【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于丁二酸酐生产，具体地涉及一种加氢反应系统及顺酐加氢方法。
技术介绍
1、目前，丁二酸酐的生产方法主要分为丁二酸脱水法、生物发酵法和顺酐催化加氢法，其中顺酐催化加氢法是生产丁二酸酐转化率最高、产品质量最好的方法，最适合大规模工业化，但顺酐加氢生产丁二酸酐为强放热反应（△h=128kj/mol），采用常规的滴流床加氢和常规液相加氢工业及反应器结构都不容易将反应热及时移出，使反应过程温度无法控制，造成催化剂床层局部热点、副反应严重、催化剂床层板结等问题，使反应过程的转化率和选择性难以兼顾，更难以达到较高的选择性。
2、cn103570650a提出了一种顺酐加氢连续生产丁二酸酐联产丁二酸的工艺流程，该方法采用两级加氢反应器进行，一级加氢反应器为氢气和反应液下进上出的固定床反应器，二级加氢反应器时氢气和反应液均上进下出的滴流床反应器，采用外循环撤热的方式，将反应热移出，目的是控制整个反应器的平均操作温度，使反应器内温度均衡。该方法中，一级反应器采用氢气和反应液并流向上的流动方式，基于顺酐加氢反应放热量大的特殊性，采用常规技术无法保证物料混合均匀和分布均匀，无法保证反应均匀和解决局部热点的问题；而二级反应器采用并流向下的滴流床反应器流动方式，更加无法保证及时带走反应热、解决局部热点的问题。
3、cn 105801536b提出了一种顺酐液相选择加氢制备丁二酸酐的方法，液相加氢反应采用两段低温低压反应工艺的方法制备丁二酸酐，采用两个反应器，分别为一段反应器和二段反应器，一段反应器和二段反应器串联使用；顺酐、
技术实现思路
1、针对现有技术的不足，本专利技术公开了一种加氢反应系统及顺酐加氢方法。本专利技术系统能够有效控制顺酐加氢反应过程的反应速率及温升，解决了顺酐加氢反应过程集中放热、容易产生局部热点的问题，提高顺酐加氢过程的转化率和选择性。
2、本专利技术的加氢反应系统，包括反应器i和反应器ii；
3、反应器i包括筒体i和内置的中心管i，二者同轴设置，中心管i管壁上开孔，筒体i和中心管i通过开孔连通，筒体i和中心管i之间的环形区域为反应区i；中心管i的底部设置进料口i，筒体i的顶部设置出料口i；中心管i可以与进料口i的尺寸相同或不同；
4、反应器ii包括筒体ii和内置的中心管ii，二者同轴设置，中心管ii管壁上开孔，筒体ii和中心管ii通过开孔连通，筒体ii和中心管ii之间的环形区域为反应区ii；筒体ii的底部设置进料口ii，中心管ii的顶部设置出料口ii；中心管i可以与进料口i的尺寸相同或不同；进料口i与进料管线连通，出料口i经管线与进料口ii连通。
5、本专利技术的加氢反应系统中，反应器i的高径比为2～20，优选3～8，反应器ii的高径比为0.5～5，优选0.5～3.0；反应器i与反应器ii的体积之比为1:1.1～1:10，优选1:1.5～1:5。
6、本专利技术的加氢反应系统中，所述的中心管与筒体的直径比为1:2~1:200。
7、本专利技术的加氢反应系统中，所述的中心管i的表面部分区域开孔，开孔区域自中心管i底部至中心管i轴向长度的1/2～4/5区域（底部为轴向长度起点）；中心管i的表面开孔大小一般为1mm～100mm；中心管i的表面开孔面积不小于进料口i的截面积；中心管ii的表面部分区域开孔，开孔区域自中心管ii顶部至中心管ii轴向长度的1/2～4/5区域（顶部为轴向长度起点）；中心管ii的表面开孔大小一般为1mm～100mm；中心管ii的表面开孔面积不小于出料口ii的截面积；一般地，中心管i与ii设置的开孔面积相同。
8、本专利技术的加氢反应系统中，所述的反应器（反应器i和ii）外壳体顶部为上封头，底部为下封头，上封头的内壁中心位置与下封头的内壁中心位置沿反应器轴向固定焊接中心管（中心管i和ii）。
9、本专利技术的加氢反应系统中，所述的反应器i和反应器ii装填本领域常用的加氢催化剂；催化剂类型可以根据需要进行设置，可以相同或不同；催化剂床层个数同样可以根据需要进行设置。
10、本专利技术的加氢反应系统中，进一步包括原料混合设备，用于将液相原料和氢气进行混合，如采用静态混合器、溶气泵、机械搅拌设备、胶体磨、微孔板纳/微米氢分散组件、微气泡发生器、陶瓷膜纳/微米氢分散组件、微通道混合器等任意具有液液和/或气液混合功能的设备。所述的原料混合设备一般设置于反应器的进料口前。如顺酐加氢反应的液相原料（顺酐、溶剂）和氢气的物料进行混合。
11、本专利技术的加氢反应系统中，进一步包括取热设备，用于对反应器i的出料进行取热，和将反应器ii的进料换热到物料所需反应温度，如换热器、或水冷器等。
12、本专利技术的加氢反应系统中，进一步包括补充氢气管线，补充氢气管线一般直接与原料混合设备连接，用于提供反应器ii内加氢反应所需氢气。
13、本专利技术的加氢反应系统中，进一步包括气液分离设备，用于将反应器i和ii的流出物进行气液分离，一般通过气液分离罐完成，分离罐顶部分离出气体，分离罐底部得到液相产物。
14、本专利技术的顺酐加氢方法，包括如下内容：
15、（1）顺酐溶液与氢气的混合物料作为第一混合进料经由进料口i进入反应器i的中心管i，由中心管i管壁上的开孔扩散至装填加氢催化剂的筒体i内，自下而上发生一级加氢反应，一级加氢反应流出物自出料口i离开反应器i；
16、（2）一级加氢反应流出物与及补充氢气的混合物料作为第二混合进料由反应器ii的进料口ii进入装填加氢催化剂的筒体ii，自下而上发生二级加氢反应，反应完成后的二级加氢反应流出物经中心管ii管壁上的开孔扩散至中心管ii内，经出料口ii离开反应器ii，经过气液分离得到丁二酸酐产品。
17、本专利技术方法中，步骤（1）所述的第一混合进料是以氢气为分散相、顺酐溶液为连续相的液相物料；氢气的分散尺寸一般为100nm～1000μm，优选50μm～600μm；一般采用静态混合器、溶气泵、机械搅拌设备、胶体磨、微孔板纳/微米氢分散组件、微气泡发生器、陶瓷膜纳/微米氢分散组件、微通道混合器等混合设备中的一种或多种。
18、本专利技术方法中，步骤（1）所述的溶剂选用苯、甲苯、二甲苯、丙酮、四氢呋喃、γ-丁内酯、甲级丙酮、环己酮、乙酸乙酯、丁二酸二乙酯或乙二醇单甲醚等中的一种或多种；顺酐溶液浓度一般为0.03～0.3g/ml，优选0.05～0.15g/ml。
19、本专利技术方法中，所述的氢气一般采用纯度大于90（v）%的氢气，优选采用99.9%的纯氢。...
【技术保护点】
1.一种加氢反应系统，其特征在于：包括反应器I和反应器II；
2.根据权利要求1所述的加氢反应系统，其特征在于：反应器I的高径比为2～20，优选3～8，反应器II的高径比为0.5～5，优选0.5～3.0；反应器I与反应器II的体积之比为1:1.1～1:10，优选1:1.5～1:5。
3.根据权利要求1所述的加氢反应系统，其特征在于：所述的中心管与筒体的直径比为1:2~1:200。
4.根据权利要求1所述的加氢反应系统，其特征在于：所述的中心管I的表面部分区域开孔，开孔区域自中心管I底部至中心管I轴向长度的1/2～4/5区域；中心管I的表面开孔大小为1mm～100mm；中心管I的表面开孔面积不小于进料口I的截面积。
5.根据权利要求1所述的加氢反应系统，其特征在于：中心管II的表面部分区域开孔，开孔区域自中心管II顶部至中心管II轴向长度的1/2～4/5区域；中心管II的表面开孔大小为1mm～100mm；中心管II的表面开孔面积不小于出料口II的截面积。
6.根据权利要求1所述的加氢反应系统，其特征在于：中心管I与中心管I
7.根据权利要求1所述的加氢反应系统，其特征在于：所述的反应器外壳体顶部为上封头，底部为下封头，上封头的内壁中心位置与下封头的内壁中心位置沿反应器轴向固定焊接中心管。
8.根据权利要求1所述的加氢反应系统，其特征在于：加氢反应系统包括原料混合设备，用于将液相原料和氢气进行混合，选自静态混合器、溶气泵、机械搅拌设备、胶体磨、微孔板纳/微米氢分散组件、微气泡发生器、陶瓷膜纳/微米氢分散组件或微通道混合器中一种或多种。
9.根据权利要求1所述的加氢反应系统，其特征在于：加氢反应系统包括取热设备，用于对反应器I的出料进行取热，和将反应器II的进料换热到物料所需反应温度。
10.根据权利要求1所述的加氢反应系统，其特征在于：加氢反应系统包括补充氢气管线，补充氢气管线直接与原料混合设备连接，用于提供反应器II内加氢反应所需氢气。
11.根据权利要求1所述的加氢反应系统，其特征在于：加氢反应系统包括气液分离设备，用于将反应器I和II的流出物进行气液分离。
12.一种顺酐加氢方法，其特征在于包括如下内容：（1）顺酐溶液与氢气的混合物料作为第一混合进料经由进料口I进入反应器I的中心管I，由中心管I管壁上的开孔扩散至装填加氢催化剂的筒体I内，自下而上发生一级加氢反应，一级加氢反应流出物自出料口I离开反应器I；（2）一级加氢反应流出物与及补充氢气的混合物料作为第二混合进料由反应器II的进料口II进入装填加氢催化剂的筒体II，自下而上发生二级加氢反应，反应完成后的二级加氢反应流出物经中心管II管壁上的开孔扩散至中心管II内，经出料口II离开反应器II，经过气液分离得到丁二酸酐产品。
13.根据权利要求12所述的顺酐加氢方法，其特征在于：步骤（1）所述的第一混合进料是以氢气为分散相、顺酐溶液为连续相的液相物料；氢气的分散尺寸为100nm～1000μm，优选50μm～600μm。
14.根据权利要求12所述的顺酐加氢方法，其特征在于：第一混合进料采用混合设备为静态混合器、溶气泵、机械搅拌设备、胶体磨、微孔板纳/微米氢分散组件、微气泡发生器、陶瓷膜纳/微米氢分散组件、微通道混合器中的一种或多种。
15.根据权利要求12所述的顺酐加氢方法，其特征在于：步骤（1）所述的溶剂选用苯、甲苯、二甲苯、丙酮、四氢呋喃、γ-丁内酯、甲级丙酮、环己酮、乙酸乙酯、丁二酸二乙酯或乙二醇单甲醚中的一种或多种；顺酐溶液浓度为0.03～0.3g/mL。
16.根据权利要求12所述的顺酐加氢方法，其特征在于：所述的氢气采用纯度大于90v%的氢气。
17.根据权利要求12所述的顺酐加氢方法，其特征在于：反应器I和反应器II内的氢气Nm3/h与步骤（1）中顺酐溶液m3/h的体积流量之比为5：1～100：1，优选10：1～50：1。
18.根据权利要求12所述的顺酐加氢方法，其特征在于：所述的反应器I的加氢反应条件为：反应温度为40～200℃，优选50～90℃；反应压力为0.5～10.0MPa，优选1～5.0MPa；液时空速为1～20.0h-1，优选3.0～10.0h-1。
19.根据权利要求12所述的顺酐加氢方法，其特征在于：所述的反应器II的加氢反应条件为：反应温度为40～100℃，优选50～70℃；反应压力为0.5～10.0MPa，优选1～5.0MPa；液时空速为0.1～5.0h-1，优选0.5～3.0h-1。
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【技术特征摘要】
1.一种加氢反应系统，其特征在于：包括反应器i和反应器ii；
2.根据权利要求1所述的加氢反应系统，其特征在于：反应器i的高径比为2～20，优选3～8，反应器ii的高径比为0.5～5，优选0.5～3.0；反应器i与反应器ii的体积之比为1:1.1～1:10，优选1:1.5～1:5。
3.根据权利要求1所述的加氢反应系统，其特征在于：所述的中心管与筒体的直径比为1:2~1:200。
4.根据权利要求1所述的加氢反应系统，其特征在于：所述的中心管i的表面部分区域开孔，开孔区域自中心管i底部至中心管i轴向长度的1/2～4/5区域；中心管i的表面开孔大小为1mm～100mm；中心管i的表面开孔面积不小于进料口i的截面积。
5.根据权利要求1所述的加氢反应系统，其特征在于：中心管ii的表面部分区域开孔，开孔区域自中心管ii顶部至中心管ii轴向长度的1/2～4/5区域；中心管ii的表面开孔大小为1mm～100mm；中心管ii的表面开孔面积不小于出料口ii的截面积。
6.根据权利要求1所述的加氢反应系统，其特征在于：中心管i与中心管ii的开孔面积相同。
7.根据权利要求1所述的加氢反应系统，其特征在于：所述的反应器外壳体顶部为上封头，底部为下封头，上封头的内壁中心位置与下封头的内壁中心位置沿反应器轴向固定焊接中心管。
8.根据权利要求1所述的加氢反应系统，其特征在于：加氢反应系统包括原料混合设备，用于将液相原料和氢气进行混合，选自静态混合器、溶气泵、机械搅拌设备、胶体磨、微孔板纳/微米氢分散组件、微气泡发生器、陶瓷膜纳/微米氢分散组件或微通道混合器中一种或多种。
9.根据权利要求1所述的加氢反应系统，其特征在于：加氢反应系统包括取热设备，用于对反应器i的出料进行取热，和将反应器ii的进料换热到物料所需反应温度。
10.根据权利要求1所述的加氢反应系统，其特征在于：加氢反应系统包括补充氢气管线，补充氢气管线直接与原料混合设备连接，用于提供反应器ii内加氢反应所需氢气。
11.根据权利要求1所述的加氢反应系统，其特征在于：加氢反应系统包括气液分离设备，用于将反应器i和ii的流出物进行气液分离。
12.一种顺酐加氢方法，其特征在于包括如下内容：（1）顺酐溶液与氢气的混合物料作为第一混合进料经由进料口i进入反应器i的中心管i，由中心管i管壁上的开孔扩散至装填加氢催化剂的筒体i内，自下而上发生一级加氢反应，一级加氢反应流出物自出料口i离开反应器i；（2）一级加氢反应流出物与及补充氢气的混合物料作为第二混合进料由反应器ii的进料口ii进入装填加氢催化剂的筒体ii，自下而上发生二级加氢反应，反应完成后的二级加氢反应流出物经中心管ii管壁上的开孔扩散至中心管ii内，经出料口ii离开反应器ii，经过气液分离得到丁二酸酐产品。
13.根据权利...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨秀娜，周峰，高峰，姜阳，阮宗琳，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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