一种利用bdo焦油制备四氢呋喃的系统及方法

文档序号:845154 发布日期:2021-03-16 浏览:28次 >En<

阅读说明:本技术 一种利用bdo焦油制备四氢呋喃的系统及方法 (System and method for preparing tetrahydrofuran by using BDO tar ) 是由 张雅坚 于 2020-12-04 设计创作,主要内容包括:本申请提供一种利用BDO焦油制备四氢呋喃的系统及方法。所述系统包括BDO焦油处理装置和提纯装置,BDO焦油处理装置包括依次连接的BDO脱轻塔、BDO原液槽、短程薄膜蒸发器、储液罐、BDO塔、BDO槽、THF反应器、THF脱水塔和THF塔,用于利用BDO焦油制备第一THF;提纯装置包括依次连接的加氢反应器、THF精制塔和THF产品槽,用于对第一THF进行精制提纯,最终得到THF。如此,整个系统可以从BDO焦油中提取出纯度较高的THF,处理过程不会产生有害物质,符合环保要求。同时也实现了BDO焦油的废物再利用,节约了资源,具有较高的经济效益。(The application provides a system and a method for preparing tetrahydrofuran by utilizing BDO tar. The system comprises a BDO tar treatment device and a purification device, wherein the BDO tar treatment device comprises a BDO lightness-removing tower, a BDO raw material tank, a short-range film evaporator, a liquid storage tank, a BDO tower, a BDO tank, a THF reactor, a THF dehydration tower and a THF tower which are sequentially connected and used for preparing first THF by utilizing BDO tar; the purification device comprises a hydrogenation reactor, a THF refining tower and a THF product tank which are connected in sequence and is used for refining and purifying the first THF to finally obtain the THF. Therefore, the whole system can extract THF with higher purity from BDO tar, harmful substances are not generated in the treatment process, and the requirement of environmental protection is met. Meanwhile, the waste recycling of BDO tar is realized, the resources are saved, and the economic benefit is higher.)

一种利用BDO焦油制备四氢呋喃的系统及方法

技术领域

本申请涉及化工技术领域,特别涉及一种利用BDO焦油制备四氢呋喃的系统及方法。

背景技术

BDO(英文全称:Butane-1,4-diol,中文名称:1,4-丁二醇)的分子式为C4H10O2,是无色或淡黄色油状液体,是一种重要的化工原料。在正常生产BDO的过程中,会产生一些副产品及废液,主要包括BDO焦油和粗丁醇,BDO焦油中主要包含BDO、THF(英文全称:Tetrahydrofuran,中文名称:四氢呋喃)、甲醇、丁醇和乙醇等成分。

目前对BDO正常生产过程中产生的BDO焦油的处理通常采用焚烧的方法,采用此种方法会产生有害物质,不仅不符合环保要求,而且严重浪费资源,经济效益较低。因此,如何高效回收利用这些BDO焦油是本领域技术人员亟待解决的问题。

发明人在研究过程中考虑到BDO焦油的组成成分中有THF,THF不仅是重要的有机合成原料,而且还是性能较为优良的溶剂,具有非常广泛的用途。因此,考虑从BDO焦油中提取出THF。

基于此,目前亟需一种利用BDO焦油制备四氢呋喃的系统,用来解决现有的BDO焦油处理方法严重浪费资源,进而经济效益较低的问题。

发明内容

本申请提供了一种利用BDO焦油制备四氢呋喃的系统及方法,可用于解决现有技术严重浪费资源,进而经济效益较低的技术问题。

第一方面,本申请实施例提供一种利用BDO焦油制备四氢呋喃的系统,所述系统包括BDO焦油处理装置和提纯装置;

所述BDO焦油处理装置包括依次连接的BDO脱轻塔、BDO原液槽、短程薄膜蒸发器、储液罐、BDO塔、BDO槽、THF反应器、THF脱水塔和THF塔,用于利用BDO焦油制备THF;

所述BDO原液槽的进料端与所述BDO脱轻塔的出料端通过BDO焦油泵连接,所述短程薄膜蒸发器的进料端与所述BDO原液槽的出料端通过BDO原液泵连接,所述BDO塔的进料端与所述储液罐的出料端通过粗BDO泵连接,所述BDO塔的出料端还与所述BDO原液槽的进料端连接,所述THF塔的出料端还与所述THF脱水塔的进料端连接;

所述提纯装置包括依次连接的加氢反应器、THF精制塔和THF产品槽,用于对所述BDO焦油处理装置的产物进行进一步精制提纯;所述加氢反应器的进料端与所述THF脱水塔的出料端连接。

在第一方面的一种可实现方式中,所述系统还包括低分子聚四氢呋喃反应装置;

所述低分子聚四氢呋喃反应装置包括依次连接的聚四氢呋喃槽和降解反应器,用于对低分子聚四氢呋喃进行处理;所述降解反应器的出料端与所述THF脱水塔的进料端连接;

所述降解反应器的进料端与所述聚四氢呋喃槽的出料端通过聚四氢呋喃泵连接。

在第一方面的一种可实现方式中,所述系统还包括残渣处理装置;

所述残渣处理装置包括依次连接的BDO残渣槽和BDO装置,用于对制备过程中的残渣进行处理;

所述BDO装置的进料端与所述BDO残渣槽的出料端通过残渣送出泵连接;

所述BDO残渣槽的进料端分别与所述BDO脱轻塔的出料端通过馏出泵连接、与所述储液罐的出料端通过残渣泵连接、与所述THF反应器的出料端连接。

在第一方面的一种可实现方式中,所述BDO脱轻塔为双效蒸发塔,包括脱轻塔上塔和脱轻塔下塔,所述脱轻塔下塔的馏出气相作为所述脱轻塔上塔的加热源。

在第一方面的一种可实现方式中,所述BDO塔为真空塔,顶压绝压5Kpa。

第二方面,本申请实施例提供一种利用BDO焦油制备四氢呋喃的方法,所述方法应用于所述利用BDO焦油制备四氢呋喃的系统,所述方法包括:

获取含水BDO焦油;

将所述含水BDO焦油输入所述BDO脱轻塔脱除水分,得到不含水BDO焦油;

将所述不含水BDO焦油通过所述BDO焦油泵汇入所述BDO原液槽,得到BDO原液;

将所述BDO原液通过所述BDO原液泵输入所述短程薄膜蒸发器进行蒸发,得到粗BDO;

将所述粗BDO输入所述储液罐,再通过所述粗BDO泵进入所述BDO塔进行精制,得到BDO以及含有重组分的BDO;

将所述含有重组分的BDO汇入所述BDO原液槽;

将所述BDO输入所述BDO槽后,再从所述BDO槽中输入所述THF反应器进行反应,得到THF和水的第一混合物;所述THF和水的第一混合物为气相状态;

将所述THF和水的第一混合物输入所述THF脱水塔,得到THF和水第一共沸物;

将所述THF和水第一共沸物输入所述THF塔,得到第一THF以及THF和水第二共沸物;所述THF和水第二共沸物用于返回输入所述THF脱水塔,并得到所述第一THF;

将所述第一THF输入所述加氢反应器进行反应,得到第二THF;

将所述第二THF输入所述THF精制塔进行精制,得到THF;

将所述THF汇入所述THF产品槽。

在第二方面的一种可实现方式中,所述方法还包括:

获取所述低分子聚四氢呋喃;

将所述低分子聚四氢呋喃输入所述聚四氢呋喃槽后,通过所述聚四氢呋喃泵进入所述降解反应器进行降解反应,得到THF和水的第二混合物;所述THF和水的第二混合物为气相状态;

将所述THF和水的第二混合物输入所述THF脱水塔,得到所述THF和水第一共沸物。

在第二方面的一种可实现方式中,所述方法还包括:

将馏出液通过所述馏出泵输入所述BDO残渣槽;所述馏出液为将所述含水BDO焦油输入所述BDO脱轻塔脱除水分后得到的另一产物;

将BDO残渣输入所述储液罐,并通过所述残渣泵输入所述BDO残渣槽;所述BDO残渣为将所述BDO原液通过所述BDO原液泵输入所述短程薄膜蒸发器进行蒸发后得到的另一产物;

将THF焦油输入所述BDO残渣槽,并与所述馏出液和所述BDO残渣共同构成残渣混合物;所述THF焦油为将所述BDO输入所述BDO槽后,再从所述BDO槽中输入所述THF反应器进行反应后得到的另一产物;

将所述残渣混合物通过所述残渣送出泵输入所述BDO装置进行焚烧处理。

在第二方面的一种可实现方式中,所述BDO脱轻塔为双效蒸发塔,包括脱轻塔上塔和脱轻塔下塔,所述脱轻塔下塔的馏出气相作为所述脱轻塔上塔的加热源。

在第二方面的一种可实现方式中,所述BDO塔为真空塔,顶压绝压5Kpa。

如此,本申请实施例提供的利用BDO焦油制备四氢呋喃的系统,可以利用BDO焦油处理装置从BDO焦油中提取出THF,利用提纯装置对提取出的THF做进一步提纯和精制,由于不再对BDO焦油进行直接焚烧处理,因此处理过程不会产生有害物质,符合环保要求。同时,提取出的THF纯度较高,可以进一步作为有机合成原料,实现了BDO焦油的废物再利用,节约了资源,具有较高的经济效益。

附图说明

图1为本申请实施例提供的一种利用BDO焦油制备四氢呋喃的系统的结构示意图;

图2为本申请实施例提供的一种利用BDO焦油制备四氢呋喃的系统的具体结构示意图;

图3为本申请实施例提供的一种利用BDO焦油制备四氢呋喃的方法对应的整体性流程图。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合附图对本申请实施方式作进一步地详细描述。

为了解决现有技术的问题,本申请实施例提供一种利用BDO焦油制备四氢呋喃的系统,具体用于解决现有的BDO焦油处理方法严重浪费资源,进而经济效益较低的问题。图1示例性示出了本申请实施例提供的一种利用BDO焦油制备四氢呋喃的系统的结构示意图。如图1所示,该系统具有实现利用BDO焦油制备四氢呋喃的功能。本申请实施例提供的系统包括BDO焦油处理装置100和提纯装置300。

BDO焦油处理装置100包括依次连接的BDO脱轻塔101、BDO原液槽102、短程薄膜蒸发器103、储液罐104、BDO塔105、BDO槽106、THF反应器107、THF脱水塔108和THF塔109,用于利用BDO焦油制备THF。

BDO原液槽102的进料端与BDO脱轻塔101的出料端通过BDO焦油泵连接,短程薄膜蒸发器103的进料端与BDO原液槽102的出料端通过BDO原液泵连接,BDO塔105的进料端与储液罐104的出料端通过粗BDO泵连接,BDO塔105的出料端还与BDO原液槽102的进料端连接,THF塔109的出料端还与THF脱水塔108的进料端连接。

提纯装置300包括依次连接的加氢反应器301、THF精制塔302和THF产品槽303,用于对BDO焦油处理装置100的产物进行进一步精制提纯;加氢反应器301的进料端与THF脱水塔108的出料端连接。

需要说明的是,本申请提及的各设备之间的连接均为管路连接,个别设备之间的管路上设置有泵,通过泵完成进料。此外,本申请中所述的依次连接,指的是每个设备的出料端与下一个设备的进料端连接。

具体来说,BDO脱轻塔101为双效蒸发塔,包括上塔和下塔,下塔的馏出气相作为上塔的加热源。BDO脱轻塔101用于对进料进行蒸发,去除部分轻组分。

由于BDO脱轻塔101中水分蒸发量较大,因此为了节省蒸汽,采用双效蒸发塔的设计。

BDO塔105为真空塔,顶压绝压5Kpa。BDO塔105用于对储液罐104中的原料进行进一步精制。

提纯装置300还可以包括进料端与THF产品槽303的出料端连接的THF储槽304,用于存储THF。

如此,本申请实施例提供的利用BDO焦油制备四氢呋喃的系统,可以利用BDO焦油处理装置从BDO焦油中提取出THF,利用提纯装置对提取出的THF做进一步提纯和精制,由于不再对BDO焦油进行直接焚烧处理,因此处理过程不会产生有害物质,符合环保要求。同时,提取出的THF纯度较高,可以进一步作为有机合成原料,实现了BDO焦油的废物再利用,节约了资源,具有较高的经济效益。

图2示例性示出了本申请实施例提供的一种利用BDO焦油制备四氢呋喃的系统的具体结构示意图。如图2所示,本申请实施例提供的系统还包括低分子聚四氢呋喃反应装置200。

低分子聚四氢呋喃反应装置200包括依次连接的聚四氢呋喃槽201和降解反应器202,用于对低分子聚四氢呋喃进行处理。降解反应器202的出料端与THF脱水塔108的进料端连接。

降解反应器202的进料端与聚四氢呋喃槽201的出料端通过聚四氢呋喃泵连接。

采用上述低分子聚四氢呋喃反应装置,不仅可以外加低分子聚四氢呋喃作为生产THF的一部分原料,而且可以在THF反应器更换催化剂时及时进行候补,满足了BDO焦油处理装置运行的连续性,使得THF的提取过程可以不间断进行,实用价值较高。

本申请实施例提供的系统还包括残渣处理装置400。

残渣处理装置400包括依次连接的BDO残渣槽401和BDO装置402,用于对制备过程中的残渣进行处理。

BDO装置402的进料端与BDO残渣槽401的出料端通过残渣送出泵连接。

BDO残渣槽401的进料端分别与BDO脱轻塔101的出料端通过馏出泵连接、与储液罐104的出料端通过残渣泵连接、与THF反应器107的出料端连接。

采用上述残渣处理装置,可以对整个制备过程中产生的残渣废物进行实时收集和处理,不仅较为环保,而且非常便捷和高效,具有较高的实用性。

如此,本申请实施例提供的利用BDO焦油制备四氢呋喃的系统,可以利用BDO焦油处理装置从BDO焦油中提取出THF,利用提纯装置对提取出的THF做进一步提纯和精制,由于不再对BDO焦油进行直接焚烧处理,因此处理过程不会产生有害物质,符合环保要求。同时,提取出的THF纯度较高,可以进一步作为有机合成原料,实现了BDO焦油的废物再利用,节约了资源,具有较高的经济效益。

下述为本申请方法实施例,可以应用于本申请利用BDO焦油制备四氢呋喃的系统实施例。对于本申请方法实施例中未披露的细节,请参照本申请利用BDO焦油制备四氢呋喃的系统实施例。

本申请实施例提供一种利用BDO焦油制备四氢呋喃的方法,该方法应用于利用BDO焦油制备四氢呋喃的系统,图3示例性示出了本申请实施例提供的一种利用BDO焦油制备四氢呋喃的方法对应的整体性流程图,如图3所示,利用BDO焦油制备四氢呋喃的方法具体包括如下步骤:

步骤301,获取含水BDO焦油。

步骤302,将含水BDO焦油输入BDO脱轻塔脱除水分,得到不含水BDO焦油。

步骤303,将不含水BDO焦油通过BDO焦油泵汇入BDO原液槽,得到BDO原液。

步骤304,将BDO原液通过BDO原液泵输入短程薄膜蒸发器进行蒸发,得到粗BDO。

步骤305,将粗BDO输入储液罐,再通过粗BDO泵进入BDO塔进行精制,得到BDO以及含有重组分的BDO。

步骤306,将含有重组分的BDO汇入BDO原液槽。

步骤307,将BDO输入BDO槽后,再从BDO槽中输入THF反应器进行反应,得到THF和水的第一混合物。其中,THF和水的第一混合物为气相状态。

步骤308,将THF和水的第一混合物输入THF脱水塔,得到THF和水第一共沸物。

步骤309,将THF和水第一共沸物输入THF塔,得到第一THF以及THF和水第二共沸物。

步骤310,THF和水第二共沸物用于返回输入THF脱水塔,并得到第一THF。

步骤311,将第一THF输入加氢反应器进行反应,得到第二THF。

步骤312,将第二THF输入THF精制塔进行精制,得到THF。

步骤313,将THF汇入THF产品槽。

具体来说,步骤301至步骤303中,含水BDO焦油在BDO脱轻塔101的塔顶换热器预热,冷凝液作为上塔的内回流。含水BDO焦油中的部分轻组分及水分在上塔中蒸发,气相在在冷凝器中冷凝。未蒸发的BDO及水分进入下塔作为回流。

含水BDO焦油向BDO脱轻塔101下塔塔釜加料。下塔气相进入中部换热器作为上塔加热源,气相冷凝液与上塔馏出液一起进入馏出槽,由馏出泵送出作为残渣的稀释液。塔釜的BDO及残渣进入塔釜釜液槽中换热为下塔提供热源。塔釜不含水BDO焦油用BDO焦油泵送到BDO原液槽102,生产出不含水的BDO焦油。

也就是说,含水BDO焦油输入BDO脱轻塔101脱除水分后,得到的一个产物是不含水BDO焦油,得到的另一个产物是馏出液。

BDO原液槽102中,还可以外购一些BDO焦油原液(即不含水BDO焦油)汇入BDO原液槽102中,以增加制备THF的原料。

步骤304中,BDO原液槽102中的BDO原液(即不含水BDO焦油)通过BDO原液泵输入短程薄膜蒸发器103。在短程薄膜蒸发器103中,BDO原液沿壁刮成薄膜,原液中的BDO在高温,绝压1Kpa的条件下气化,遇内冷凝管直接冷凝,成为粗BDO。与此同时,还会得到另一产物为BDO残渣。

步骤305至步骤306中,粗BDO会先输入储液罐104进行存储,再由粗BDO泵向BDO塔105加料。BDO残渣也会先进入储液罐104中进行储存,再由残渣泵送出。

粗BDO进入BDO塔105中进一步精制,塔顶精BDO在冷凝器中冷凝,部分回流,部分送BDO槽106。塔釜含有重组分的BDO返回BDO原液槽102。

步骤307中,从BDO槽106来的BDO进入THF反应器107中,在催化剂的作用下生成THF和水的第一混合物,从THF反应器107顶部蒸出,经过THF反应器107顶部分离塔,把未反应的BDO分离后,THF和水的第一混合物进入THF脱水塔108。THF反应器107底部还会排出少量THF焦油,这是THF反应器107反应后得到的另一产物。

步骤308中,THF和水的第一混合物进入THF脱水塔108,THF和水第一共沸物从塔顶采出,经冷凝后,部分维持回流,部分向THF塔109加料,富余的水从塔釜排出。其中,THF和水第一共沸物为气相状态。

步骤309和步骤310中,THF塔109为加压塔,THF和水第一共沸物从塔顶进料,在加压塔中共沸组成发生变化,THF和水第二共沸物从塔顶采出,气相返回THF脱水塔108。

在THF塔109塔釜得到第一THF产品。

步骤311至步骤313中,THF塔109塔釜的第一THF换热后,在自身压力作用下进入加氢反应器301进行反应,得到第二THF,其中,加氢反应器301为滴流床反应器。

加氢反应器301底部的第二THF在自身压力作用下向THF精制塔302进料。

第二THF进入THF精制塔302中进一步精制,塔顶精THF在冷凝器中冷凝,部分回流,部分送THF产品槽303,并经过THF装车泵进行装车,或者送THF储槽304中进行存储。

在一种可实现方式中,本申请实施例提供的利用BDO焦油制备四氢呋喃的方法还包括:

获取低分子聚四氢呋喃。

将低分子聚四氢呋喃输入聚四氢呋喃槽201后,通过聚四氢呋喃泵进入降解反应器202进行降解反应,得到THF和水的第二混合物;其中,THF和水的第二混合物为气相状态。

将THF和水的第二混合物输入THF脱水塔108,得到THF和水第一共沸物。

具体来说,低分子聚四氢呋喃可以是外购获得。低分子聚四氢呋喃在降解催化剂的作用下降解成THF,THF和水的第二混合物从降解反应器202顶部蒸出,气相进入THF脱水塔108。

在一种可实现方式中,本申请实施例提供的利用BDO焦油制备四氢呋喃的方法还包括:

将馏出液通过馏出泵输入BDO残渣槽401。其中,馏出液为将含水BDO焦油输入BDO脱轻塔101脱除水分后得到的另一产物;

将BDO残渣输入储液罐104,并通过残渣泵输入BDO残渣槽401。其中,BDO残渣为将BDO原液通过BDO原液泵输入短程薄膜蒸发器103进行蒸发后得到的另一产物。

将THF焦油输入BDO残渣槽401,并与馏出液和BDO残渣共同构成残渣混合物。其中,THF焦油为将BDO输入BDO槽106后,再从BDO槽106中输入THF反应器107进行反应后得到的另一产物。

将残渣混合物通过残渣送出泵输入BDO装置402进行焚烧处理。

具体来说,步骤302中得到的另一产物馏出液、步骤304中得到的另一产物BDO残渣、以及步骤307中得到的另一产物THF焦油,共同构成了残渣混合物,并输入BDO装置402进行焚烧处理。

在一种可实现方式中,BDO脱轻塔为双效蒸发塔,包括脱轻塔上塔和脱轻塔下塔,脱轻塔下塔的馏出气相作为脱轻塔上塔的加热源。

在一种可实现方式中,BDO塔为真空塔,顶压绝压5Kpa。

如此,本申请实施例提供的利用BDO焦油制备四氢呋喃的系统,可以利用BDO焦油处理装置从BDO焦油中提取出THF,利用提纯装置对提取出的THF做进一步提纯和精制,由于不再对BDO焦油进行直接焚烧处理,因此处理过程不会产生有害物质,符合环保要求。同时,提取出的THF纯度较高,可以进一步作为有机合成原料,实现了BDO焦油的废物再利用,节约了资源,具有较高的经济效益。

以上结合具体实施方式和范例性实例对本申请进行了详细说明,不过这些说明并不能理解为对本申请的限制。本领域技术人员理解,在不偏离本申请精神和范围的情况下,可以对本申请技术方案及其实施方式进行多种等价替换、修饰或改进,这些均落入本申请的范围内。本申请的保护范围以所附权利要求为准。

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