1、技术的来源
本技术来源于吉林省石油化工设计研究院。山梨醇和甘露醇、木糖醇、麦芽糖醇等都是可食用糖醇,同时又是生产维生素C、斯潘、吐温及植物化工醇的原料,用途极为广泛。目前,山梨醇已广泛应用于医药、表面活性剂、日用化工、食品加工等行业,专有技术在于总结了传统工艺(间歇,单釜)氢化反应的基础上,开创了连续氢化新工艺,目的在于极大的提高生产效率和产品质量。
2、开发和研制
山梨醇的工业化生产主要是以葡萄糖加氢为主:在有催化剂存在一定温度的条件下,氢气在反应釜中与葡萄糖液发生还原反应,生成山梨醇。反应过程需要氢气过饱和,为使得葡萄糖转化率提高,氢化彻底,氢气往往要过量,回收工艺复杂,差压式固定床和浆料床反应器分步氢化就能很好的解决这一难题,为此连续氢化便产生,被定义为连续加氢新工艺。
3、加氢反应
葡萄糖加氢过程,会释放出热量,釜内气体膨胀会造成系统超压,带来很大的危险性,通常采用安全阀来保护系统,系统超压安全阀起跳,高温高压气体释放,带走热量的同时,釜内压力降低。释放的气体即为氢气和水蒸汽,虽然通过阻火器、高空排放等方式降低危险性,但依然是危险源,同时造成氢气损失。两步连续加氢技术的出现,一级释放氢用于二级氢化反应,即降低了氢气成本又提高了氢气利用率。实现氢的利用率达到98%,糖液的氢化率达到99.8%以上,二级连续氢化率100%。
4、新技术操作过程:
(1)溶糖调配:将葡萄糖液调配至40~50%浓度,PH值调节至6~7,温度50~90℃;
(2)氢化反应:调配好的葡萄糖溶液用泵连续不断的泵入装有催化剂的固定床反应器中,从反应器底部持续通入高压氢气,保持釜内压力10.5~12.5MPa,温度控制在90~130℃,物料停留时间短,空速比控制,出料得粗山梨醇;
(3)粗醇溶液出料又进入浆料床反应器,继续氢化,反应结束后,经高压冷却器采用循环水降温后,进入高压分离器汽液分离,分离出的氢气经过冷却、再分离后返回压缩机前(或变压吸附前)被再次压缩利用;
(4)沉降分离:分离完氢气的粗醇液压入低压分离罐进行二次沉降分离,上清液进入脱色工序,分离下来的催化剂进行活化再生返回注料系统;
(5)粗醇精制:经沉降分离后的山梨醇溶液浓度约为45~50%,经脱色、过滤、离交、蒸发等步骤,获得山梨醇成品;
(6)第(2)项中所述通入反应釜的高压氢气,为新制备的氢气和回收的氢气,新氢和回收氢比例为1:1~1:1.3;
(7)第(3)项中粗醇溶液初步冷却后,在高压分离器内分离出氢气,氢气被冷却、再分离后返回压缩机前再次压缩利用或去变压吸附前,重新净化再压缩。
5、新技术具有以下优点:
(1)本专有技术采用自动防飞温超压联锁控制系统,通过压力联锁,釜底进气,釜顶排气,反应彻底,副反应少,产品残糖低;
(2)本专有技术在反应釜排气和高压分离时,对氢气进行回收、处理,使得氢气能够循环利用,设有排空或解释排放,安全问题得到保证,节省投资,氢气利用率高;
(3)两段连续加氢,催化剂釜内截留使其单位消耗更低,净化精制更容易,效果更好。
(4)装置高压反应器容积大,反应压力高,氢化产品彻底,是Vc级醇生产的必由之路。
6、工艺流程
(1)流程示意图(见附图)
(2)连续加氢与传统工艺的区别
a固定床和浆料床两段连续加氢反应;
b固定床预氢化,还原程度达到90%,其余10%由浆料床继续氢化完成;
c循环氢冷却分离后再压缩后进入氢气系统再利用,无损耗和排放;
d释放氢的压力尽量保持不变,以减少动力的消耗;
e压力范围10.5-12.5MPa,温度90-130℃,PH值在6-7,范围变化小。
f氢化液清澈透明,精制净化成本低,节省了过滤和脱色工序。
(3)连续加氢与国内外先进水平的比较
序号 |
项目 |
国外先进水平 |
本专有技术 |
国内现在水平 |
1 |
单套装置生产能力 |
2~3万吨/年 |
30万吨/年 |
6~8万吨/年 |
2 |
单程转化率(糖醇) |
97% |
≥98.5% |
97.5% |
3 |
选择性 |
一般 |
强 |
较强 |
4 |
原材料消耗 |
高 |
低 |
较低 |
5 |
能耗T/T |
高 |
低 |
较高 |
6 |
余热回收率% |
50% |
100% |
70% |
综述,连续加氢山梨醇生产新工艺是在传统工艺的基础上,改造,完善,创新的集成,使山梨醇及其他糖醇的加氢装置大型化有了保证,生产更安全,实现智能自动化,并大幅降低生产成本,值得推广应用。
(4)技术联系:吉林省石油化工设计研究院
联系电话:王楠 15948315914
李雪 18584360177
(来源:中国石油和化工勘察设计协会) |