本發(fā)明涉及gbl合成，尤其涉及一種gbl合成工藝及其合成系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、γ-丁內(nèi)酯工業(yè)化的工藝技術(shù)主要有1,4-丁二醇脫氫法和順酐加氫法。(1)丁二醇脫氫法：1,4-丁二醇(bdo)脫氫環(huán)化生產(chǎn)γ-丁內(nèi)酯(gbl)技術(shù)在1946年被basf公司進(jìn)行了工業(yè)化應(yīng)用。另外，美國(guó)gaf公司也于1955年開(kāi)發(fā)成功1,4-丁二醇(bdo)直接脫氫工藝過(guò)程。

2、該技術(shù)路線已在國(guó)內(nèi)多家生產(chǎn)生產(chǎn)企業(yè)采用，技術(shù)成熟、先進(jìn)可靠。產(chǎn)品酸度低、質(zhì)量高，反應(yīng)系統(tǒng)可以直接采用碳鋼材料，特別是該技術(shù)過(guò)程不需要?dú)錃猓皇軞錃庠吹南拗?。該技術(shù)路線在工業(yè)上采用固定床低壓反應(yīng)器，以銅基催化劑為活性組分，添加zn、cr、al、mn和貴金屬等助劑以提高催化劑的活性和產(chǎn)物的選擇性。

3、(2)順酐加氫法：順酐加氫法包括順酐直接加氫和順酐酯化加氫兩種工藝，以后者為主。該工藝將順酐與過(guò)量乙醇在適當(dāng)溫度下反應(yīng)，首先生產(chǎn)順丁烯單酯，并在酸性離子交換樹(shù)脂或硫酸催化劑作用下催化酯化生成順丁烯二酸二乙酯。酯化產(chǎn)物蒸餾脫除水和乙醇，汽化后與氫氣一起進(jìn)入加氫反應(yīng)器，在2～8mpag、150～250℃條件下加氫，采用經(jīng)過(guò)活化處理的亞鉻酸銅為催化劑，并加入ba或mn等助劑，可聯(lián)產(chǎn)1,4-丁二醇(bdo)、γ-丁內(nèi)酯(gbl)、四氫呋喃(thf)，并可通過(guò)操作條件調(diào)整其比例。

4、2003年前，我國(guó)用自有技術(shù)建成數(shù)個(gè)順酐液相加氫制γ-丁內(nèi)酯生產(chǎn)裝置，其弱點(diǎn)是催化劑失活快，不能長(zhǎng)周期運(yùn)行，產(chǎn)品分布差，產(chǎn)品分離難度大。對(duì)此，本發(fā)明采用bdo催化脫氫法生產(chǎn)gbl技術(shù)，其中包括將液相加氫改為氣相加氫，對(duì)反應(yīng)器進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，優(yōu)化工藝流程合理使用反應(yīng)熱等。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為了解決上述背景技術(shù)中提到的問(wèn)題，本發(fā)明提供一種gbl合成工藝及其合成系統(tǒng)。

2、為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用了如下技術(shù)方案：

3、一種gbl合成工藝，包括以下步驟：

4、s1脫氫反應(yīng)：將過(guò)篩稱(chēng)重后的催化劑送至脫氫反應(yīng)器頂部，人工一次裝入脫氫反應(yīng)器列管中，將1，4－丁二醇(bdo)從bdo進(jìn)料管道送入bdo預(yù)熱器，bdo預(yù)熱器的溫度由中壓蒸汽管道進(jìn)入的蒸汽進(jìn)行控制，溫度加熱至150℃，進(jìn)入bdo汽化塔，溫度控制在164.5℃；

5、循環(huán)氫由氫氣循環(huán)機(jī)加壓后，壓力達(dá)到0.15～0.20mpa，與換熱器換熱后，溫度達(dá)到178℃，再經(jīng)過(guò)循環(huán)氫加熱器加熱后，溫度達(dá)到260℃，氫氣經(jīng)加熱后進(jìn)入bdo汽化塔，氫氣作為熱載體，將原料bdo混合，溫度達(dá)到164.5℃，混合氣經(jīng)過(guò)bdo汽化塔頂部的氣液分離器后，依次經(jīng)過(guò)氫醇加熱器和氫醇過(guò)熱器加熱后達(dá)到230℃，操作壓力0.10～0.15mpa，再?gòu)拿摎浞磻?yīng)器的頂部管程進(jìn)入，在催化劑的作用下，催化劑被氫氣還原，使氧化銅還原成具有活性的金屬銅，通過(guò)循環(huán)氫氣量和溫度控制反應(yīng)終點(diǎn)，脫氫過(guò)程為吸熱反應(yīng)，熱量由殼程導(dǎo)熱油供給，完成脫氫轉(zhuǎn)化反應(yīng)物料由脫氫反應(yīng)器底部出來(lái)，進(jìn)入反應(yīng)產(chǎn)物-循環(huán)氫加熱器a、反應(yīng)產(chǎn)物-循環(huán)氫加熱器b的管程中與殼程進(jìn)料交換熱量，換熱至161℃，再進(jìn)反應(yīng)產(chǎn)物冷凝器，經(jīng)循環(huán)水冷卻至50℃,冷凝后的氣相進(jìn)入氣相冷卻器經(jīng)冷凍水冷卻到20℃，反應(yīng)產(chǎn)物冷凝器和氣相冷卻器冷凝下的液體進(jìn)入gbl粗品罐，經(jīng)氣相冷卻器冷卻后的氣相進(jìn)入氫氣循環(huán)機(jī)前緩沖罐,循環(huán)氣壓力約0.05～0.10mpa，氣相大部分作為循環(huán)氣進(jìn)入氫氣循環(huán)機(jī)加壓后重新進(jìn)入系統(tǒng)，剩余部分副產(chǎn)氫氣(99.966％氫氣、0.03％正丁醇，0.004％四氫呋喃)進(jìn)入導(dǎo)熱油爐和蒸汽鍋爐中作為其中一股燃料氣燃燒(氫氣設(shè)立緊急放空管線，作為異常排放點(diǎn)，正常情況下作為燃料全部消耗)。

6、s2減壓脫水：γ-丁內(nèi)酯粗品經(jīng)gbl粗品罐底部的進(jìn)料泵，在流量控制器的控制下，先進(jìn)入gbl脫水塔進(jìn)料預(yù)熱器進(jìn)行預(yù)熱，再進(jìn)入gbl脫水塔進(jìn)行減壓分離，壓力由真空系統(tǒng)控制在21kpa，塔底物料經(jīng)過(guò)gbl脫水塔再沸器加熱至154℃，維持系統(tǒng)的精餾熱量水等輕組分雜質(zhì)將從塔頂分離出來(lái)，經(jīng)過(guò)gbl脫水塔頂冷凝器，經(jīng)冷凍水冷凝分離，冷凝液進(jìn)入gbl脫水塔回流罐，含四氫呋喃和丁醇的不凝氣進(jìn)入真空系統(tǒng)后進(jìn)尾氣緩沖罐，經(jīng)尾氣冷凝器冷凝后將冷凝液(0.6％的正丁醇，1.7％的四氫呋喃、gbl，大部分為水)送入原料成品罐組重組分儲(chǔ)罐作為危廢送有資質(zhì)單位處理。不凝氣經(jīng)密閉管道收集后送至一級(jí)尾氣吸收塔預(yù)處理后送鍋爐房做燃?xì)忮仩t配風(fēng)燃料處理。gbl脫水塔塔頂采出至重組分儲(chǔ)罐，塔釜采出進(jìn)入gbl成品塔進(jìn)行精餾分離。

7、s3減壓脫重：gbl成品塔減壓精餾，壓力由真空系統(tǒng)控制在10kpa，塔底物料經(jīng)過(guò)gbl成品塔再沸器加熱至166℃，塔頂氣相物料gbl通過(guò)gbl成品塔冷凝器，經(jīng)循環(huán)水冷卻后，進(jìn)入gbl成品塔回流罐，部分冷凝液通過(guò)回流調(diào)節(jié)閥進(jìn)入gbl成品塔，部分采出作為gbl產(chǎn)品(或中間品)，通過(guò)gbl產(chǎn)品采出管道進(jìn)入nmp裝置合成工序的gbl高位槽或進(jìn)入中間罐組的gbl儲(chǔ)罐，塔釜采出料進(jìn)入成品及原料罐區(qū)重組分儲(chǔ)罐。

8、優(yōu)選地，所述脫氫反應(yīng)器的列管中填充有催化劑，所述催化劑由cuo、cr2o3、金屬助劑按照質(zhì)量比為1.1:1.5:0.8-1.2復(fù)配而成；

9、其中金屬助劑為ni、mn、mo和ti中的一種或多種。

10、脫氫反應(yīng)器催化劑活化說(shuō)明：脫氫反應(yīng)催化劑主要組分為cuo、cr2o3為主要活性組分，添加其它金屬助劑。通過(guò)氫氣循環(huán)機(jī)向脫氫反應(yīng)系統(tǒng)通入氮?dú)?，打開(kāi)放空閥排放空氣，待系統(tǒng)內(nèi)的氣相氧含量達(dá)標(biāo)后關(guān)閉放空閥。通過(guò)氫氣接口向系統(tǒng)內(nèi)補(bǔ)充氫氣，使用氫氮混合氣對(duì)催化劑進(jìn)行活化，活化溫度控制在280℃以?xún)?nèi)，活化壓力控制在0.1mpa以?xún)?nèi)。

11、2)反應(yīng)方程式

12、主反應(yīng)

13、

14、副反應(yīng)

15、

16、一種gbl合成系統(tǒng)，包括bdo汽化塔、氣液分離器、循環(huán)氫加熱器、氫醇加熱器、氫醇過(guò)熱器、脫氫反應(yīng)器、反應(yīng)產(chǎn)物-循環(huán)氫加熱器、gbl粗品罐、gbl脫水塔、gbl脫水塔進(jìn)料預(yù)熱器、gbl脫水塔頂冷凝器、gbl脫水塔回流罐和gbl成品塔。

17、優(yōu)選地，所述bdo汽化塔的塔釜一側(cè)連通有bdo預(yù)熱器，另一側(cè)連通有循環(huán)氫加熱器，所述bdo汽化塔的塔頂通過(guò)管道與氣液分離器連通，氣液分離器的底部通過(guò)管道與bdo汽化塔的塔釜連通。

18、優(yōu)選地，所述脫氫反應(yīng)器的底部通過(guò)管道與反應(yīng)產(chǎn)物-循環(huán)氫加熱器a、反應(yīng)產(chǎn)物-循環(huán)氫加熱器b連通，反應(yīng)產(chǎn)物-循環(huán)氫加熱器a、反應(yīng)產(chǎn)物-循環(huán)氫加熱器b的出口通過(guò)管道連通有反應(yīng)產(chǎn)物冷凝器，反應(yīng)產(chǎn)物冷凝器和氣相冷卻器冷凝下的液體通過(guò)管道進(jìn)入gbl粗品罐。

19、優(yōu)選地，所述gbl粗品罐通過(guò)gbl脫水塔進(jìn)料預(yù)熱器與gbl脫水塔連通，gbl脫水塔塔釜通過(guò)gbl產(chǎn)品采出管道連通有g(shù)bl高位槽。

20、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

21、本發(fā)明利用1，4-丁二醇在催化劑的作用下進(jìn)行脫氫反應(yīng)得到粗品，再經(jīng)過(guò)脫水、減壓脫重得到中間產(chǎn)品γ-丁內(nèi)酯。其中脫氫反應(yīng)器的列管中填充的催化劑由cuo、cr2o3、金屬助劑按照質(zhì)量比為1.1:1.5:0.8-1.2復(fù)配而成；并通過(guò)氫氣循環(huán)機(jī)向脫氫反應(yīng)系統(tǒng)通入氮?dú)?，打開(kāi)放空閥排放空氣，待系統(tǒng)內(nèi)的氣相氧含量達(dá)標(biāo)后關(guān)閉放空閥。通過(guò)氫氣接口向系統(tǒng)內(nèi)補(bǔ)充氫氣，使用氫氮混合氣對(duì)催化劑進(jìn)行活化，活化溫度控制在280℃以?xún)?nèi)，活化壓力控制在0.1mpa以?xún)?nèi)，使得最終產(chǎn)品酸度低、質(zhì)量高；流程短收率高，具有較高的社會(huì)使用價(jià)值和應(yīng)用前景。