CN103551085A

CN103551085A - 一种用于环己酮氨肟化反应的催化剂分离装置

Info

Publication number: CN103551085A
Application number: CN201310556459.5A
Authority: CN
Inventors: 张电子; 李磊; 郑晓广; 李识寒; 王大勇; 景国耀; 禹保卫; 余保银; 杜卫民; 张恒超; 庞向川; 孙超伟; 任文杰; 吴华文; 刘国学; 窦晓勇
Original assignee: SHENMA INDUSTRIAL Co Ltd
Current assignee: Nylon Science and Technology Ltd. of China Ping Meishen horse group; Shenma Industrial Co., Ltd.
Priority date: 2013-11-08
Filing date: 2013-11-08
Publication date: 2014-02-05

Abstract

本发明公开了一种用于环己酮氨肟化反应的催化剂分离装置，包括：反应系统和外过滤循环系统，所述反应系统和所述外过滤循环系统通过管路连接；所述反应系统包括反应罐体和内置于所述罐体的搅拌器，所述罐体还设有原料入口、反应液出口；所述外过滤循环系统包括膜过滤器和换热器，所述外过滤循环系统包括膜过滤器和换热器，所述膜过滤器包括膜过滤器入口、滤液出口、清液出口、反冲入口，所述换热器包括换热器出口、换热器入口；所述反应液出口和所述膜过滤器入口连接，所述膜过滤器的滤液出口与所述换热器入口连接，所述换热器出口与所述原料入口连接。本发明适用于环己酮氨肟化反应及其催化剂分离，添加预过滤装置，降低了膜过滤器的负荷，既保证了催化剂过滤的连续性，又降低了膜过滤管数量和投资。

Description

一种用于环己酮氨肟化反应的催化剂分离装置

技术领域

本发明涉及一种催化剂分离装置，尤其涉及一种用于环己酮氨肟化反应的催化剂分离装置，属于化工技术领域。

背景技术

环己酮肟是制备己内酰胺的重要中间体。目前世界上制备环己酮肟的方法主要有硫酸羟胺法(HSO法)、一氧化氮还原法(NO法)、磷酸羟胺法(HPO法)及氨肟化法(HAO法)。其中HSO法和NO法工艺复杂且副产低价值的硫铵；HPO法虽然不副产硫铵，但工艺过程要求精细，操作难度大，且有NO_x产生，存在环保难题。目前，环己酮肟主要利用环己酮通过氨肟化反应制备，唯有氨肟化法克服了上述几方面的问题。氨肟化法制备环己酮肟方法简单、不副产硫铵、无环保难题，因此近年来颇受己内酰胺行业的青睐。由于液相氨肟化法副产物少，流程相对较短等优势，这一方法是未来己内酰胺生产的发展主流。在液相氨肟化反应中需要采用钛硅分子筛为催化剂，所以催化剂的分离是氨肟化反应中的一个重要课题。

环己酮肟的氨肟化法制备环己酮肟最早由意大利埃尼公司提出。至今已先后在日本和中国建成了近10套工业装置，总生产能力接近100万吨。从目前国内建成的氨肟化工业装置运行情况看，均存在一些问题。如氨肟化反应后，反应产物需输送到过滤器中进行环己酮肟与催化剂的分离，而且过滤器需要定期反冲再生；由于氨肟化反应是放热反应，反应热不能充分利用，在分离过程中造成很大浪费。由此可见，目前氨肟化反应分离设备具有分离过程复杂、反应热利用不合理等弊端。

现有技术中有采用内外置组合膜催化反应分离装置，反应釜内外并联无机膜过滤器和采用反应釜内外串联无机膜过滤器，釜内置过滤器粗过滤后再经过釜外过滤器精过滤，两者均实现了对釜内外过滤器的减负作用。现有技术中还有将反应液在沉降器中静置10-20分钟实现催化剂的分离的技术。上述各方法虽然解决了反应液中催化剂的分离问题，但是膜过滤器内置引起反应釜有效体积减小，增大设备投资问题。采用静置过滤，分离效果太慢，不利于连续生产。在目前对环己酮氨肟化生产中催化剂过滤技术进行改进，实现生产成本降低，连续有效运行的目标是亟待解决的问题。

发明内容

针对现有技术所存在的不足，本发明所要解决的技术问题在于提供用于环己酮氨肟化反应的催化剂分离装置。该装置降低了膜过滤器的负荷，保证了催化剂过滤的连续性。

为实现上述发明目的，本发明采用下述的技术方案：

一种用于环己酮氨肟化反应的催化剂分离装置，包括：

反应系统和外过滤循环系统，所述反应系统和所述外过滤循环系统通过管路连接；

所述反应系统包括反应罐体和内置于所述罐体的搅拌器，所述罐体还设有原料入口、反应液出口；

所述外过滤循环系统包括膜过滤器和换热器，所述膜过滤器包括膜过滤器入口、滤液出口、清液出口、反冲入口，所述换热器包括换热器出口、换热器入口；

所述反应液出口和所述膜过滤器入口连接，所述膜过滤器的滤液出口与所述换热器入口连接，所述换热器出口与所述原料入口连接。

其中较优地，所述原料入口包括气氨入口和反应原液入口，所述气氨入口设置于所述罐体的偏下部，所述反应原液入口设置于所述罐体顶部。

其中较优地，所述气氨入口处在所述罐体内底部还设置气相分布器。

其中较优地，所述反应原液入口处在所述罐体内还设置顶部液相分布器。

其中较优地，所述气相分布器与所述液相分布器之间的距离为所述罐体高的3/4～9/10。

其中较优地，所述气相分布器与所述液相分布器之间的距离为所述罐体高的4/5～17/20。

其中较优地，所述反应原液入口处罐体外还设置有静态混合器；

所述静态混合器设置有环己酮/叔丁醇进料管道、双氧水进料管道及换热后的滤液入口。

其中较优地，所述外过滤循环系统还包括旋液分离器；

所述反应液出口通过管路与所述旋液分离器的入口连接，所述旋液分离器的溢流出口通过管路与所述膜过滤器的入口连接，所述旋液分离器的沉降出口与所述换热器的入口连接。

其中较优地，所述膜过滤器的无机膜优选陶瓷膜或金属膜。

其中较优地，所述膜过滤器的无机膜孔径为1μm。

本发明所提供的用于环己酮氨肟化反应的催化剂分离装置特别适用于环己酮氨肟化反应及其催化剂分离，由于膜过滤器外置，增大了反应釜容积，同时添加预过滤装置，降低了膜过滤器的负荷，既保证了催化剂过滤的连续性，又降低了膜过滤管数量和投资。

附图说明

图1是本发明所提供的实施例结构示意图；

图2是本发明所提供的另一实施例结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

一种用于环己酮氨肟化反应的催化剂分离装置，如图1和图2所示，包括：反应系统1和外过滤循环系统2，反应系统1和外过滤循环系统2通过管路连接；反应系统1包括反应罐体10和内置于所述罐体10的搅拌器13，罐体10还设有原料入口、反应液出口14；外过滤循环系统2包括膜过滤器21和换热器28，反应液出口14和膜过滤器21的入口连接，膜过滤器21的滤液出口与换热器28的入口连接，换热器28的出口与原料入口连接。下面对本催化剂分离装置展开详细说明。

如图1和图2所示，本发明的一个实施例中，为了使反应原料充分发生化学反应，在反应系统1的原料入口分为气氨入口12和反应原液入口11，气氨入口12设置于罐体10的偏下部，反应原液入口11设置于罐体10顶部。为进一步使气氨、反应原液入均匀分散进入罐体10并充分发生化学反应，在反应原液入口11处罐体10内顶部设置液相分布器18，在气氨入口12处在罐体10内底部设置气相分布器19。气相分布器19与液相分布器18之间的距离为罐体10高的3/4～9/10，优选4/5～17/20。液相分布器18、气相分布器19分布器为均匀开有小孔的环状结构。在反应原液入口11处罐体10外优选设置有静态混合器15。静态混合器15设置有环己酮/叔丁醇进料管道16、双氧水进料管道17及换热后的滤液入口。外过滤循环系统2包括膜过滤器21和换热器28，反应液出口14和膜过滤器21的入口连接，膜过滤器21的滤液出口与换热器28的入口连接，换热器28的出口与原料入口连接。

如图2所示，本发明的另一个实施例中，为了对反应液进行预分离，降低催化剂浓度，在反应液出口14与膜过滤器21之间还设置有旋液分离器25，反应液出口14通过管路与旋液分离器25的入口连接，旋液分离器25的溢流出口通过管路与膜过滤器21的入口连接，旋液分离器25的沉降出口与换热器28的入口连接。在本实施例中，膜过滤器21的无机膜优选陶瓷膜或金属膜。无机膜孔径优选为1μm。如图1或图2所示，本发明的实施例中，为了加快催化剂过滤的流速，在反应液出口14与旋液分离器25之间还设置有反应液输出泵29，在旋液分离器25溢流出口和膜过滤器21之间还设置有顶液输送泵26，在膜过滤器21和换热器28之间还设置有循环液输送泵27。

下面以带有静态混合器15的反应系统1和带有旋液分离器25的外过滤循环系统2共同组成的催化剂分离装置为优选例，对发明的工作过程展开详细说明。

如图2所示，环己酮/叔丁醇通过环己酮/叔丁醇进料管道16、双氧水通过双氧水进料管道17进入静态混合器15均匀混合。经静态混合器15混合的液相物料进入罐体10后需经过液相分布器18分散进料。气氨需经过气相分布器19分散进料。环己酮/叔丁醇、双氧水和气氨组成的反应原料在罐体10内在搅拌器13的作用下充分发生化学反应。反应后的反应液经反应液输出泵29通过管路输送至旋液分离器25，反应液经悬液分离器25预分离后，溢流出口溢出的顶液经顶液输送泵26通过管路进入膜过滤器21，悬液分离器25的沉降出口沉降的催化剂浆液通过管路进入换热器28。反应清液在膜过滤器21的清液出口22采出。膜过滤器21中过滤后的催化剂浆液通过膜过滤器21的滤液出口和旋液分离器25中催化剂浆液汇合后经循环液输送泵27增压后经换热器28冷却降温，最后返回罐体10，形成循环回路。对膜过滤器21反冲时，过滤清液通过反冲入口23反冲。

下面通过两个不同的实验对本发明的实施方式做进一步验证：

本实验中所采用的催化剂即钛硅分子筛，粒径为0.2-0.3μm，购自南京黄马化工有限公司；环己酮为山东洪业化工集团生产，纯度≥99.9%；双氧水来自神马股份有限公司，浓度为35%（w）；液氨为平顶山首山焦化生产；陶瓷膜过滤元件为南京久吾高科生产，孔径为1μm。旋液分离器由世纪中信过滤器材有限公司生产。反应液中催化剂浓度为2-5%，优选3-4%；反应器压力为0.3-0.5Mpa，优选0.3-0.4Mpa；反应温度为60-90℃，优选70-80℃；

本实验中为便于对过滤效果进行对比，膜过滤器21设置为单套运行，没有后备装置，这样对于堵塞、反冲效果都能比较直接的表现出来。本实验中对反应液输出泵29、悬液分离器25顶液输送泵26取样测其中催化剂浓度。

实施例一

在本实验中采用图1所示流程进行环己酮氨肟化反应催化剂分离。氨肟化反应进料量如表1所示：

名称	进料量单位	温度
			环己酮	28.77kg/h	常温
叔丁醇	81.71kg/h	常温
			35%wt双氧水	31.34kg/h	常温
液氨	5.48kg/h	常温

表1肟化反应进料量

反应液输出泵29催化剂浓度为3%。膜过滤器21每2-3分钟反冲一次。

实施例二

在本实验中为便于对比，采用图2所示流程进行环己酮氨肟化催化剂分离，即增加悬液分离器25，其余条件与实验一相同。

本实验中对反应液输出泵29催化剂浓度为3%，旋液分离器25顶液输送泵26催化剂浓度为0.8%。膜过滤器21大约每40分钟反冲一次，膜过滤器反冲频率大大降低。

综上所述，本发明提供的催化剂分离装置适用于环己酮氨肟化反应及其催化剂分离，由于膜过滤器外置，增大了反应釜容积，同时添加预过滤装置，降低了膜过滤器的负荷，既保证了催化剂过滤的连续性，又降低了膜过滤管数量和投资。

上面对本发明所提供的用于环己酮氨肟化反应的催化剂分离装置进行了详细的说明。对本领域的一般技术人员而言，在不背离本发明实质精神的前提下对它所做的任何显而易见的改动，都将构成对本发明专利权的侵犯，将承担相应的法律责任。

Claims

1.一种用于环己酮氨肟化反应的催化剂分离装置，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的催化剂分离装置，其特征在于，所述原料入口包括气氨入口和反应原液入口，所述气氨入口设置于所述罐体的偏下部，所述反应原液入口设置于所述罐体顶部。

3.如权利要求2所述的催化剂分离装置，其特征在于，所述气氨入口处在所述罐体内底部还设置气相分布器；所述反应原液入口处在所述罐体内还设置顶部液相分布器。

4.如权利要求3所述的催化剂分离装置，其特征在于，所述气相分布器与所述液相分布器之间的距离为所述罐体高的3/4~9/10。

5.如权利要求2所述的催化剂分离装置，其特征在于，所述反应原液入口处罐体外还设置有静态混合器；

6.如权利要求1所述的催化剂分离装置，其特征在于，所述外过滤循环系统还包括旋液分离器；

7.如权利要求1所述的催化剂分离装置，其特征在于，所述膜过滤器的无机膜优选陶瓷膜或金属膜。

8.如权利要求1所述的催化剂分离装置，其特征在于，所述膜过滤器的无机膜孔径为1μm。