[实用新型]连续式加氢、异构化合成挂式四氢双环戊二烯的装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种连续式加氢、异构化合成挂式四氢双环戊二烯的装置。 

背景技术

以双环戊二烯(DCPD)为原料，经过加氢、异构化过程可以得到挂式四氢双环戊二烯(exo-THDCPD，即JP-10燃料)。反应过程如下： 

exo-THDCPD的密度为0.93g/cm³，闪点为55℃，冰点为-79℃，体积热值为39.6MJ/L，是目前用量最大、用途最广、综合性能较好的高密度烃燃料。同时，它还可单独用作油漆和表面活性剂等的溶剂或稀释液，以及作为润滑油使用，具有广泛的应用前景。 

近年来，围绕exo-THDCPD的合成，前人对于加氢、异构化合成路线、工艺与催化剂性能之间的关系等方面积累了丰富的科学知识和实践经验。目前，文献报道采用Raney Ni和Pd/C催化剂在浆态床反应器中进行加氢反应，反应效果良好。CN101215218B公开了Raney Ni和Pd/C在釜式反应器中催化DCPD加氢的操作条件。异构化工艺则主要采用无水AlCl₃和沸石分子筛等在高压釜中进行。纵观整个合成工艺，加氢和异构化分步实现，反应周期长，反 应后处理繁琐。同时，间歇反应工艺中伴随着加氢和异构化的副反应直接引起目标产物的选择性下降。尤其是高压釜合成工艺过程中存在细粉状催化剂难以回收，不仅增加生产成本，而且单纯依托实验室小批量生产的间歇反应工艺已无法满足挂式四氢双环戊二烯的生产需求。因此，找到一种即稳定可靠又操作灵活的实验装置势在必行。 

然而，以利用气态反应物料，通过由固体催化剂所构成的床层进行反应的气固相催化反应器——固定床，具有结构简单、操作稳定、便于控制、易实现大型化和连续化生产等优点在化工生产中应用极为广泛。“双环戊二烯催化加氢技术进展”(石油与天然气化工，2001，30(3)，117-119)报道采用Ni/γ-Al₂O₃用于双环戊二烯连续加氢，DCPD转化率为98％，endo-THDCPD收率接近95％。笔者认为，使用固定床连续合成工艺，可以极大地提高催化剂的利用率和反应效率，使之适用于工业化的生产。 

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种连续加氢、异构化合成挂式四氢双环戊二烯的装置。该装置具有结构简单、操作简便、催化剂利用率高、运行成本低等优点。 

本实用新型是一种连续式加氢、异构化合成挂式四氢双环戊二烯的装置，依次包括进料单元、反应单元和产品采集与分离回收单元，所述的进料单元包括气体进料系统和液体进料系统，气体进料系统包括氢气进料系统和氮气进料系统；所述反应单元依次包括第一反应器和第二反应器，每个反应器设置压力调节装置，实现单独调节各反应器的压力。 

所述第一反应器的出料口和第二反应器进料口通过管线连接，第二反应器 的出料口通过管线连接换热器，连接第一反应器和第二反应器的管路上设置节点A，连接第二反应器和换热器的管路上设置节点B，将A节点和B节点通过管路连接，在节点A至第二反应器进料口之间的管路设置高温阀(14)，在节点B和第二反应器出料口之间的管道上设置高温阀(16)，在节点A和B之间的管道上设置高温阀(13)，当高温阀(14)和高温阀(16)处于开启状态，高温阀(13)处于关闭状态时，第一反应器和第二反应器处于串联连接，混合物料将依次通过第一反应器和第二反应器，当高温阀(14)和高温阀(16)关闭，而将高温阀(13)处于开启状态时，混合物料经过第一反应器后，不再经过第二反应器而是直接进入换热器中。 

所述进料单元和反应单元之间设置预热炉。 

所述氢气进料系统依次包括过滤器，气体流量计；氮气进料系统依次包括过滤器、气体流量计；液体进料系统包括电子天平，原料罐，计量泵。 

所述的产品采集与分离回收单元包括换热器、气液分离罐、产品采集系统及分离回收系统，换热器与气液分离罐连接，气液分离器分别连接产品采集系统和分离回收系统。 

所述的反应器为固定床反应器。 

所述的反应器采用316SS材质开式炉膛，使用三段炉上、炉中、炉下控温，内部设有控制炉温热电偶(9)和测量反应管芯温度的热电偶(10)，所述的测量反应管芯温度的热电偶设置于催化剂床层中间，数量为2-10个，所述的控制炉温热电偶均匀安装在反应器外壁，数量为2-10个。 

所述第一反应器的压力调节装置为设置在第一反应器输出线路的压力调节阀，第二反应器的压力调节装置为设置在第二反应器输出线路的背压阀。