CN101679166B - 用于环己醇生产的高剪切方法 - Google Patents

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Abstract

在用于生产环己醇的工艺中整合的高剪切机械装置的使用，能够降低质量传递限制，由此加强了环己醇生产工艺。公开了用于从环己烷的空气氧化生产环己醇的系统，所述系统包含高剪切装置，高剪切装置的出口与反应器的入口流体连接；高剪切装置能够提供空气气泡在含有环己烷的液体中的分散体，气泡具有小于大约100μm的平均气泡直径。

Description

用于环己醇生产的高剪切方法
关于联邦资助的研究或开发的声明
不适用。
发明背景
技术领域
本公开总体上涉及环己醇的生产，更具体来说，涉及用于在高剪切工艺中空气氧化环己烷以生产环己醇的设备和方法。更具体来说，本公开涉及在用于将环己烷空气氧化成环己醇的设备和方法中降低质量传递限制。
发明背景
环己醇是饱和的脂环醇；在其液体状态下是透明、油状、吸湿的液体。它是通过氧化环己烷与环己酮一起产生的中间体化学物质。环己醇应用于制造肥皂、去污剂、清洁液和溶剂。环己醇用于制造某些原材料，例如己二酸，用于生产尼龙。
在生产己二酸的过程中，环己醇和环己酮被氧化。环己醇和环己酮的混合物可以被称为酮-醇油，或KA油。环己醇构成混合物的醇部分(A)；环己酮构成了混合物的酮(K)部分。在工业上，生产环己醇和环己酮的混合物，比分开生产任一单独成分在经济上更加有利。通过使用催化剂例如TiO2，可以将环己烷的液相氧化从环己醇移开，并转向环己酮。
因此，在工业中，存在着对生产环己醇的改进的工艺的需求，从而增加环己烷与空气的混合，使得环己醇的生产在商业上更加可行。
发明概述
公开了用于加速环己烷的空气氧化的高剪切系统和方法。所公开的高剪切方法使得有可能降低质量传递限制，由此改进反应器中的反应条件，例如反应速度、温度、压力、时间和/或产物产率。根据本公开的某些实施方案，提供了方法，该方法通过提供比常规所用更加优化的时间、温度和压力条件，使得有可能增加乙酸酐生产的速度。
该工艺方法利用了高剪切机械装置来提供增强的时间、温度和压力条件，导致多相反应物之间加速的化学反应。
在下面的详细描述和附图中，这些以及其它的实施方案、特点和优点将明了。
附图简述
为了更详细地描述本发明的优选实施方案，现在将参考附图，其中：
图1是用于生产环己醇的高剪切装置的横截面图。
图2是用于空气氧化环己烷以生产环己醇的系统的工艺流程图，
包括根据本公开的实施方案的高剪切装置。
优选实施方案的详细描述
概述
系统和方法使用外部高剪切机械装置，为反应器/混合器装置中受控环境内的化学成分提供了快速的接触和混合。高剪切装置降低了反应的质量传递限制，从而增加了总体反应速度。
涉及液体、气体和固体的化学反应，依赖于涉及时间、温度和压力的动力学定律来决定反应的速度。在希望将两种以上不同相(例如固相和液相；液相和气相；固相、液相和气相)的原材料进行反应的情况下，控制反应速度的限制因素之一包括反应物的接触时间。在异相催化反应的情况下，可以存在着另一个限速因素，即将反应产物从催化剂表面移除，使催化剂能够催化其它反应物。
在常规反应器中，反应物和/或催化剂的接触时间通常由混合来控制，混合为参与化学反应的两种以上反应物之间提供了接触。包含外部高剪切混合器的反应器组件，有可能降低质量传递限制，从而使反应更接近于动力学极限。当反应速度加快时，可以减少停留时间，从而增加了可获得的产出量。或者，如果现有的产率是合意的，所需的停留时间的减少，允许了使用比常规工艺更低的温度和/或压力。
高剪切装置
高剪切装置(HSD)，例如高剪切混合器或高剪切磨机，一般根据它们混合流体的能力分类。混合是减小流体内非均质物类或颗粒的尺寸的过程。混合的程度或彻底性的一种度量，是混合装置产生、用于破裂流体颗粒的每单位体积的能量密度。类型根据投送的能量密度进行区分。有三类工业混合器具有足够能量密度，稳定地产生颗粒或气泡尺寸在0到50μm范围内的混合物或乳浊液。
均化阀系统通常被分类为高能装置。待处理的流体在非常高的压力下被泵过狭缝阀，进入压力较低的环境中。跨阀的压力梯度以及产生的湍流和气穴现象发挥作用，以打破流体中的任何颗粒。这些阀系统最通常是用于牛奶均化中，可以产生大约0.01μm到大约1μm范围的平均颗粒尺寸。在谱系的另一端是被分类为低能装置的高剪切混合器系统。这些系统通常具有在待加工流体的储液器中高速转动的桨叶或流体转子，它更常见的应用中许多是食物制品。这些系统通常在被处理的流体中可以接受大于20微米的平均颗粒、珠或泡尺寸时使用。
根据投送到流体的混合能量密度，介于低能-高剪切混合器和均化阀系统之间的是胶体磨，它们被分类为中能装置。典型的胶体磨的构造包括圆锥形或圆盘状转子，它与互补的、液体冷却的定子隔开紧密控制的转子-定子间隙，该间隙可以在0.025mm到10.0mm之间。转子通常由电动马达通过直接驱动或皮带机械驱动。许多适当调整的胶体磨，可以在被加工的流体中实现大约0.01μm到大约25μm的平均颗粒或气泡尺寸。这些能力使得胶体磨适合于多种应用，包括胶体和油/水基乳浊液的加工，例如化妆品、蛋黄酱、有机硅/银汞齐形成、或屋面沥青混合所需的加工。
现在参考图1，它显示了高剪切装置200的示意图。高剪切设备200含有至少一个转子-定子组合。转子-定子组合也可以被称为发生器220、230、240或级，对此没有限制。高剪切装置200含有至少两个发生器，并最优选高剪切装置含有至少三个发生器。
第一个发生器220含有转子222和定子227。第二个发生器230含有转子223和定子228；第三个发生器含有转子224和定子229。对于每个发生器220、230、240来说，转子由输入250可旋转地驱动。发生器220、230、240绕着轴260以旋转方向265旋转。定子227与高剪切装置的壁255固定连接。
发生器在转子和定子之间包含间隙。第一个发生器220包含第一个间隙225；第二个发生器230包含第二个间隙235；第三个发生器240包含第三个间隙245。间隙225、235、245的宽度在大约0.025mm(0.01英寸)到10.0mm(0.4英寸)之间。或者，所述工艺包括利用高剪切装置200，其中间隙225、235、245在大约0.5mm(0.02英寸)到大约2.5mm(0.1英寸)之间。在某些情况下，间隙被维持在大约1.5mm(0.06英寸)。或者，间隙225、235、245在发生器220、230、240之间是不同的。在某些情况下，第一个发生器220的间隙225大于第二个发生器230的间隙235，后者又大于第三个发生器240的间隙245。
此外，间隙225、235、245的宽度可以包含粗、中、细和超细的特征。转子222、223和224以及定子227、228和229可以是带齿的设计。正如本技术领域已知的，每个发生器可以包含两组以上转子-定子齿。转子222、223和224可以包含许多沿每个转子的周缘隔开的转子齿。定子227、228和229可以包含许多沿每个定子的周缘隔开的定子齿。在实施方案中，转子的内径是大约11.8cm。在实施方案中，定子的外径是大约15.4cm。在其它实施方案中，转子和定子可以具有大约60mm的转子外径和大约64mm的定子外径。或者，转子和定子可以具有交替的直径，以便改变端速和剪切压力。在某些实施方案中，三级中的每一级使用超细发生器操作，含有大约0.025mm到大约3mm之间的间隙。当包含固体颗粒的进料流205被运送通过高剪切装置200时，首先选择适合的间隙宽度，以适当减小颗粒尺寸并增加颗粒表面积。在实施方案中，这有利于通过剪切和分散颗粒来增加催化剂的表面积。
高剪切装置200进料含有进料流205的反应混合物。进料流205含有可分散相和连续相的乳浊液。乳浊液是指含有两种不容易混合和溶解在一起的可区别的物质(或相)的液化混合物。大多数乳浊液具有连续相(或基质)，其中容纳有其它相或物质的不连续的液滴、气泡和/或颗粒。乳浊液可以是高粘度的，例如浆液或糊，或者可以是泡沫，具有悬浮在液体中的微小气泡。本文中使用的术语“乳浊液”涵盖了含有气泡的连续相、含有颗粒(例如固体催化剂)的连续相、含有在连续相中基本上不溶的流体液滴的连续相、及其组合。
进料流205可以含有颗粒状固体催化剂成分。进料流205被泵过发生器220、230、240，导致形成了产物分散体210。在每个发生器中，转子222、223、224相对于固定的定子227、228、229高速旋转。转子的旋转将流体例如进料流205，泵到转子222的外表面和定子227的内表面之间，产生局部高剪切条件。间隙225、235、245产生高剪切力，对进料流205进行加工。转子和定子之间高剪切的功能是加工进料流205，以产生产物分散体210。高剪切装置200的每个发生器220、230、240具有可互换的转子-定子组合，用于在进料流205含有气体的情况下，在产物分散体210中产生窄分布的所需气泡尺寸，或者在进料流205含有液体的情况下，产生窄分布的球滴尺寸。
气体颗粒或气泡在液体中的产物分散体210构成了乳浊液。在实施方案中，产物分散体210可以包含以前不混溶或不溶解的气体、液体或固体在连续相中的分散体。产物分散体210具有小于大约1.5μm的平均气体颗粒或气泡尺寸；优选气泡的直径是亚微米级的。在某些情况下，平均气泡尺寸在大约1.0μm到大约0.1μm的范围内。或者，平均气泡尺寸小于大约400nm(0.4μm)，最优选小于大约100nm(0.1μm)。
端速是与向反应物传递能量的一个或多个旋转元件的末端有关的速度(m/sec)。对于旋转元件来说，端速是每单位时间转子末端所行进的圆周距离，一般由方程V(m/sec)＝π·D·n来定义，其中V是端速，D是转子的直径，单位为米，n是转子的旋转速度，单位为每秒的转数。因此，端速是转子直径和旋转速度的函数。
对于胶体磨来说，典型的端速超过23m/s(4500ft/min)，并可以超过40m/s(7900ft/min)。出于本公开的目的，术语“高剪切”是指端速能够超过5m/s(1000ft/min)、并需要外部机械驱动动力装置将能量驱动到待反应的产物流中的机械转子定子装置，例如磨机或混合器。高剪切装置将高的端速与非常小的剪切间隙相组合，对被加工的材料产生显著的摩擦。因此，在操作过程中，在剪切混合器的末端产生了大约1000MPa(大约145,000psi)到大约1050MPa(152,300psi)范围内的局部压力和升高的温度。在某些实施方案下，局部压力为至少大约1034Mpa(大约150,000psi)。局部压力还取决于操作过程中的端速、流体粘度和转子-定子间隙。
输入到流体中的能量的近似值(kW/l/min)可以通过测量马达能量(kW)和流体输出(1/min)来得出。在实施方案中，高剪切装置的能量消耗大于1000W/m3。在实施方案中，能量消耗在大约3000W/m3到大约7500W/m3的范围内。高剪切装置200将高的端速与非常小的剪切间隙相组合，对材料产生显著的剪切。剪切的量通常取决于流体的粘度。在高剪切装置200中产生的剪切速率可以大于20,000s-1。在实施方案中，产生的剪切速率在20,000s-1到100,000s-1的范围内。
高剪切装置200产生了气体乳浊液，它在大气压下能够保持分散至少大约15分钟。出于本公开的目的，在直径小于1.5μm的产物分散体210中，气体颗粒或气泡在分散相中的乳浊液可以包含微泡沫。不受具体理论的限制，在乳浊液化学中已知，分散在液体中的亚微米颗粒或气泡，主要通过布朗运动作用进行运动。高剪切装置200产生的产物分散体210的乳浊液中的气泡，在通过固体催化剂颗粒的边界层时可具有更高的运动性，从而通过增加反应物的运输促进并加速了催化反应。
转子被设置为以与本文上面所述的转子直径和所需的端速相称的速度旋转。通过引入高剪切装置200降低了运输阻力，使得反应的速度增加了至少大约5％。或者，高剪切装置200包含高剪切力胶体磨，用作加速反应器。加速反应器包含单级分散仓室。加速反应器包含多级串联的分散器，所述分散器至少包括两级。
高剪切力装置200的选择取决于出口分散体210的产出量要求，和所需的颗粒或气泡尺寸。在某些情况下，高剪切装置200包括
Figure G2008800196217D00071
Works，Inc.Wilmington，NC和APV North America，Inc.Wilmington，MA的Dispax
Figure G2008800196217D00072
例如，DR 2000/4型，包括皮带驱动、4M发生器、PTFE密封环、入口凸缘1英寸卫生级卡箍、出口凸缘3/4英寸卫生级卡箍，2HP功率，输出速度7900rpm，流量(水)为大约300l/h到大约700l/h(取决于发生器)，端速为9.4m/s到大约41m/s(大约1850ft/min到大约8070ft/min)。有几种可选型号可用，它们具有各种不同的入口/出口连接、马力、端速、输出rpm和流速。
不希望受到具体理论的限制，据认为，高剪切混合的水平或程度足以增加质量传递速率，并也可以产生局部非理想条件，能够使原本根据Gibbs自由能预测预计将不会发生的反应得以发生。局部非理想条件据认为在高剪切装置内部发生，导致温度和压力增加，最显著增加的据认为是局部的压力。高剪切装置内压力和温度的增加是即时的和局部的，一旦离开高剪切装置就会快速返回到主体或平均系统条件。在某些情况下，高剪切混合装置诱导了足够强度的空穴现象，将一种或多种反应物解离成自由基，它可以加剧化学反应，或允许反应在比原本所需要的严格性低的条件下发生。空穴现象也可以通过产生局部湍流和液体微循环(声学流动)，增加运输过程的速度。在化学/物理加工应用中运用空穴现象的综述，提供在Gogate等的《空穴现象：新兴的技术》中(“Cavitation：A technology on the horizon，”CurrentScience91(No.1)：35-46(2006))。本系统和方法的某些实施方案的高剪切混合装置在被认为是空穴现象的条件下运行，所述空穴现象有效地将环己烷解离成暴露于空气的自由基，用于形成环己醇和环己酮产物。
用于环己烷空气氧化的高剪切工艺和系统的描述
高剪切系统100，后文是HSS 100，适合用于环己烷的空气氧化。图2是使用多相反应系统并含有外部高剪切混合器的环己烷空气氧化工艺的示意流程图。正如将在下面进一步讨论的，本公开的介体高剪切力工艺，降低了氧化反应过程中多个相之间的质量和热传递阻力。此外，正如下面讨论的，将描述在不存在氧化催化剂的条件下的空气氧化，尽管本技术领域的专业人员可以理解，可以进一步使用催化剂来改进反应条件。
图2显示了代表性的高剪切系统100的基本组件，包括泵5、高剪切装置40和反应器10。高剪切装置40位于泵5和反应器10之间。使用泵5来提供流过高剪切装置(HSD)40和高剪切系统100的受控流动，用于环己醇生产。泵的入口流21含有用于导入泵5的液体环己烷。泵5将泵入口流21的压力增加到超过大约203kPa  (大约2atm)；或者，入口流21被加压到超过大约304kPa(大约3atm)。此外，泵5可以整个HSS 100中建立起压力。通过这种方式，HSS 100将高剪切与压力相结合，增加了反应物的充分混合。优选，泵5的所有接触部件都是不锈钢的，例如316不锈钢。泵5可以是任何合适的泵，例如Dayton Electric Co(Niles，IL)的Dayton压力提升泵2P372E型。
加压的液体环己烷通过泵出口流12离开泵5。泵出口流12与HSD入口流13流体连通。此外，HSD入口流13与HSD 40流体连通。在某些情况下，含有氧化剂气体的可分散气体流22被导入或注入HSD入口流13。在某些实施方案中，可分散气体流22中的氧化剂气体包括空气。或者，氧化剂气体可以是本技术领域专业人员已知用于将环己烷氧化成环己醇的任何气体。在某些实施方案中，可分散气体流22中的氧化剂气体可以连续地加入到出口流12中，形成HSD入口流13。HSD入口流13含有氧化剂气体和液体环己烷的混合物。可分散气体流22和加压的泵出口流12可以分别地注入到HSD入口流13中，通过高剪切装置40进行加工。在某些情况下，HSD入口流13在导入到HSD40中之前，可以经历其它的加工或处理步骤。
HSD 40与HSD入口流13流体连通。或者，多个高剪切装置40与HSD入口流13流体连通。HSD 40用于将泵出口流12中的环己烷溶液与可分散气体流22充分混合。正如上面详细讨论的，高剪切装置40是利用例如在定子和转子之间具有固定间隙的定子转子混合头的机械装置。在高剪切装置40中，氧化剂气体和环己烷混合，形成了含有氧化剂气体的微米泡和纳米泡的乳浊液。在实施方案中，这样产生的分散体含有亚微米尺寸的气泡。在实施方案中，这样产生的分散体具有小于大约1.5μm的平均气泡尺寸。在实施方案中，平均气泡尺寸小于大约0.1μm到大约1.5μm。不受具体方法的限制，在乳浊液化学中已知，分散在液体中的亚微米颗粒主要通过布朗运动作用进行运动。因此认为，由高剪切装置40产生的亚微米气体颗粒，在通过固体催化剂颗粒的边界层时具有更高的运动性，从而通过更多运输反应物促进并加速了催化反应。在实施方案中，高剪切混合产生的气泡，能够在大气压下保持分散大约15分钟或更长，这取决于气泡的尺寸。在实施方案中，平均气泡尺寸小于大约400nm；更优选小于大约100nm。HSD40用于产生氧化剂气体气泡在含有环己烷和空气的高剪切入口流13内的乳浊液。乳浊液还可以含有微泡沫。
在某些实施方案中，空气和环己烷乳浊液的形成启动了形成环己醇的空气氧化反应。空气氧化反应可以在适合的时间、温度和压力条件下的任何时候发生。从这种意义上说，如果温度和压力条件合适，空气氧化能够在图2的流程图中的任何位点发生。在某些含有基于浆液的催化剂的实施方案中，反应更可能在图2中显示的反应器10外部的位点发生。在这样的实施方案中，通常希望有独立的反应器，以允许增加停留时间、搅拌以及加热和/或冷却。在利用固定床催化剂的实施方案中，乳浊液中存在的催化剂将影响空气氧化的速度。
乳浊液通过HSD出口流18离开HSD 40。高剪切装置出口流18与HSD 40和反应器10流体相连。此外，乳浊液通过HSD出口流18离开HSD 40。HSD出口流18与反应器入口流19流体连通。反应器入口流19与HSD入口流18和反应器10相连。在某些实施方案中，HSD出口流18和反应器入口流19是类似的；在其它情况下，HSD出口流18构成了反应器入口流19。或者，反应器入口流19可以包含在导入反应器10之前任选经历了进一步加工的HSD出口流18。
在图2中，反应器10是其中可以传送多相空气氧化反应的任何类型的反应器。反应器10可以是氧化塔反应器、系列搅拌釜(a stirred tankrank)、静态釜反应器、搅拌式高温高压反应器、或无搅拌的高温高压反应器。此外，反应器10可以包含多个反应器，在某些实施方案中，反应器10可以包含不同反应器的组合。在某些实施方案中，反应器10被构造成半连续的搅拌釜反应器。
反应器10用于容纳含有空气的氧化剂气体和环己烷，用于进行氧化反应以产生环己醇，在实施方案中，环己烷空气氧化的温度低于大约160℃，优选环己烷空气氧化的温度为大约80℃到大约150℃。此外，可以使用热交换器来维持反应器中的反应温度。外部热传递装置的适合位置将是在反应器10与泵5之间；泵5与高剪切混合器40之间，或高剪切混合器40与反应器10之间。许多类型的热传递装置可能是适合的，并已为本技术领域的专业人员所知。这样的交换器可以包括壳式和管式、板式以及盘管热交换器。在实施方案中，反应器10可以主要用于冷却流体，因为许多反应发生在外部高剪切混合器40中和整个HSS 100中。此外，反应器10可以包含排气口17，用于从HSS100中除去过量的包含空气的氧化剂气体。
通过产物流16排空反应器10。产物流16含有环己醇、环己酮、未转化的环己烷、环己基氢过氧化物(CHHP)和任何其它的副产物，可以被进一步处理以分离环己醇或环己酮。在从反应器10中移出后，含有环己醇的产物流16可以被送往反应器10下游的产物回收系统，用于进一步处理，这是本技术领域的专业人员已知的。
例如，产物流16可以与酮-醇(KA)蒸馏系统99流体连通。KA油蒸馏系统含有热处理容器50和多个蒸馏柱60、70。在某些情况下，CHHP可以通过KA蒸馏系统99分解，产生附加的环己酮(酮，K)和环己醇(醇，A)。
在实施方案中，构建了分解容器50，用于分解CHHP。来自分解容器50的产物流55至少与蒸馏柱60流体连通。在某些实施方案中，有多个蒸馏柱60。蒸馏塔60被构造用来分离未反应的环己烷流20，用于重新循环到泵入口流21。蒸馏柱60产生馏出物流65，含有环己醇和/或环己酮。在某些实施方案中，馏出物流65含有酮-醇(KA)粗品。此外，来自蒸馏柱60的馏出物流65与第二蒸馏柱70流体相连。第二蒸馏柱进一步精炼馏出物65，产生精制的KA流76和不挥发的尾料流75。
在KA油蒸馏系统99中，产物流16在分解容器50中经历了CHHP50的热分解，产生更多本文所述的目标产品。CHHP的分解可以通过例如热分解、催化分解、催化氢化或其它催化方法例如使用金催化剂等来进行。热分解可以在大约120℃到大约175℃的温度下进行。CHHP氢化使用非均相催化剂，在大约100℃到大约160℃之间的温度下进行。氢化催化剂包括但不限于在二氧化硅或氧化铝载体上的钯。在实施方案中，CHHP的分解通过使用不同的非均相催化剂，例如沉积在二氧化硅或氧化铝上的金，在大约100℃到大约160℃之间的温度下完成，不需要氢。在实施方案中，CHHP分解在苛性水溶液中通过金属催化的分解来实现。这可以通过将CHHP在苛性溶液、优选为氢氧化钠中，与钴、铬或其混合物相接触来实现。当使用这些金属的任一种或两种进行CHHP分解时，Co和/或Cr的浓度可以在0.1到20ppm之间。在实施方案中，分解容器50被构造成将温度维持在至少100℃。
来自分解容器50的产物流55，与蒸馏塔60流体连通。蒸馏塔60被构造成使得未转化的或未反应的环己烷流20可以被蒸馏掉，并在实施方案中重新循环到泵入口流21中。所得到的含有KA粗品的馏出物65，可以在第二蒸馏柱70中进一步精制。在实施方案中，第二蒸馏柱70在大约90℃到大约170℃之间的温度下运行。精制的KA作为流76从第二蒸馏塔70中蒸馏出来，同时从第二蒸馏塔70的底部收集不挥发的残余尾料流75，用于其它的工艺。在替代的情况下，环己烷蒸馏和KA精制可以通过本技术领域的专业人员已知的不同单元操作来进行，例如真空蒸馏、蒸汽蒸馏等，对此没有限制。
在实施方案中，使用本公开的工艺包含了通过高剪切装置40进行反应物混合，该工艺允许在反应器10中使用比以前所能使用的更低的温度和/或压力。在实施方案中，由于空气氧化更有效，高剪切工艺提供了环己烷向环己醇/环己酮的转化更高，和/或排出气体流17的体积减少。在实施方案中，方法包括将高剪切装置40整合在已建立的工艺中，从而与没有高剪切装置40时运行的工艺相比，降低了外部高剪切反应器40中反应的运行温度和/或压力，和/或能够增加生产(更大的产出量)。本发明的工艺应该在足以在反应混合物中促进环己烷的空气氧化的条件下进行。本技术领域的专业人员应该理解，温度和压力条件可以根据其它变量而变化，例如所需的转化、环己烷浓度、反应器系统的加热/冷却效率等。
在实施方案中，本公开的方法和系统能够设计出较小和/或资本强度更低的工艺，所述工艺与以前没有整合外部高剪切混合器40时可能选择的相比，允许选择具有更低的运行温度和/或压力容量的反应器10。在实施方案中，本公开的方法从现有工艺中降低了运行成本/增加了生产。或者，本公开的方法可以降低设计新工艺的资金成本。由于设计较小的反应器和/或在较低温度和/或压力下操作反应器的可能性，本修改的系统的潜在益处包括但不限于更快的周期时间，增加的产出量，降低的运行成本和/或降低的资金消耗。
在实施方案中，对于环己烷的空气氧化来说，本公开的工艺提供的停留时间，低于外部高剪切混合不存在时的停留时间的大约3/4。在实施方案中，本公开的工艺提供的停留时间，与外部高剪切混合不存在时环己烷的空气氧化的持留时间相比，少于大约1/2(对于同样的转化来说)。
尽管已经显示和描述了本发明的优选实施方案，但本技术领域的专业人员可以对其进行修改而不背离本发明的精神和讲述。本文描述的实施方案仅仅是示例性的，不是打算进行限制。本文公开的发明可能有许多变化和修改，并处于本发明的范围之内。当数值范围或限度被明确陈述时，这些表述的范围或限度应该被理解为包括落入明确陈述的范围或限度内的同样量级的迭代范围或限度(例如从大约1到大约10包括2、3、4等；大于0.10包含了0.11、0.12、0.13，等等)。对于任何要求权利的要素来说，使用术语“任选”，目的是指目标要素是需要的，或者是不需要的。这两种选择方案都打算在权利要求的范围之内。较宽的术语例如包含(comprises)、包括(includes)、具有(having)等的使用，应该被理解为为较狭窄的术语例如由......组成(consisting of)、基本上由......组成(consisting essentially of)、基本上含有(comprised substantially of)等提供了支持。
因此，保护的范围不受上面提出的描述的限制，而是仅仅受限于所附的权利要求书，其范围包括权利要求书的主题内容的所有等价物。每个和所有的权利要求被整合在说明书中作为本发明的实施方案。因此，权利要求书是进一步的描述，是本发明优选实施方案的补加。在相关技术描述的部分中对参考文献的讨论，并不是承认它是本发明的现有技术，特别是可能具有本申请优先权日之后的申请日的参考文献。本文引用的所有专利、专利申请和出版物的公开内容，在它们为本文提出的内容提供示例性的、程序性的或其它细节补充的程度上，在此引为参考。

Claims (20)

1.一种用于生产环己醇的方法，所述方法包括：
利用高剪切装置形成含有液体环己烷和氧化剂气体的分散体，其中所述分散体含有平均直径小于5μm的氧化剂气体气泡，并且其中高剪切装置包含至少一个转子和至少一个定子；
将分散体导入反应器，从中移除含有环己醇的产物，其中反应器内的运行温度维持在低于160℃的温度。
2.权利要求1的方法，还包括将含有环己烷的液体流泵到至少203kPa的压力，以产生加压流。
3.权利要求1的方法，其中分散体中的氧化剂气体气泡的平均直径小于1.5μm。
4.权利要求1的方法，其中形成分散体包括将至少一个转子以至少5m/s的端速旋转。
5.权利要求1的方法，其中形成分散体包括将至少一个转子以至少20m/s的端速旋转。
6.权利要求4的方法，其中形成分散体包括在至少一个转子的尖端产生1000MPa的局部压力。
7.权利要求1的方法，其中形成分散体包括使氧化剂气体和液体环己烷经受大于20,000s-1的剪切速率。
8.权利要求1的方法，其中形成分散体包括至少1000W/m3的能量消耗。
9.权利要求1的方法，其中分散体包含微泡沫。
10.权利要求1的方法，还包括经蒸馏处理产物。
11.权利要求1的方法，其中氧化剂气体包括空气。
12.一种用于生产环己醇的方法，所述方法包括：
通过将液体环己烷和氧化剂气体导入高剪切装置，并使液体环己烷和氧化剂气体的混合物经受至少20,000s-1的剪切速率，形成氧化剂气体气泡在含有环己烷的溶液中的分散体。
13.权利要求12的方法，其中高剪切装置包含至少一个转子和至少一个定子。
14.一种用于生产环己醇的系统，所述系统包括：
高剪切装置，其含有其间具有最小间隙的至少一个转子和至少一个定子，并被构造成用于产生氧化剂气体在含有环己烷的溶液中的分散体，所述分散体具有小于5μm的平均气泡直径；以及
与高剪切装置的出口流体连接的容器，其中所述容器包含器械，使得容器的内含物可以维持在低于160℃的温度。
15.权利要求14的系统，其中高剪切装置包含至少两个转子和至少两个定子。
16.权利要求14的系统，其中高剪切装置适合于以至少5m/sec的端速旋转至少一个转子。
17.权利要求14的系统，其中高剪切装置适合于以至少20m/sec的端速旋转至少一个转子。
18.权利要求14的系统，其中高剪切装置被构造成在高剪切装置运行过程中在转子的尖端产生至少1000MPa的局部压力。
19.权利要求14的系统，其中高剪切装置可以产生大于20,000s-1的剪切速率。
20.权利要求14的系统，其中最小间隙在0.5mm到2.5mm的范围内。
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