本發明屬于化工技術領域，涉及一種己內酰胺加氫精制裝置，更具體的說是一種固定床加氫精制己內酰胺裝置。

背景技術：

己內酰胺是尼龍-6合成纖維和尼龍-6工程塑料的中間體，與滌綸、晴綸在我國并稱為三大合成纖維，在工業、民用、軍事等方面得到了廣泛的應用。

己內酰胺生產工藝流程長、生產技術較復雜，所用原料有苯、苯酚和甲苯等；目前，工業化生產工藝路線主要有兩類：第一類路線是以環己酮為中間產物，再合成為環己酮肟，環己酮肟然后經Bechmann重排合成粗己內酰胺，這是迄今最重要的制造方法，占己內酰胺總產能的90%以上；主要生產方法包括拉西法（Rasching）、硫酸羥胺（HSO）法、一氧化氮還原法（NO）、羥胺法（HPO）及胺肟化法（HAO）；第二類路線避開環己酮的生產環節，涉及其他中間體或其他工藝步驟，如采用甲苯路線工藝、環己烷光亞硝化技術等。

因原材料與工藝路線的不同，粗己內酰胺所含雜質的種類和量也有差別，除含有己內酰胺外，還含有大量水、少量硫酸銨以及其他的有機與無機雜質，其中常見的有機雜質有揮發性堿、鹽類、苯胺、醋酸銨、苯酚、烷基胺類、硝基苯、異晴基苯、環己酮、環己酮肟、氨基己酸及其他酰胺類雜質。

以上雜質，大部分能通過萃取、汽提、離子交換、蒸發、精餾方法而脫除；但其中一些化學性質與己內酰胺相似、沸點與己內酰胺相近的雜質，如胺類、酰胺類、羧酸及酯、苯酚等，能參與尼龍-6單體的聚合反應, 與分子鏈中的酰胺基、羧基或胺基和羰基結合, 封閉端基, 終止鏈增長，但很難通過上述方法脫除。

目前，除去此類雜質的方法有兩種：一種是用高錳酸鉀氧化法，即將一定量的高錳酸鉀加入粗己內酰胺中進行氧化處理，己內酰胺水溶液依次脫水，脫除低沸物和高沸物后，加入燒堿，再送入成品精制塔，獲得己內酰胺成品溶液，但是此法很難控制；另一種是加氫精制法，即用氫氣將含有微量不飽和雜質的含水己內酞胺進行加氫精制，再通過蒸餾的方法將其分離。

加氫精制己內酰胺是生產己內酰胺的重要步驟之一，工業上己內酰胺加氫精制的方法有以下幾種：

(1)連續攪拌釜式反應器，所用的催化劑為骨架鎳（又名雷尼鎳，英文名Raney Ni）催化劑，反應后的物料與催化劑一起分離過濾，該法存在工藝復雜與分離困難，且催化劑利用率低、消耗量大，設備費用高；

(2)磁穩定床工藝，CN1272491A公開的方法是己內酰胺水溶液在含鎳的加氫催化劑存在下與氫氣接觸進行加氫反應，反應是以氣—液—固三相在磁穩定床中進行的；CN1331074A公開的方法是己內酰胺水溶液與氫氣先在混合器中混合，然后再使含溶解氫的己內酰胺水溶液與含鎳加氫催化劑接觸進行加氫精制，反應是以液-固兩相在磁穩定床中進行；CN1552698A公開的方法是己內酰胺水溶液與氫氣先在攪拌釜反應器中先與催化劑進行氣—液—固三相反應，并使氫氣溶解在己內酰胺水溶液中，然后己內酰胺水溶液再和催化劑一起進入磁穩定床中進行液-固反應；該方法是目前較為先進的方法。

上述兩種加氫工藝采用的反應器型式為漿態反應器，存在催化劑易流失、均需回收與再利用催化劑和操作復雜的缺點。

EP411455A公開的方法是：采用氣—液—固三相固定床工藝體系，在催化劑存在下，己內酰胺水溶液與氫氣一起從底部向上通過裝有催化劑的固定床；EP635487A公開的方法是：氫氣與己內酰胺水溶液先在攪拌釜反應器接觸而溶解，然后再將含有溶解氫的己內酰胺水溶液在固定床中進行液—固加氫反應，該加氫工藝流程簡單，但是傳質效果差，從而加氫反應進行不徹底。

技術實現要素：

本實用新型的目的是針對現有技術的不足，開發一種固定床加氫精制己內酰胺的裝置。

本實用新型的技術方案是：一種固定床加氫精制己內酰胺裝置，主要由進料加熱器、混合器、固定床加氫反應器、出料緩沖罐、加氫出料泵組成，其特征在于：含雜質的粗己內酰胺水溶液通過管道進入進料加熱器、進料加熱器與管道混合器進口相連，管道混合器出口與加氫溶解攪拌釜相連、加氫溶解攪拌釜與固定床加氫反應器相連，固定床加氫反應器與出料緩沖罐相連，出料緩沖罐與加氫出料泵連接，所述的各設備之間的連接是通過管道連接。

所述的混合器是管道混合器、加氫溶解攪拌釜或塔式混合器。

所述的混合器由管道混合器、加氫溶解攪拌釜組成。

所述的管道混合器具有粗己內酰胺水溶液和氫氣進口。

所述的加氫溶解攪拌釜還有氫氣進料管、放空管、安全閥以及相應的儀表設施。

原料氫氣可以分別進入管道混合器和加氫溶解攪拌釜。

所述的固定床加氫反應器頂部設置液體分布器；在反應器頂部設有氫氣進料管，反應段下部設有尾氫排放管，底部為物料出口管。

所述的加氫溶解攪拌器物料通過壓力自流到固定床加氫反應器。

所述的固定床加氫反應器頂部設置液體分布器；在反應器頂部設有氫氣排放管，反應段下部設有氫氣進料管，底部為物料出口管。

所述的固定床加氫反應器可以是兩臺并聯順流或逆流連接。

所述的固定床加氫反應器可以是兩串聯順流連接。

固定床加氫精制己內酰胺裝置在己內酰胺精制中的應用：

含雜質的粗己內酰胺水溶液經進料加熱器加熱后與第一股氫氣在管道混合器混合后，進入加氫攪拌釜中混合，使氫在己內酰胺水溶液中的飽和程度達到30~100%；然后在一種負載型鎳或者鈀固定床加氫催化劑任一種存在下，將含溶解氫的粗己內酰胺水溶液與第二股氫氣在固定床反應器中進行充分的氣-液-固加氫反應；粗己內酰胺水溶液質量濃度為10%~95%；加氫反應溫度范圍為40~150℃，壓力為0.1~3.0MPa，己內酰胺溶液的空速為1~50h^-1。

所述的粗己內酰胺水溶液質量濃度為10%~95%，優選為10%~40%。

所述的第一股氫氣與己內酰胺的摩爾比為0.001~50，優選為0.1~10，所說的第二股氫氣與己內酰胺的摩爾比為0.001~50，優選為0.1~10。

所述的加氫催化劑是目前工業上使用的負載型鎳或者鈀固定床加氫催化劑中任一種，粒徑均為0.05~100mm，優選0.5~10mm。

所述的方法中，反應溫度為40~150℃，優選70~120℃，反應壓力為0.1~3.0 MPa，優選0.5~1.0 MPa，空速為1~50h^-1，優選2~10h^-1。

本實用新型在應用中對所用的固定床反應器的形狀沒有特別的限制，優選為滴流床反應器；固定床的使用方式無特別限制，可以并聯也可以串聯，可以單臺使用也可以一開一備，并且氣液流向無特別要求，可以氣液并流向下、向上或者液體向下，氣相逆流向上，優選氣液并流向下。該方法在保證加氫效果的能力下，流程連續且更簡便，操作更方便，催化劑消耗更低。

附圖說明

圖1：兩臺固定床并聯順流工藝裝置；

圖2：兩臺固定床并聯逆流工藝裝置；

圖3：兩臺固定床串聯順流工藝裝置；

圖4：單臺固定床順流工藝裝置；

圖5：塔式混合器固定床工藝裝置。

圖中：1-第一股氫氣管道；2-粗己內酰胺水溶液管道；3-初步混合氫氣粗己內酰胺水溶液管道；4-溶氫后粗己內酰胺水溶液管道；5-第二股氫氣管道；6-尾氫管道；7-反應后的己內酰胺水溶液管道；8-緩沖罐出料管道；9-加氫出料泵出料管道；11-進料加熱器；12-管道混合器；13-加氫溶解攪拌釜；14-固定床加氫反應器；14-1-第一固定床加氫反應器；14-2第二固定床加氫反應器；15-出料緩沖罐；16-加氫出料泵；17-塔式混合器。

具體實施方式

下面通過實施例對本實用新型具體使用過程中的方法作進一步的說明。

實施例1

40噸/小時的含雜質的粗己內酰胺水溶液（質量濃度為30%，PM值為30s）與第一股氫氣流在管道混合器混合后，進入加氫溶解攪拌釜充分混合后與第二股氫氣并聯進入反應器，氫氣和液體由反應器上部流入反應器，如圖1；固定床反應器頂部設置液體分布器；壓力為0.9MPa(A)，空速為7h^-1，每股氫氣與己內酰胺的摩爾比約為0.9；所用催化劑為鎳基顆粒狀加氫催化劑，粒徑為2.5mm；溶解氫與雜質在催化劑表面進行充分的傳質并反應，反應后的己內酰胺的PM值可以達1500s以上。

實施例2

40噸/小時的含雜質的粗己內酰胺水溶液（質量濃度為30%，PM值為30s）與第一股氫氣流在管道混合器混合后，進入加氫溶解攪拌釜充分混合后與第二股氫氣并聯進入反應器；液體由反應器上部流入反應器，第二股氫氣由下部進入反應器，如圖2；固定床反應器頂部設置液體分布器；壓力為0.8MPa，空速為5h^-1，每股氫氣與己內酰胺的摩爾比約為0.7；所用催化劑為鎳基顆粒催化劑；氫氣在催化劑作用下與雜質進行充分的傳質并反應，反應后的己內酰胺水溶液自反應器底部流出，反應后的己內酰胺溶液的PM值可以達1500s以上。

實施例3

40噸/小時的含雜質的粗己內酰胺水溶液（質量濃度為30%，PM值為30s）與第一股氫氣流在管道混合器混合后，進入加氫溶解攪拌釜充分混合后進入第一反應器；第二股氫氣并流進入反應器，從第一反應釜出來的料液再與氫氣并流進入第二反應釜，如圖3；固定床反應器頂部設置液體分布器；壓力為0.8MPa，空速為6h^-1，每股氫氣與原料的摩爾比約為0.86；所用催化劑為鎳基顆粒催化劑；氫氣在催化劑作用下與雜質進行充分的傳質并反應，反應后的己內酰胺水溶液自反應器底部流出，反應后的己內酰胺溶液的PM值可以達1500s以上。

實施例4

40噸/小時的含雜質的粗己內酰胺水溶液（質量濃度為30%，PM值為30s）與第一股氫氣流在管道混合器混合后，進入加氫溶解攪拌釜充分混合后與第二股氫氣并流進入反應器，如圖4；固定床反應器頂部設置液體分布器；壓力為1.0MPa，空速為5h^-1，每股氫氣與原料的摩爾比約為0.9；所用催化劑為鎳基顆粒催化劑；氫氣在催化劑作用下與雜質進行充分的傳質并反應，反應后的己內酰胺水溶液自反應器底部流出，反應后的己內酰胺溶液的PM值可以達1500s以上。

實施例5

40噸/小時的含雜質的粗己內酰胺水溶液（質量濃度為30%，PM值為30s）進入塔式混合器上部，在塔內與下部進入的氫氣混合，如圖5；混合液從塔的底部出料進入進入反應器，塔頂部的排出氫氣也進入反應器；固定床反應器頂部設置液體分布器；壓力為1.0MPa，空速為5h^-1，氫氣與原料的摩爾比約為0.9；所用催化劑為鎳基顆粒催化劑；氫氣在催化劑作用下與雜質進行充分的傳質并反應，反應后的己內酰胺水溶液自反應器底部流出，反應后的己內酰胺溶液的PM值可以達1800s以上。

實施例6

40噸/小時的含雜質的粗己內酰胺水溶液（質量濃度為30%，PM值為30s）與第一股氫氣流進入加氫溶解攪拌釜充分混合后與第二股氫氣并流進入反應器；固定床反應器頂部設置液體分布器；壓力為1.0MPa，空速為5h^-1，每股氫氣與原料的摩爾比約為0.9；所用催化劑為鎳基顆粒催化劑；氫氣在催化劑作用下與雜質進行充分的傳質并反應，反應后的己內酰胺水溶液自反應器底部流出，反應后的己內酰胺溶液的PM值可以達1480s以上。