芳烃混合溶剂输入管g23上设有双向阀ai。在实际应用中,设置这些双向阀能够更好的控制相应管道内液体的传送。
32.上述可延长氢化塔钯催化剂使用周期的氢化塔系统的使用方法,包括如下步骤:
33.步骤一:来自工作液循环泵01(优选型号p1401a、b)的工作液,先经一级循环工作液过滤器1(优选型号x1402abcd过滤精度10μ)过滤,滤除工作液中夹带的大颗粒固体杂质;再经二级循环工作液过滤器2(优选型号x1403ab过滤精度1μ)精滤,得到滤除了颗粒固体杂质(如氧化铝粉尘、磷酸盐)的工作液;
34.步骤二:将所述滤除了颗粒固体杂质的工作液,与来自循环氢化液过滤器3(x1404a、b过滤精度1μ)的滤除了氢化液中夹带的不溶固体杂质的氢化液混合后经工作液
预热器4(e1102 )将其调节到预设的温度后,与来自氢气工段经氢气过滤器5(x1102)净化的氢气混合;
35.步骤三:将上述混合后的工作液与氢气输入氢化塔6(t1101,φ3500mm,高约9560mm),氢化塔上部设有气液分布器6-2、气液分布器下面设有钯催化剂触媒床6-1;
36.步骤四:所述进入氢化塔6的上述工作液与氢气,先进入氢化塔的顶部,经过所述气液分布器6-2,以使工作液与氢气分布均匀,再自上而下通过钯催化剂触媒床6-1内的钯催化剂层,再从其塔底部流出,进入氢化液气液分离器7(v1103);
37.步骤五:氢化液气液分离器7(v1103)中的氢化液,经自控仪表控制到达预设液位后,30%通过氢化液循环泵02输送至所述循环氢化液过滤器3,另借助氢化塔6内的压力分出体积的10%流经氢化液白土床8(优选v1104)(为了较为精确地通过调节双向阀ae、和/或af的阀门大小来调节上述流量,氢化液回收管g71、氢化液分管g72上可以设有流量计,双向阀ae、和/或af也可以使用调节阀),而后与其余的60%一起通过一级氢化液过滤器9(x1103a、b、c、d过滤精度10μ)粗滤再经二级氢化液过滤器10(x1103a、b过滤精度1μ)精滤,滤除其中可能夹带的固体杂质,然后进入氢化液贮槽11(v1105);这样的流量比例,具有以下有益效果:1、氢化循环液30%是为了和进塔工作液加起来的总量使得进入塔内的喷淋密度处于最佳状态,从而使得氢化反应达到最佳状态,减少偏流,增加反应均匀度,减少负反应;2、10%流经氢化白床,使得工作液在白土床内的停流时间处于最佳的再生状态,取得最佳的再生效果,减少工作液的消耗;3、其余60%经过滤后和氢化液白土床8出来的再生过的氢化液混合进入氢化液罐,确保生产负荷;
38.步骤六:钯催化剂的再生
39.a.热溶剂循环
40.使氢化塔6停止工作,关闭相应的双向阀c、k、y、q、r、m,把芳烃和磷酸三辛酯按7:3的体积比例配制成芳烃混合溶剂,也可是芳烃和四丁基脲按7:3体积比配制成芳烃混合溶剂,或芳烃和醋酸甲基环已酯按7:3体积比配成芳烃混合溶剂,盛装于芳烃混合溶剂循环罐12,先用芳烃混合溶剂循环泵03把芳烃混合溶剂打入加热器13对该芳烃混合溶剂加热到50~60℃,氢化塔的上部气液分布器6-2进入,对钯催化剂触媒床6-1内的钯催化剂层进行喷淋,溶解吸附在钯催化剂表面和孔道内的结晶的氢蒽醌和降解物,从氢化塔的底部出来的芳烃混合溶剂经一级杂质过滤器14、二级杂质过滤器滤15除杂质后循环使用,直至芳烃混合溶剂内总蒽醌不再增加为止;
41.b.饱和水蒸气吹扫
42.再关闭双向阀ak,打开双向阀q、y,从氢化塔的上部的气液分布器6-2通入每吨催化剂每小时200公斤的饱和水蒸气量进行吹扫,将吹出的杂质带走,温度控制在100~120℃, 观察冷凝水是否已洁净透明,当冷凝水洁净透明即停止通水蒸汽;
43.c.趁热用氮气将钯催化剂内的水分吹干
44.再关闭双向阀q,打开双向阀r,趁热从氢化塔上部的气液分布器6-2通入氮气将钯催化剂内的水分吹干,吹出的氮气经冷凝器16除水后可循环使用。
45.作为优选,所述氮气经过预热,预热温度为53~55℃,所述氮气的总气量为每小时200m3/氢化塔每平方截面积,以快而彻底地去除钯催化剂内的水分。作为优选,
46.步骤七:作为优选,每次工作液白土床17新氧化铝填装好以后,先用所述芳烃混合
溶剂循环罐12内的芳烃混合溶剂循环,芳烃混合溶剂喷淋而下,经过白土床填料层以清洗白土中的氧化铝粉尘,把氧化铝粉尘洗出来,以降低进入氢化塔的氧化铝粉尘。循环6小时左右后,停止清洗投入使用。

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