CN104262196B - 一种氨肟化反应与分离耦合工艺及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种氨肟化反应与分离耦合工艺。将反应原料和溶剂从反应釜外分组连续加入管道反应器进行反应，再经混合器混合后送入反应釜内进行充分反应。反应釜上部为反应区，下部为过滤分离区，过滤分离区使反应产物环己酮肟与催化剂分离，分离出的环己酮肟进入后续工序，催化剂经反应釜外部的管道反应器等设备循环回反应釜内继续参与反应。每间隔10～300S进行一次反冲，以保证反应分离的连续性。原料与催化剂接触充分，反应完全，环己酮转化率达99.9～100%。整套反应分离装置结构布局合理，反应平稳。
Description
技术领域
本发明涉及一种氨肟化反应工艺，特别是一种氨肟化制备环己酮肟的反应与分离耦合工艺。
背景技术
环己酮肟是制备己内酰胺的重要原料。制备环己酮肟的工艺主要有HSO法（硫酸羟胺法）、HPO法（磷酸羟胺法）、NO还原法以及氨肟化法。NO还原法、HSO法由于副产物价值低，因此采用的越来越少；HPO法由于其工艺复杂，操作难度大，在工业生产上逐渐为环己酮氨肟化法取代。环己酮氨肟化工艺，由于其工艺简单、操作容易、副产物少，工业化应用越来越多。环己酮氨肟化法是指环己酮在TS-1分子筛催化剂的作用下，与双氧水及氨的混合溶液反应生成环己酮肟，反应完成后需要反应物料与固体催化剂的固液分离装置，实现固体催化剂的循环使用。传统的氨肟化催化反应分离工艺主要有两种：一种是把反应产物与催化剂的混合物引出至外置过滤器进行固液错流过滤分离，反应产物环己酮肟清液渗透进入后续工艺，被截留的催化剂浓液返回至反应釜内继续参与催化反应。该方法存在的不足是，反应料液需要输送至反应釜外，造成能耗增加，催化剂在输送过程中，由于泵的剪切会造成催化剂磨损，造成催化剂性能下降及催化剂损失。另外一种氨肟化反应分离工艺是过滤器在反应釜内，环己酮氨肟化在进行反应的同时，进行反应产物与催化剂的分离，该分离方式最大的缺点是反应物料容易走短路，有些反应原料未经反应就随反应产物一起移出反应釜外，从而造成反应转化率低，反应釜内返混严重等缺点。
为了解决氨肟化反应分离工艺中的上述问题，提高环己酮反应转化率，充分利用反应过程中的反应热，降低能耗和生产成本，有必要对氨肟化反应
分离工艺进行改进。
发明内容
本发明的目的是针对现有工艺的不足，提供一种氨肟化反应与分离耦合
工艺，以提高环己酮转化率，确保环己酮肟质量，降低能耗。
本发明的目的还在于提供一种氨肟化反应与分离装置。
本发明解决其技术问题采取的方案是这样的，一种氨肟化反应与分离耦
合工艺，包括以下步骤：
（1）向反应釜内加入原料氨气、双氧水、环己酮和溶剂叔丁醇以及钛硅
分子筛催化剂，调节反应釜内温度75～95℃，压力0.3～0.6Mpa，建立循环；
（2）向反应釜内连续补加钛硅分子筛催化剂，使物料进行反应；
在反应釜外，将原料氨气和双氧水为一组、环己酮和溶剂叔丁醇为一组分别连续加入不同的管道反应器内，再进入混合器混合，在管道反应器内，原料氨气和双氧水反应生成羟胺，羟胺再和环己酮在溶剂叔丁醇的存在下反应生成环己酮肟，在管道式反应器内环己酮的转化率达90～99%，最后进入反应釜上部进行充分反应，其中，氨气、双氧水、环己酮与叔丁醇的摩尔比为（1～2）：（1～2）:1:（3～3.5）；
（3）反应釜中间设有开有通孔的隔板，隔板将反应釜分为上下两层，反应釜上部（层）为反应熟化区，下部（层）为过滤区，设置金属膜过滤装置，在反应熟化区，在搅拌作用下，使经过管道反应器未反应的少量环己酮在反应釜上部进行充分反应，得到环己酮肟、催化剂的混合溶液；在过滤区，经过滤器过滤出的环己酮肟清液进入后续工序，被过滤器截留的催化剂留在反应釜内，通过反应釜外部的循环泵与经管道反应器新加入的原料再次混合后继续进行氨肟化催化反应；
（4）反应釜下部的过滤器分离采用死端过滤，每隔10～300S进行一次反冲，以保证反应分离的连续性，随着环己酮肟清液连续不断的渗出，原料、溶剂和催化剂不断补加，实现氨肟化催化反应与分离的连续进行。
本发明中，作为较优选的方案，原料在反应釜外的管道反应器的加入分成2组，管道反应器为2套，一组管道反应器加入氨气和双氧水，另一组管道反应器加入叔丁醇和环己酮。其中，两套管道反应器的排列先后顺序对反应结果无影响。
本发明的一种氨肟化反应与分离装置，包括反应釜，反应釜外部管道上的循环泵等设备，反应釜分上下两层，中间设有开有通孔的隔板，循环泵出口依次连接一级换热器、一组管道反应器、二组管道反应器、二级换热器和物料混合器，物料混合器通过管道连接反应釜。
反应釜上部设置物料分布器，搅拌器，反应釜下部采用金属膜过滤器等常规结构，可确保反应温度平稳，原料接触充分，催化剂与反应产物有效分离。
本发明取得的有益效果如下：
1、原料氨气、双氧水、环己酮和溶剂叔丁醇从反应釜外的管道上分组预混后进入反应釜，在管道中就开始进行催化反应，而且反应釜上半部无过滤器，降低了反应器内反应物料的返混程度，减少了反应器进口物料直接走短路离开反应器的概率，使反应更完全，使转化率高达99.9%以上。
2、催化剂为连续补加，确保了催化效果，降低了生产成本。
3、反应原料在管道上充分混合，使反应釜内部结构简化，降低设备成本。
4、在反应釜外部管道上分布冷凝器，实现了反应热的再利用，反应过程安全，反应原料间有效接触，降低了能耗。
附图说明
图1为本发明氨肟化反应与分离装置的安装示意图。
图种各标号代表的含义如下：
A、氨气B、双氧水C、环己酮D、叔丁醇E、催化剂F、环己酮肟；
1、反应釜2、金属膜过滤器3、循环泵4，7、换热器5,6、管道反应器8、混合器9、搅拌器10、挡板11、隔板12、物料分布器。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明做进一步说明。
实施例1
参见图1给出的本发明氨肟化反应与分离装置的安装示意图，本发明工艺过程包括如下步骤：
（1）向反应釜1内按摩尔比（1～2）：（1～2）:1:（3～3.5）加入原料
氨气A、双氧水B、环己酮C和溶剂叔丁醇D和适量催化剂钛硅分子筛E，调节反应釜1内的温度为75～95℃，压力为0.3～0.6Mpa，建立循环；
（2）控制反应釜1温度和压力为以上条件，向反应釜1内连续补加催化剂钛硅分子筛E，物料进行反应。在反应釜1外部管道上，原料氨气A与双氧水B连续不断的进入管道反应器5，原料环己酮C与溶剂叔丁醇D连续进入管道反应器6，氨气A与双氧水B的接触反应生成羟胺，羟胺再与环己酮C在溶剂叔丁醇D的存在下反应生成环己酮肟F后经混合器8混合后进入反应釜1内，其中氨气A、双氧水B、环己酮C和溶剂叔丁醇D的加入摩尔比为（1～2）：（1～2）:1:（3～3.5）；
（3）在反应釜1上部为反应熟化区，分布有物料分布器11和挡板10，在搅拌9作用下，使经过管道反应器(5、6)未反应的少量环己酮C进行充分反应，使环己酮C转化率达99.9～100%；
（4）在反应釜1下部设有金属膜过滤器2，为物料过滤区，可将反应产物环己酮肟F与催化剂E进行分离。经金属膜过滤器过滤出的环己酮肟F清液进入后续工序；被金属膜过滤器截留的催化剂E留在反应釜1内，通过反应釜1外部的循环泵3与经管道反应器(5、6)新加入的原料再次混合进行氨肟化催化反应；
（5）反应釜1下部的金属膜过滤器2分离采用死端过滤，为了保证金属膜的通量，分离的连续性，每隔10～300S进行一次反冲，随着环己酮肟F清液连续不断的渗出，原料、溶剂和催化剂不断加入，实现氨肟化催化反应分离的连续进行。
反应原料氨气A、双氧水B、环己酮C、溶剂叔丁醇D、催化剂E的加入质量和等于环己酮肟F清液渗出的质量。
见图1给出的一种氨肟化反应与分离装置安装结构示意图，反应釜1外部连接依次为循环泵3、一级换热器4、一组管道反应器5、二组管道反应器6、二级换热器7、物料混合器8，物料混合器8通过管道相连反应釜1。
反应釜1中间设有开有通孔的隔板11，隔板11将反应釜分为上、下两层，上半部为反应熟化区，下半部为过滤区，过滤区设置金属膜过滤装置。
实施例2
实施例2与实施例1不同之处是一组管道反应器5为原料环己酮C和溶剂叔丁醇D连续不断的加入，二组管道反应器6为原料氨气A、双氧水B连续不断的加入。
Claims (3)
1.一种氨肟化反应与分离耦合工艺，其特征是包括以下步骤：
（1）向反应釜内加入原料氨气、双氧水、环己酮和溶剂叔丁醇以及钛硅
分子筛催化剂，调节反应釜内温度75～95℃，压力0.3～0.6Mpa，建立循环；
（2）向反应釜内连续补加钛硅分子筛催化剂，使物料进行反应；
在反应釜外，将原料氨气和双氧水为一组、环己酮和溶剂叔丁醇为一组分别连续加入不同的管道反应器内，再进入混合器混合，在管道反应器内，原料氨气和双氧水反应生成羟胺，羟胺再和环己酮在溶剂叔丁醇的存在下反应生成环己酮肟，最后进入反应釜上部进行充分反应，其中，氨气、双氧水、环己酮与叔丁醇的摩尔比为（1～2）：（1～2）:1:（3～3.5）；
（3）反应釜分上下两层，在反应釜上部，在搅拌作用下，使经过管道反
应器未反应的少量环己酮在反应釜上层进行充分反应，得到环己酮肟、催化剂的混合溶液，经反应釜下部的过滤器过滤出的环己酮肟清液进入后续工序，被过滤器截留的催化剂留在反应釜内，通过反应釜外部的循环泵与经管道反应器新加入的原料再次混合后继续进行氨肟化催化反应；
（4）反应釜下部的过滤器分离采用死端过滤，每隔10～300S进行一次反冲，随着环己酮肟清液连续不断的渗出，原料、溶剂和催化剂不断补加，实现氨肟化催化反应与分离的连续进行。
2.根据权利要求1所述的氨肟化反应与分离耦合工艺，其特征是原料和溶剂在反应釜外的管道反应器中加入，管道反应器分成2组，一组管道反应器加入氨气和双氧水，另一组管道反应器加入环己酮和溶剂叔丁醇。
3.根据权利要求1所述的氨肟化反应与分离耦合工艺，其特征是通过
管道反应器加入的原料氨气、双氧水、环己酮和溶剂叔丁醇的质量之和等于环己酮肟清液渗出的质量。
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