连续催化加氢工艺的特点及优势

前 言

固定床加氢催化剂

同时:产品质量源于设计,新工艺离不开专业设备、专业技术、优质催化剂的支持。

间歇加氢存在的弊端

目前大部分企业所采用的生产模式依旧是传统生产即间歇性批次生产模式,在生产过程中,每个单元生产结束后都需要检测,检测合格后方能进入下个单元。一个批次产品从投入到产出所对应的工艺阶段和时间均是高度一致,各个环节视同最终的产品,一旦某个环节检验出产品不合格,即将同一批次所有产品均视为不合格被抽调出来,进行复检等工作。

石油树脂间歇加氢工艺

间歇性批次生产模式中每个单元实际生产耗时并不长,而大部分时间主要用于产品周转与检验。为了缩短生产时间提高效率,大多生产企业建厂之初都采取加大每批次的投放量以减少取样次数及中间检验次数来达到缩短时间提高效率的目的。

同时具有以下弊端:

设备体积、重量等越来越大,变得笨重、不灵活

增加设备成本、维护、维修、保洁等费用

库存难以预测,更换批次时间长,市场反应慢等

自动化程度低,需要大量人力且存在一定安全隐患

连续、间歇法工艺比较

间歇操作是将各种反应原料按一定的顺序加入反应器中,在一定的温度和压力下,经过一定时间完成的特定的反应,然后将反应好的物料从反应器中放出。

因为反应原料是分批加到反应器中的,所以又叫做分批操作,在间歇操作时,反应物的组成随时间而改变。另外,反应温度和压力也可以随时间而改变。

连续操作是将各种反应原料按一定比例和恒定的速度连续不断地加到反应器中,而且从反应器中以恒定的速度连续不断地排出反应产物;在正常操作下,反应器中某一特定部位的反应物料组成、温度和压力原则上是恒定的。

连续法优点:

连续操作比较容易实现高度自动控制,质量稳定,间歇操作的程序自动控制则相当困难而且费用昂贵。

设备简单,反应器容量小,操作简便,易控制,反应物料在反应器中停留时间短有利于减少副反应。

连续操作很容易实现缩短反应时间。而间歇操作则需要有加料,调整操作的温度和压力,放料,以及准备下一批投料等辅助操作时间。

连续操作容易实现节能,依靠物料本身的循环作为移热剂,反应热可以及时导出,并且使反应物的浓度相对降低,可以有效防止副反应。

间歇法优点:

  • 连续操作的技术开发比间歇操作困难得多,对于小规模生产来说,开发一个连续操作是不值得的 。
  • 间歇操作的开工和停工一般比连续操作容易,间歇操作的设备在产量的大小上有较多的伸缩余地,更改产品也有灵活性。
  • 在某些情 况下,由于原料或产物的物理性质等因素,难于采用连续操作。
  • 一、釜式连续加氢

    釜式连续加氢反应的特点是具有连续进料、连续出料; 可以二个或多个以上釜的串联,催化剂能实现自动循环到反应系统。 带内部换热器,温度控制稳定;工艺灵活,产量大小可调;物料及溶剂损失间歇工艺少。

    例如硝基加氢存在放热量大,导致换热不及时产生的高焦油问题,釜式连续可以大大降低溶剂用量,有些反应可以做到无溶剂加氢。

    釜式连续加氢反应工艺,具有流程短、设备投资小、操作简便、 连续化生产、产 品质量稳定 、生产成本低。 可适合于大工业生产规模的装置建设, 且安全性能可靠, 自动化程度绿色环保。

    固定床加氢催化剂

    二、回路连续加氢

    回路反应器由 高压反应釜 , 回路循环泵 , 外置式热交换器 和 文丘里喷射器 组成。 这些反应装置机构单元和釜式搅拌反应器一样,但他们的布置却完全不同。

    在操作过程中,回路反应器中循环回路里维持一个高的活性催化剂悬浮状态,反应物被持续不断地送入反应混合区,同时氢气和活性催化剂与其充分混合,硝基转化立即发生且充分反应,反应产物经过错流系统分离出去。

    而用釜式搅拌反应器做连续反应需要用若干的反应釜做成级联系统,反应物料在釜中停留时间为3~4个小时来与此对比,回路反应器增强版仅需要半个小时。进一步说,由于反应的高换热要求,釜式搅拌反应器反应时需加入溶剂稀释物料减缓放热,这使得反应同样物料,釜式反应器的反应体积要大到回路反应器的4~6倍。

    回路加氢工艺

    回路反应优点:

  • 高传质性能:采用高性能循环泵,传质效率要高于搅拌反应器,传质性能高意味着可投入更少的催化剂,反应耗时更少,产品效率更好;
  • 高换热性能:环路反应器的换热是在反应器外部,换热面积不受反应器规模限制;
  • 可以连续操作:环路反应器可以间歇也可以连续操作;
  • 易于清洁:回路反应器除了安装在高压反应釜顶部的文丘里喷射器之外没有其他任何内置装备。
  • 回路反应缺点:

  • 需要循环泵: 回路反应器需要循环泵来实现系统循环;
  • 回路反应器最大的问题:循环泵要求非常高、价格昂贵、保养成本高;
  • 机械磨损大:回路反应器对于使用镍系列催化剂摩擦系数大,引起的机件损耗大;
  • 可能存在过度反应:环路反应器在喷嘴区部位的温度很高,对于一些敏感性物质容易造成过度反应;
  • 环路反应器不太适合高粘度产品的反应。
  • 三、固定床连续加氢

    固定床加氢反应器可采用一段、两段或多段加氢工艺,颗粒催化剂,无需过滤,催化剂不会带入产品。对催化剂的的抗毒性能要求高,氯、硫、等毒物含量,不适合间歇生产和原料质量有波动的场合。

    目前,具有规模化的产品都采用固定床工艺,如:合成氨、甲醇、丁辛醇、BDO等系列产品,固定床在化工生产是行业趋势。

    固定床技术核心在于催化剂和反应器的设计,国内现目前采用釜式反应的如聚醚胺、间苯二甲胺等在国外均采用固定床工艺。

    固定床反应器

    固定床连续化优点:

  • 安全性高:催化剂一次性装填,一旦运行稳定,无需繁琐的催化剂过滤、卸出程序,劳动力投入少减少人为操作;
  • 产品稳定:反应模式发生变化,产品等级得到提升;
  • 催化剂消耗低:物理损伤小,催化剂寿命更长久;
  • 高效自动化:连续化生产,自动化控制;
  • 安全性高:粉末催化剂用后有燃爆风险,固定床催化剂钝化后卸出即可。
  • 固定床连续化缺点:

  • 不容易切换生产不同牌号的产品;
  • 催化剂须装填、活化步骤,需要停工更换催化剂;
  • 毒物含量要求高,毒物高会导致整炉催化剂 废的风险。
  • 上述三种是主要的连续化加氢工艺,不同产品选择更适合的工艺。

    迅凯催化拥有独立的研发中心和完整的评价装置,可提供各类连续加氢的小试、中试、工业化催化剂。欢迎各界朋友就连续化技术、催化剂进行交流,我们可以提供:

  • 间歇加氢催化剂
  • 连续加氢、回路加氢、固定床加氢工业技术以及配套催化剂
  • 提供催化剂代加工生产和特殊定制开发
  • 特殊定制: 根据反应物、溶剂、过滤方式可定制不同粒径、不同助剂的催化剂
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    迅凯催化(SUNCHEM) 成立于2005年,十六年来一直专注加氢、脱氢等催化剂的研发、生产和销售,是中国化工催化剂行业科技创新的典范之一。公司有独立的研发中心和完整的评价装置。坚持以让客户获得迅速成功为使命,承诺只输出高品质的催化剂产品和服务,正努力成为中国化工高端催化剂的代表。

    催化剂产品系列,包括:雷尼镍系、负载镍系、铜锌系、铜硅系、贵金属载体催化剂等粉末状及固定床用催化剂产品,成功应用于化工生产过程的加氢、脱氢、还原胺化、脱硫等应用。

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