一种环丁烯砜的连续加氢反应系统、方法及相关应用与流程

1.本发明涉及环丁砜制备技术领域，特别涉及一种环丁烯砜的连续加氢反应系统、方法及一种环丁烯砜的连续加氢反应系统在制备环丁砜中的应用、一种环丁烯砜的连续加氢反应方法在制备环丁砜中的应用。


背景技术：

2.环丁砜是一种常用的溶剂，属于特色精细化工小宗化工产品，环丁砜大多由环丁烯砜进行加氢反应生产而成。目前环丁烯砜加氢反应大多采用间歇釜式工艺。


技术实现要素：

3.现有的环丁烯砜的加氢反应系统存在以下问题：加氢反应为间歇式，反应后剩余的氢气不能完全回收，氢气的流失较多，提高了生产成本。鉴于上述问题，有必要提出一种环丁烯砜的连续加氢反应系统以解决或部分解决上述问题，本发明提出的技术方案如下：
4.第一方面，本发明提出了一种环丁烯砜的连续加氢反应系统，包括循环泵、辅助反应器、外循环冷却器、主反应器和反应循环罐，其中：
5.循环泵，输入端与所述反应循环罐连接，输出端与所述辅助反应器连接，所述循环泵与所述辅助反应器之间设置有氢气入口、环丁烯砜入口和催化剂入口，用于将氢气以及所述反应循环罐输送过来的液相产物与催化剂和环丁烯砜混合后的第一混合物泵入所述辅助反应器；
6.辅助反应器，两端分别与所述循环泵和所述外循环冷却器连接，用于对所述第一混合物和氢气进行第一次加氢反应，并将得到的第二混合物以及未反应的氢气输送至所述外循环冷却器；
7.外循环冷却器，入口端与所述辅助反应器连接，出口端与所述主反应器连接，以对由所述辅助反应器输入的第二混合物以及未反应的氢气进行冷却并输送至所述主反应器；
8.主反应器，与所述反应循环罐连接，用于从所述反应循环罐吸取氢气，并将输入的氢气、第二混合物和吸取的氢气进行第二次加氢反应得到的液相产物和未反应的氢气输送至所述反应循环罐；
9.反应循环罐，分别与所述主反应器和所述循环泵连接，用于将所述主反应器输入的液相产物输送至所述循环泵和/或排出，并将未反应的氢气提供给所述主反应器。
10.进一步的，所述主反应器为文丘里真空发生器，所述主反应器包括入料口、吸附口、喷嘴和出料口，所述入料口与所述外循环冷却器出口端连接，用于接收第二混合物以及未反应的氢气；所述喷嘴与循环泵连接，用于喷射所述循环泵输入的第二混合物，以使得所述吸附口产生负压；所述吸附口与所述反应循环罐连接，用于从所述反应循环罐吸取氢气；所述出料口与反应循环罐连接，用于将第二次加氢反应得到的液相产物输送至所述反应循环罐。
11.进一步的，还包括氢气调节阀和设置于反应循环罐上的压力传感器，所述压力传
感器与所述氢气调节阀连接，所述氢气调节阀与所述氢气入口连接，以根据压力传感器的压力调节自身的阀门开度。
12.进一步的，所述外循环冷却器设置有第一冷却介质入口和第一冷却介质出口。
13.进一步的，所述反应循环罐的内部设置有冷却盘管，所述冷却盘管的入口和出口用于输送第二冷却介质。
14.进一步的，所述反应循环罐与所述循环泵之间设置有液相产物出口，所述液相产物出口用于输出液相产物。
15.第二方面，本发明还提出了一种所述的环丁烯砜的连续加氢反应系统在制备环丁砜中的应用。
16.第三方面，本发明还提出了一种环丁烯砜的连续加氢反应方法，包括：
17.由循环泵将氢气以及所述反应循环罐输送过来的液相产物与催化剂和环丁烯砜混合后的第一混合物泵入所述辅助反应器；
18.由辅助反应器对所述第一混合物和氢气进行第一次加氢反应，并将得到的第二混合物以及未反应的氢气输送至所述外循环冷却器；
19.由外循环冷却器对由所述辅助反应器输入的第二混合物以及未反应的氢气进行冷却并输送至主反应器；
20.由主反应器从所述反应循环罐吸取氢气，并将输入的氢气、第二混合物和吸取的氢气进行第二次加氢反应得到的液相产物和未反应的氢气输送至所述反应循环罐；
21.由反应循环罐将由所述主反应器输入的液相产物输送至所述循环泵和/或排出，并将未反应的氢气提供给所述主反应器。
22.第四方面，本发明还提出了一种所述的环丁烯砜的连续加氢反应方法在制备环丁砜中的应用。
23.基于上述技术方案，本发明较现有技术而言的有益效果为：
24.本发明提出了一种环丁烯砜的连续加氢反应系统，包括循环泵、辅助反应器、外循环冷却器、主反应器和反应循环罐，第二次加氢反应剩余的氢气进入反应循环罐储存，通过主反应器从反应循环罐吸取氢气，实现了氢气的回收，减少了氢气的流失，降低了生产成本；环丁烯砜、氢气在催化剂作用下先在辅助反应器内发生第一次加氢反应，后在主反应器内继续进行第二次加氢反应，环丁烯砜的转化率可以维持在较高水平，加氢反应得到的产物更多，可以更大程度的利用氢气，进而减少氢气的流失；通过循环泵将氢气、催化剂和环丁烯砜泵入所述主反应器中，并将所述反应循环罐输送过来的液相产物泵入所述主反应器中，实现了环丁烯砜加氢反应的连续化生产，提高了生产效率。
附图说明
25.图1是本发明实施例一中，环丁烯砜的连续加氢反应系统的结构示意图；
26.图2是本发明实施例一中，主反应器的结构示意图；
27.图3是本发明实施例二中，环丁烯砜的连续加氢反应方法的流程示意图。
28.其中，1-辅助反应器；2-外循环冷却器；3-主反应器；31-入料口；32-吸附口；33-喷嘴；34-出料口；4-反应循环罐；5-循环泵；6-氢气调节阀。
具体实施方式
29.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
30.实施例一
31.本发明实施例提出了一种环丁烯砜的连续加氢反应系统，如图1所示，包括循环泵5、辅助反应器1、外循环冷却器2、主反应器3和反应循环罐4，其中：
32.循环泵5，输入端与所述反应循环罐4连接，输出端与所述辅助反应器1连接，所述循环泵5与所述辅助反应器1之间设置有氢气入口、环丁烯砜入口和催化剂入口，用于将氢气以及所述反应循环罐4输送过来的液相产物与催化剂和环丁烯砜混合后的第一混合物泵入所述辅助反应器1。
33.辅助反应器1，两端分别与所述循环泵5和所述外循环冷却器2连接，用于对所述第一混合物和氢气进行第一次加氢反应，并将得到的第二混合物以及未反应的氢气输送至所述外循环冷却器2。
34.外循环冷却器2，入口端与所述辅助反应器1连接，出口端与所述主反应器3连接，以对由所述辅助反应器1输入的第二混合物以及未反应的氢气进行冷却并输送至所述主反应器3。
35.具体的，辅助反应器1内发生第一次加氢反应，由于加氢反应是放热的，因此，需要外循环冷却器2对由所述辅助反应器1输入的第二混合物以及未反应的氢气进行冷，已达到第二次加氢反应的最佳温度，从而确保第二次加氢反应更加充分，可以更大程度的利用氢气，进而减少氢气的流失。
36.主反应器3，与所述反应循环罐4连接，用于从所述反应循环罐4吸取氢气，并将输入的氢气、第二混合物和吸取的氢气进行第二次加氢反应得到的液相产物和未反应的氢气输送至所述反应循环罐4；
37.反应循环罐4，分别与所述主反应器3和所述循环泵5连接，用于将所述主反应器3输入的液相产物输送至所述循环泵5和/或排出，并将未反应的氢气提供给所述主反应器3。
38.本发明提出的环丁烯砜的连续加氢反应系统，包括循环泵5、辅助反应器1、外循环冷却器2、主反应器3和反应循环罐4，第二次加氢反应剩余的氢气进入反应循环罐4储存，通过主反应器3从反应循环罐4吸取氢气，实现了氢气的回收，减少了氢气的流失，降低了生产成本；环丁烯砜、氢气在催化剂作用下先在辅助反应器1内发生第一次加氢反应，后在主反应器3内继续进行第二次加氢反应，环丁烯砜的转化率可以维持在较高水平，加氢反应得到的产物更多，可以更大程度的利用氢气，进而减少氢气的流失；通过循环泵5将氢气、催化剂和环丁烯砜泵入所述主反应器3中，并将所述反应循环罐4输送过来的液相产物泵入所述主反应器3中，实现了环丁烯砜加氢反应的连续化生产，提高了生产效率。
39.在一个具体实施例中，所述主反应器3为文丘里真空发生器，如图2所示，所述主反应器3包括入料口31、吸附口32、喷嘴33和出料口34，所述入料口31与所述外循环冷却器2出口端连接，用于接收第二混合物以及未反应的氢气；所述喷嘴33与循环泵5连接，用于喷射所述循环泵5输入的第二混合物，以使得所述吸附口32产生负压；所述吸附口32与所述反应循环罐4连接，用于从所述反应循环罐4吸取氢气；所述出料口34与反应循环罐4连接，用于
将第二次加氢反应得到的液相产物输送至所述反应循环罐4。具体的，如图2所示，文丘里真空发生器的工作原理如下：氢气被送进入料口31中，由于喷嘴33的截面减小，故氢气流速加快，动压增大，而氢气静压同时减小；一旦氢气通过喷嘴33，流速加快的空气就会膨胀，并产生真空；氢气通过吸附口32被吸进主反应器3内，氢气通过出料口34与吸进的氢气一同从真空发生器内排出到循环罐中。
40.本实施例中，通过喷嘴33喷射所述循环泵5输入的第二混合物使气体流速加快，以使得所述吸附口32产生负压，从而吸附口32从反应循环罐4顶部吸入大量的氢气，从而实现氢气在反应循环罐4和主反应器3之间的循环使用，避免了氢气的流失，减低了生产成本。
41.在一个具体实施例中，所述环丁烯砜的连续加氢反应系统还包括氢气调节阀6和设置于反应循环罐4上的压力传感器(图中未示出)，所述压力传感器与所述氢气调节阀6连接，所述氢气调节阀6与所述氢气入口连接，以根据压力传感器的压力调节自身的阀门开度。
42.具体的，氢气调节阀6包括主阀和导阀，主阀包括主阀盘和活塞，导阀包括阀座、膜片、和调节弹簧，通过调节调节弹簧压力设定出口压力，利用膜片传感压力传感器的压力变化，通过导阀启闭驱动活塞调节主阀节流部位过流面积的大小，实现调节压力的作用。在实际调节压力的过程中，调节弹簧预先加压产生的压力和反应循环罐4内气体反馈回来的压力作用在内部膜片的正反两面，两个压力差的变化会带动导阀开启和关闭，在调节弹簧压力恒定的情况下，反应循环罐4内气体压力高于调节弹簧设定压力，阀门就会关小；反应循环罐4内气体压力低于调节弹簧设定压力，阀门就会开大；反应循环罐4内气体等于调节弹簧设定压力，阀门保持不动，起到恒压作用；当主反应器3停止用气时，管道没有流量，阀门会自动关闭。
43.本实施例中，通过压力传感器和氢气调节阀6，使得反应循环罐4的氢气压力处于加氢反应的最佳压力值，确保主反应器3内可以吸取最佳压力值的氢气进行第二次加氢反应，第二次加氢反应更加充分，可以更大程度的利用氢气，进而减少氢气的流失。
44.在一个具体实施例中，所述外循环冷却器2设置有第一冷却介质入口和第一冷却介质出口。第一冷却介质通过进出外循环冷却器2，对环丁烯砜、氢气和催化器进行冷却，达到加氢反应的最佳温度，以更好地在主反应器3中进行加氢反应。本实施例中，第一冷却介质为冷却水，当然，第一冷却介质还可以是其他可以实现环丁烯砜、氢气和催化器冷却效果的其他介质。
45.在一个具体实施例中，所述反应循环罐4的内部设置有冷却盘管，所述冷却盘管的入口和出口用于输送第二冷却介质。通过第二冷却介质在冷却盘管的流动，实现反应产物的冷却，从而使得反应产物在反应循环罐4内分离。
46.在进一步的实施例中，所述主反应器3中第二次加氢反应的反应热量取自第一冷却介质和第二冷却介质。由于加氢反应是放热的，反应后的热量被第一冷却介质和第二冷却介质带走，之后又用于主反应器3加氢反应的反应热量，实现了热量的回收利用，节约了能源，降低了生产成本；而且保证第二次加氢反应的反应热量处于最佳温度，第二次加氢反应更加充分，可以更大程度的利用氢气，进而减少氢气的流失。
47.在一个具体实施例中，所述反应循环罐4与所述循环泵5之间设置有液相产物出口，所述液相产物出口用于输出第一反应产物和第二反应产物。通过反应产物出将第一反
应产物和第二反应产物排出，可以不占用反应循环罐4的空间，使得反应循环罐4可以存储更多的氢气，可以较好的实现氢气压力的稳定控制，使得加氢反应更加充分，氢气的利用率提高，从而减少氢气的流失。
48.实施例二
49.本发明实施例提出了一种环丁烯砜的连续加氢反应方法，包括：
50.步骤s101：由循环泵将氢气以及所述反应循环罐输送过来的液相产物与催化剂和环丁烯砜混合后的第一混合物泵入所述辅助反应器；
51.步骤s102：由辅助反应器对所述第一混合物和氢气进行第一次加氢反应，并将得到的第二混合物以及未反应的氢气输送至所述外循环冷却器；
52.步骤s103：由外循环冷却器对由所述辅助反应器输入的第二混合物以及未反应的氢气进行冷却并输送至主反应器；
53.步骤s104：由主反应器从所述反应循环罐吸取氢气，并将输入的氢气、第二混合物和吸取的氢气进行第二次加氢反应得到的液相产物和未反应的氢气输送至所述反应循环罐；
54.步骤s105：由反应循环罐将由所述主反应器输入的液相产物输送至所述循环泵和/或排出，并将未反应的氢气提供给所述主反应器。
55.本发明实施例提出了一种环丁烯砜的连续加氢反应方法，通过使第二次加氢反应剩余的氢气进入反应循环罐储存，通过氢气调节阀保持反应循环罐的氢气压力，通过主反应器从反应循环罐吸取氢气，实现了氢气的回收，减少了氢气的流失，降低了生产成本；环丁烯砜、氢气在催化剂作用下先在辅助反应器内发生第一次加氢反应，后在主反应器内继续进行第二次加氢反应，环丁烯砜的转化率可以维持在较高水平，加氢反应得到的产物更多，可以更大程度的利用氢气，进而减少氢气的流失；还实现了环丁烯砜加氢反应的连续化生产，提高了生产效率。
56.在一些实施例中，所述催化剂采用均相有机镍酸盐催化剂。催化剂可以是环烷酸镍、新癸酸镍中的一种或混合物，催化剂的稀释溶剂为环戊烷、环己烷等。
57.上述环丁烯砜的连续加氢反应方法，有以下两组数据：
58.(1)环丁烯砜进料量1000kg/h，氢气进料量16.7kg/h，催化剂环烷酸镍浓度为1000ppm，主反应器压力2.7mpa，外循环冷却器后温度65℃，反应循环罐内介质温度维持在65℃，环丁烯砜转化率为99.2％，氢气转化率接近100％；
59.(2)环丁烯砜进料量1500kg/h，氢气进料量25.02kg/h，催化剂癸酸镍浓度为1500ppm，主反应器压力2.7mpa，外循环冷却器后温度65℃，反应循环罐内介质温度维持在65℃，环丁烯砜转化率为99.2％，氢气转化率接近100％。
60.以上两组数据表面，上述环丁烯砜的连续加氢反应方法，可以明显提高环丁烯砜的转化率，加氢反应得到的产物更多，可以进一步提高生产效率。
61.实施例三
62.本发明实施例提出了一种实施例一所述的环丁烯砜的连续加氢反应系统在制备环丁砜中的应用。
63.本发明实施例提出了一种环丁烯砜的连续加氢反应系统在制备环丁砜中的应用，通过使第二次加氢反应剩余的氢气进入反应循环罐储存，通过氢气调节阀保持反应循环罐
的氢气压力，通过主反应器从反应循环罐吸取氢气，实现了氢气的回收，减少了氢气的流失，降低了生产成本；环丁烯砜、氢气在催化剂作用下先在辅助反应器内发生第一次加氢反应，后在主反应器内继续进行第二次加氢反应，环丁烯砜的转化率可以维持在较高水平，加氢反应得到的产物更多，可以更大程度的利用氢气，进而减少氢气的流失。
64.实施例四
65.本发明实施例提出了一种实施例二所述的环丁烯砜的连续加氢反应方法在制备环丁砜中的应用。
66.在上述的详细描述中，各种特征一起组合在单个的实施方案中，以简化本公开。不应该将这种公开方法解释为反映了这样的意图，即，所要求保护的主题的实施方案需要清楚地在每个权利要求中所陈述的特征更多的特征。相反，如所附的权利要求书所反映的那样，本发明处于比所公开的单个实施方案的全部特征少的状态。因此，所附的权利要求书特此清楚地被并入详细描述中，其中每项权利要求独自作为本发明单独的优选实施方案。
67.上文的描述包括一个或多个实施例的举例。当然，为了描述上述实施例而描述部件或方法的所有可能的结合是不可能的，但是本领域普通技术人员应该认识到，各个实施例可以做进一步的组合和排列。因此，本文中描述的实施例旨在涵盖落入所附权利要求书的保护范围内的所有这样的改变、修改和变型。此外，就说明书或权利要求书中使用的术语“包含”，该词的涵盖方式类似于术语“包括”，就如同“包括，”在权利要求中用作衔接词所解释的那样。此外，使用在权利要求书的说明书中的任何一个术语“或者”是要表示“非排它性的或者”。

技术特征：
1.一种环丁烯砜的连续加氢反应系统，其特征在于，包括循环泵、辅助反应器、外循环冷却器、主反应器和反应循环罐，其中：循环泵，输入端与所述反应循环罐连接，输出端与所述辅助反应器连接，所述循环泵与所述辅助反应器之间设置有氢气入口、环丁烯砜入口和催化剂入口，用于将氢气以及所述反应循环罐输送过来的液相产物与催化剂和环丁烯砜混合后的第一混合物泵入所述辅助反应器；辅助反应器，两端分别与所述循环泵和所述外循环冷却器连接，用于对所述第一混合物和氢气进行第一次加氢反应，并将得到的第二混合物以及未反应的氢气输送至所述外循环冷却器；外循环冷却器，入口端与所述辅助反应器连接，出口端与所述主反应器连接，以对由所述辅助反应器输入的第二混合物以及未反应的氢气进行冷却并输送至所述主反应器；主反应器，与所述反应循环罐连接，用于从所述反应循环罐吸取氢气，并将输入的氢气、第二混合物和吸取的氢气进行第二次加氢反应得到的液相产物和未反应的氢气输送至所述反应循环罐；反应循环罐，分别与所述主反应器和所述循环泵连接，用于将所述主反应器输入的液相产物输送至所述循环泵和/或排出，并将未反应的氢气提供给所述主反应器。2.如权利要求1所述的环丁烯砜的连续加氢反应系统，其特征在于，所述主反应器为文丘里真空发生器，所述主反应器包括入料口、吸附口、喷嘴和出料口，所述入料口与所述外循环冷却器出口端连接，用于接收第二混合物以及未反应的氢气；所述喷嘴与循环泵连接，用于喷射所述循环泵输入的第二混合物，以使得所述吸附口产生负压；所述吸附口与所述反应循环罐连接，用于从所述反应循环罐吸取氢气；所述出料口与反应循环罐连接，用于将第二次加氢反应得到的液相产物输送至所述反应循环罐。3.如权利要求2所述的环丁烯砜的连续加氢反应系统，其特征在于，还包括氢气调节阀和设置于反应循环罐上的压力传感器，所述压力传感器与所述氢气调节阀连接，所述氢气调节阀与所述氢气入口连接，以根据压力传感器的压力调节自身的阀门开度。4.如权利要求3所述的环丁烯砜的连续加氢反应系统，其特征在于，所述外循环冷却器设置有第一冷却介质入口和第一冷却介质出口。5.如权利要求4所述的环丁烯砜的连续加氢反应系统，其特征在于，所述反应循环罐的内部设置有冷却盘管，所述冷却盘管的入口和出口用于输送第二冷却介质。6.如权利要求5所述的环丁烯砜的连续加氢反应系统，其特征在于，所述反应循环罐与所述循环泵之间设置有液相产物出口，所述液相产物出口用于输出液相产物。7.一种权利要求1-6任一所述的环丁烯砜的连续加氢反应系统在制备环丁砜中的应用。8.一种环丁烯砜的连续加氢反应方法，其特征在于，包括：由循环泵将氢气以及所述反应循环罐输送过来的液相产物与催化剂和环丁烯砜混合后的第一混合物泵入所述辅助反应器；由辅助反应器对所述第一混合物和氢气进行第一次加氢反应，并将得到的第二混合物以及未反应的氢气输送至所述外循环冷却器；由外循环冷却器对由所述辅助反应器输入的第二混合物以及未反应的氢气进行冷却
并输送至主反应器；由主反应器从所述反应循环罐吸取氢气，并将输入的氢气、第二混合物和吸取的氢气进行第二次加氢反应得到的液相产物和未反应的氢气输送至所述反应循环罐；由反应循环罐将由所述主反应器输入的液相产物输送至所述循环泵和/或排出，并将未反应的氢气提供给所述主反应器。9.如权利要求8所述的环丁烯砜的连续加氢反应方法，其特征在于，所述催化剂为均相有机镍酸盐催化剂。10.一种权利要求8或9所述的环丁烯砜的连续加氢反应方法在制备环丁砜中的应用。

技术总结
本发明提出了一种环丁烯砜的连续加氢反应系统、方法及相关应用，其中，环丁烯砜的连续加氢反应系统包括循环泵、辅助反应器、主反应器、外循环冷却器和反应循环罐，第二次加氢反应剩余的氢气进入反应循环罐储存，通过主反应器从反应循环罐吸取氢气，实现了环丁烯砜加氢反应，减少循环氢压缩机环节，大幅提高加氢反应效率降低了生产成本；环丁烯砜、氢气和催化剂在辅助反应器内发生第一次加氢反应后，在主反应器内进行第二次加氢反应，环丁烯砜的转化率维持在较高水平，减少副产品生成；通过循环泵将氢气、催化剂和环丁烯砜泵入主反应器中，并将由反应循环罐输入的液相产物泵入主反应器，实现了环丁烯砜加氢反应的连续化生产，提高了生产效率。高了生产效率。高了生产效率。


技术研发人员：赵永祥
受保护的技术使用者：中国昆仑工程有限公司
技术研发日：2022.03.14
技术公布日：2023/9/23