CN110551001B - 一种制备环己醇和环己酮的装置和方法 - Google Patents

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Abstract

一种制备环己醇和环己酮的装置和方法，当使用水溶性催化剂时，所述装置包括单级或多级串联的微通道反应器和油水分离器；微通道反应器上设有环己烷氧化液进料口、碱液进料口和分解液出料口；微通道反应器的分解液出料口与设于油水分离器中部的进料口连接；油水分离器的上部设有溢流口；油水分离器的底部设有碱液排放口，与一级微通道反应器的碱液进料口连接；油水分离器的顶部设有气体排放口；或者，微通道反应器和油水分离器之间还设有分解釜。本发明还公开了使用油溶性催化剂时的装置以及它们的方法。本发明装置设备简单，易操作，成本低，能显著改善分解釜内液液传质效率；本发明方法简单，适宜于工业化生产。

Description

一种制备环己醇和环己酮的装置和方法
技术领域
本发明具体涉及一种制备环己醇和环己酮的装置和方法。
背景技术
环己酮、环己醇是制备己内酰胺、己二酸的重要中间体，环己酮还是生产己内酯等化学品的化工原料和一种优良的溶剂，制备环己酮和环己醇是环己烷化工应用的主要途径。环己烷空气氧化工艺仍是国内外主流工艺，包括无催化与有催化氧化工艺。
CN1105970A公开了一种环己烷的氧化方法，是在用过渡金属盐分解含环己基过氧化氢的氧化混合物时，分为两步，第一步是在中性或酸性条件下进行，第二步是在强碱性条件下进行。虽然该方法使环己醇和环己酮的收率大为提高，减少消耗，降低了成本，但是，该方法并没有解决分解过程中液液传质不充分的问题。
CN1253938A公开了一种环己烷的氧化方法，是在用过渡金属盐分解含环己基过氧化氢的氧化混合物同时，采用碱液外循环和静态混合器，并控制碱液外循环的流量为氧化混合物流量的0.2～1.0倍，物料通过静态混合器后分散相液滴粒度为1～100微米，从而使环己烷氧化液中的环己基过氧化氢高选择性的分解得到环己醇和环己酮。虽然该方法使环己基过氧化氢分解收率达到94%以上，但是，该方法只是将液相粒度稍微变小，同样没有解决分解过程中液液传质不充分的问题。
CN107759453A公开了一种环己烷氧化分解液精制装置，包括通过管道依次相连的进料混合器、皂化塔、分离器、洗涤塔、预处理塔、回流罐；该装置还包括碱液混合器，循环泵通过管道分别与分离器和碱液混合器相连；洗水泵通过管道分别与洗涤塔和碱液混合器相连。该装置应用于环己酮生产中分解液精制预处理过程，可减少副产物，精制提浓粗醇酮，降低装置原材料消耗的同时节省能耗、保护环境。但是，该装置仅对分解液在精馏前进行预处理，没有解决前工序氧化液分解阶段传质效率低、分解效率不高的问题。
CN107778133A发明公开了一种制备环己醇和环己酮的方法，该方法首先用含氧气体氧化环己烷生成含环己基过氧化氢的氧化液，然后用强碱溶液萃取氧化液得到含环己基过氧化氢的碱性水相和环己烷有机相，含环己基过氧化氢的碱性水相在高沸点溶剂存在下进行分解反应，分解液沉降分离后，蒸馏有机相得到环己醇和环己酮的混合物，萃取后的环己烷溶液返回至环己烷氧化反应过程。虽然该方法能大大提高环己烷的氧化选择性，降低环己烷蒸馏能耗，但该方法仍然没有解决氧化液分解阶段传质效率低、分解效率不高的问题。
CN106946678A公开了一种制备环己醇和环己酮的方法，该方法采用油溶性催化剂铬酸异辛酯，突破了传统的非均相分解使用含碱水溶液的传统思路，通过改变催化剂体系和反应条件，环己基过氧化氢分解率达99.8%以上，分解后得到的环己酮与环己醇收率达98%以上，且酮醇比在1.3:1以上。但是，由于该方法使用油溶性催化剂后，系统设备和管道结垢严重，经常需要停车清洗；同时，由于该方法使用了六价重金属铬，不仅对人体有很大伤害，还对环境有污染。
CN102627542A公开了一种以环己烷为原料制备环己醇和环己酮的工艺，包括以下步骤：（1）将环己烷用分子氧进行无催化氧化，生成含环己基过氧化氢为主要产物的氧化混合液；（2）用油溶性过渡金属化合物做催化剂进行均相催化分解，用 1-羟基乙叉-1,1－二膦酸（二）辛酯或者1-羟基乙叉-1,1-二膦酸（二）辛酯与磷酸辛酯的组合物做阻垢剂，使氧化混合液中的环己基过氧化氢分解生成环己醇和环己酮；（3）通过精馏得到环己醇和环己酮产品。虽然该方法解决了系统设备和管道结垢严重的问题，但是，该方法对氧化液与催化剂混合的问题没有彻底解决，传质和分解效率有待进一步提高。
CN109134217A公开了一种环己烷氧化法生产环己酮过程中氧化装置及氧化工艺改进方法，主要由一个或多个尾气洗涤塔、氧化反应器、调节阀和管道组成，并配置相应的管道和阀门；尾气洗涤塔与氧化反应器相连，自环己烷氧化反应器排出的氧化尾气从尾气洗涤塔底部进入塔内，从管道来的中温环己烷从尾气洗涤塔顶部进入塔内，氧化尾气中部分环己醇、环己酮、环己基过氧化氢被冷凝而进入环己烷液相中，并从尾气洗涤塔底部自流至氧化反应器或分解反应器，从尾气洗涤塔顶部排出氧化尾气汇总后，排入本装置氧化尾气回收单元。虽然该方法可降低环己烷氧化法中氧化反应进料中的环己醇、环己酮和环己基过氧化氢的含量，提高反应收率，减少烷精馏的蒸汽、冷却水等能量消耗，但是，该方法仅仅从外围对反应收率进行了改善，未对反应和分解气液和液液传质上做出根本性的改变。
综上，亟待找到一种简单，易操作，可在原有设备上改装，成本低，能显著改善分解反应器液液传质效率，显著提高环己烷氧化液分解效率，适宜于工业化生产的制备环己醇和环己酮的装置和方法。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，克服现有技术存在的上述缺陷，提供一种设备简单，易操作，可在原有设备上改装，成本低，能显著改善分解釜内液液传质效率的制备环己醇和环己酮的装置。
本发明进一步要解决的技术问题是，克服现有技术存在的上述缺陷，提供一种方法简单，显著提高环己烷氧化液分解效率，适宜于工业化生产的制备环己醇和环己酮的方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案如下：一种制备环己醇和环己酮的装置，当使用水溶性催化剂时，所述装置包括单级或多级串联的微通道反应器和油水分离器；所述微通道反应器上设有环己烷氧化液进料口、碱液进料口和分解液出料口；所述微通道反应器的分解液出料口与设于油水分离器中部的进料口连接；所述油水分离器的上部设有溢流口；所述油水分离器的底部设有碱液排放口，与一级微通道反应器的碱液进料口连接；所述油水分离器的顶部设有气体排放口；或者，所述微通道反应器和油水分离器之间还设有分解釜；所述微通道反应器的分解液出料口与分解釜下部的进料口连接；所述分解釜上部的溢流口与油水分离器中部的进料口连接；
当使用油溶性催化剂时，所述装置包括单级或多级串联的微通道反应器，所述微通道反应器上设有环己烷氧化液进料口、催化剂进料口和分解液出料口；或者，所述各级微通道反应器后还设有分解釜；所述微通道反应器的分解液出料口与分解釜下部的进料口连接；所述分解釜上部设有溢流口。
当使用水溶性催化剂时，所述油水分离器上部的溢流口与下一级微通道反应器的环己烷氧化液进料口或下一工序连接。当使用油溶性催化剂时，所述微通道反应器的分解液出料口或所述分解釜上部的溢流口与下一级微通道反应器的环己烷氧化液进料口或下一工序连接。
本发明装置的工艺过程为：
当使用水溶性催化剂时：
将环己烷氧化液和含有催化剂的碱液同时注入微通道反应器中，进行分解反应，分解液送入油水分离器，加压分层，位于上层的含环己醇和环己酮的混合液送入下一级微通道反应器或下一工序，位于下层的含有催化剂的碱液小部分排出，大部分返回一级微通道反应器。比如，当所述装置为二级串联的微通道反应器和油水分离器时，一级油水分离器位于上层的含环己醇和环己酮的混合液与新鲜碱液注入二级微通道反应器中，进行分解反应，分解液送入二级油水分离器，加压分层，位于上层的含环己醇和环己酮的混合液送入下一工序，位于下层的碱液全部返回一级微通道反应器循环使用。
或者，将环己烷氧化液和含有催化剂的碱液同时注入微通道反应器中，进行分解反应，分解液送入分解釜中，进一步进行分解反应，分解液送入油水分离器，加压分层，位于上层的含环己醇和环己酮的混合液送入下一级微通道反应器或下一工序，位于下层的含有催化剂的碱液小部分排出，大部分返回一级微通道反应器。比如，当所述装置为二级串联的微通道反应器和油水分离器时，一级油水分离器位于上层的含环己醇和环己酮的混合液与新鲜碱液注入二级微通道反应器中，进行分解反应，分解液送入二级分解釜中，进一步进行分解反应，分解液送入二级油水分离器，加压分层，位于上层的含环己醇和环己酮的混合液送入下一工序，位于下层的碱液全部返回一级微通道反应器循环使用。
含有催化剂的碱液只需要加入一级微通道反应器，二级及之后的微通道反应器只需要加入新鲜碱液。
当使用油溶性催化剂时：
将环己烷氧化液和催化剂同时注入微通道反应器中，进行分解反应，分解液送入下一级微通道反应器或下一工序。比如，当所述装置为二级串联的微通道反应器时，一级微通道反应器产生的分解液注入二级微通道反应器中，进行分解反应，分解液送入下一工序。
或者，将环己烷氧化液和催化剂同时注入微通道反应器中，进行分解反应，分解液送入分解釜中，进一步进行分解反应，分解液送入下一级微通道反应器或下一工序。比如，当所述装置为二级串联的微通道反应器时，一级分解釜产生的分解液注入二级微通道反应器中，进行分解反应，分解液送入二级分解釜中，进一步进行分解反应，分解液送入下一工序。
催化剂只需要加入一级微通道反应器，二级及之后的微通道反应器不需要加入催化剂。
微通道反应器是利用精密加工技术制造的流道尺寸在0.3mm到3mm之间的微型反应器，是一种连续流动的管道式反应器。由于将反应物质控制在极其微小的空间内，反应通道的平均尺寸一般为微米甚至纳米。微通道反应器中包含有成百上千万的微型通道，不仅可实现流体间的均匀、快速混合，克服传质阻力，且具有较高的传热、传质、混合和反应速率，可实现很高的产量。
优选地，所述微通道反应器由混合腔、扰流部和混合流道组成，所述混合腔的纵截面呈心形、圆形、长方形或椭圆形，横截面呈圆形或方形，所述扰流部为月牙形、菱形、长方形、圆形或椭圆形。
优选地，所述混合流道的横截面为圆形，内径为0.3～3.0mm（更优选0.5～1.5mm）。
优选地，所述混合流道的横截面积由进料端向出料端逐渐增大，出料端的横截面积是进料端横截面积的1.2～1.8倍。
优选地，所述混合腔的平均截面面积为混合流道平均截面面积的10～50倍。
优选地，所述油水分离器的气体排放口上设有冷凝器。
优选地，所述分解釜中设有搅拌装置。
本发明进一步解决其技术问题所采用的技术方案如下：一种制备环己醇和环己酮的方法，
当使用水溶性催化剂时：
方法（1）：将环己烷氧化液和含有催化剂的碱液同时注入微通道反应器中，进行分解反应，分解液送入油水分离器，加压分层，得含环己醇和环己酮的混合液；
方法（2）：将环己烷氧化液和含有催化剂的碱液同时注入微通道反应器中，进行分解反应，分解液送入分解釜中，进一步进行分解反应，分解液送入油水分离器，加压分层，得含环己醇和环己酮的混合液；
当使用油溶性催化剂时：
方法（3）：将环己烷氧化液和催化剂同时注入微通道反应器中，进行分解反应，得含环己醇和环己酮的混合液；
方法（4）：将环己烷氧化液和催化剂同时注入微通道反应器中，进行分解反应，分解液送入分解釜中，进一步进行分解反应，得含环己醇和环己酮的混合液。
优选地，方法（1）～（4）中，所述环己烷氧化液中主要组分的质量百分含量为：环己烷91.0～95.5%，环己醇0.6～1.5%，环己酮0.3～1.0%，环己基过氧化氢3～5%，酸0.1～1.3%，其它杂质0.1～0.5%，总百分含量≤100%。
优选地，方法（1）～（4）中，所述水溶性催化剂为水溶性过渡金属盐，所述油溶性催化剂为油溶性过渡金属盐。更优选地，所述水溶性过渡金属盐为醋酸钴和/或醋酸铬；所述油溶性过渡金属盐为环烷酸钴、环烷酸铬、辛酸钴、辛酸铬、铬酸叔丁酯或铬酸异辛酯等中的一种或几种。
优选地，方法（1）、（2）中，一级微通道反应器中，所述环己烷氧化液和含有催化剂的碱液的质量比为1:0.1～1.5（更优选1:0.2～1.0）。对整个系统而言，反应物浓度的精确控制是实现高选择性化学反应和避免有害反应操作的前提条件。
优选地，方法（1）、（2）中，一级油水分离器中分层的含有催化剂的碱液大部分返回一级微通道反应器，小部分排放。
优选地，方法（1）、（2）中，当微通道反应器为多级串联时，二级及之后的微通道反应器的新鲜碱液的总进料量与一级油水分离器的废碱排放量相同。
优选地，方法（1）、（2）中，所述一级油水分离器的废碱排放量为一级微通道反应器含有催化剂的碱液的进料量的0.1～5.0%（更优选1～4%）。
优选地，方法（1）、（2）中，当微通道反应器为多级串联时，二级及之后的油水分离器分层的碱液全部返回一级微通道反应器。
优选地，方法（1）、（2）中，所述含有催化剂的碱液中，OH-的摩尔浓度为0.25～1.50mol/L，催化剂的含量为0.3～1000ppm（更优选0.5～5.0ppm）。
优选地，方法（1）、（2）中，当微通道反应器为多级串联时，从第二级开始，新鲜碱液的质量浓度为30～50%。
优选地，方法（1）、（2）中，当微通道反应器为多级串联时，二级返回碱液的OH-的摩尔浓度为一级含有催化剂的碱液的1.5～3.0倍，从第三级开始，下一级返回碱液的OH-的摩尔浓度为上一级返回碱液的1.5～3.0倍。
优选地，方法（1）中，所述微通道中进行分解反应的温度为80～95℃，压力为0.2～0.8MPa，停留时间为5～60min。
优选地，方法（1）中，当微通道反应器为多级串联时，下一级微通道的反应温度比上一级微通道高。
优选地，方法（1）中，所述加压分层的压力为0.8～2.0MPa，温度为80～95℃，时间为1～5h。
优选地，方法（2）中，所述微通道中进行分解反应的温度为80～95℃，压力为0.2～0.8MPa，停留时间为3～30min。
优选地，方法（2）中，所述分解釜中进行分解反应的温度为85～95℃，压力为0.8～2.0MPa，时间为0.5～2.0h。
优选地，方法（2）中，当微通道反应器为多级串联时，下一级微通道或分解釜的反应温度比上一级微通道或分解釜高。
优选地，方法（2）中，所述加压分层的压力为0.8～2.0MPa，温度为80～95℃，时间为1～3h。
优选地，方法（3）、（4）中，所述催化剂在环己烷氧化液中的用量为0.1～1000ppm（更优选1～10ppm）。
优选地，方法（3）中，所述微通道中进行分解反应的温度为80～95℃，压力为0.2～0.8MPa，停留时间为5～20min。
优选地，方法（3）中，当微通道反应器为多级串联时，下一级微通道的反应温度比上一级微通道高。
优选地，方法（4）中，所述微通道中进行分解反应的温度为80～95℃，压力为0.2～0.8MPa，停留时间为5～10min。
优选地，方法（4）中，所述分解釜中进行分解反应的温度为85～95℃，压力为0.8～2.0MPa，时间为1～2h。
优选地，方法（4）中，当微通道反应器为多级串联时，下一级微通道或分解釜的反应温度比上一级微通道或分解釜高。
本发明的有益效果如下：
（1）本发明环己烷氧化液分解装置设备简单，易操作，可在原有设备上改装，成本低，通过微通道混合器将环己烷氧化液或还有含有催化剂的碱液分散成微纳米液滴，让反应体系呈近似均相，能显著改善微通道反应器内液液传质效率，减少返混；
（2）本发明方法简单，环己烷氧化液分解率可达100%，选择性可达98%，相较于现有普遍84%的醇酮摩尔总收率可提高14%以上，显著提高环己烷氧化液分解效率和收率，适宜于工业化生产。
附图说明
图1是本发明实施例1一种制备环己醇和环己酮的装置（水溶性催化剂，无分解釜）的示意图；
图2是本发明实施例2一种制备环己醇和环己酮的装置（水溶性催化剂，有分解釜）的示意图；
图3是本发明实施例3一种制备环己醇和环己酮的装置（油溶性催化剂，无分解釜）的示意图；
图4是本发明实施例4一种制备环己醇和环己酮的装置（油溶性催化剂，有分解釜）的示意图；
图5是本发明实施例1、2中微通道反应器的微通道模块纵截面示意图；
图6是图5的A-A剖面示意图；
图7是本发明实施例3、4中微通道反应器的微通道模块纵截面示意图；
图8是图7的B-B剖面示意图。
具体实施方式
下面结合实施例和附图对本发明作进一步说明。
本发明实施例所使用的环己烷氧化液来源于某化工厂的环己烷氧化工序，所述环己烷氧化液中主要组分的质量百分含量为：环己烷94.28%，环己醇0.82%，环己酮0.38%，环己基过氧化氢3.05%，酸1.19%，其它杂质0.29%；本发明实施例所使用的原料或化学试剂，如无特殊说明，均通过常规商业途径获得。
一种制备环己醇和环己酮的装置（水溶性催化剂，无分解釜）实施例1
如图1、5、6所示，所述装置包括二级串联的微通道反应器1和油水分离器2；所述微通道反应器1上设有环己烷氧化液进料口1-1、碱液进料口1-2和分解液出料口1-3；一级微通道反应器1的分解液出料口1-3与设于一级油水分离器2中部的进料口2-1连接；所述油水分离器2的上部设有溢流口2-2；一级油水分离器2的底部设有碱液排放口2-3，与一级微通道反应器1的碱液进料口1-2连接；所述油水分离器2的顶部设有气体排放口2-4；所述油水分离器2的气体排放口2-4上设有冷凝器2-5；一级油水分离器2上部的溢流口2-2与二级微通道反应器1的环己烷氧化液进料口1-1连接；二级微通道反应器1的分解液出料口1-3与设于二级油水分离器2中部的进料口2-1连接；二级油水分离器2的底部设有碱液排放口2-3，与一级微通道反应器1的碱液进料口1-2连接；所述微通道反应器1由混合腔1-5、扰流部1-6和混合流道1-7组成，所述混合腔1的纵截面呈长方形，横截面呈方形，所述扰流部1-6为长方形，所述混合流道1-7的横截面为圆形，内径为0.5mm；所述混合流道1-7的横截面积由进料端向出料端逐渐增大，出料端的横截面积是进料端横截面积的1.6倍，所述混合腔1-5的平均截面面积为混合流道1-7平均截面面积的50倍。
本发明装置的工艺过程为：
将环己烷氧化液和含有催化剂的碱液同时注入一级微通道反应器1中，进行分解反应，分解液送入一级油水分离器2，加压分层，位于上层的含环己醇和环己酮的混合液送入二级微通道反应器1，位于下层的含有催化剂的碱液小部分排出，大部分返回一级微通道反应器1，与此同时，新鲜碱液注入二级微通道反应器1中，进行分解反应，分解液送入二级油水分离器2，加压分层，位于上层的含环己醇和环己酮的混合液送入下一工序，位于下层的碱液全部返回一级微通道反应器1循环使用。
一种制备环己醇和环己酮的装置（水溶性催化剂，有分解釜）实施例2
如图2、5、6所示，所述装置包括二级串联的微通道反应器1、分解釜3和油水分离器2；所述微通道反应器1上设有环己烷氧化液进料口1-1、碱液进料口1-2和分解液出料口1-3；一级微通道反应器1的分解液出料口1-3与一级分解釜3下部的进料口3-1连接；一级分解釜3上部的溢流口3-2与一级油水分离器2中部的进料口2-1连接；所述油水分离器2的上部设有溢流口2-2；一级油水分离器2的底部设有碱液排放口2-3，与一级微通道反应器1的碱液进料口1-2连接；所述油水分离器2的顶部设有气体排放口2-4；所述油水分离器的气体排放口2-4上设有冷凝器2-5；所述分解釜3中设有搅拌装置3-3；一级油水分离器2上部的溢流口2-2与二级微通道反应器1的环己烷氧化液进料口1-1连接；二级微通道反应器1的分解液出料口1-3与二级分解釜3下部的进料口3-1连接；二级分解釜3上部的溢流口3-2与设于二级油水分离器2中部的进料口2-1连接；二级油水分离器2的底部设有碱液排放口2-3，与一级微通道反应器1的碱液进料口1-2连接；所述微通道反应器1由混合腔1-5、扰流部1-6和混合流道1-7组成，所述混合腔1的纵截面呈长方形，横截面呈方形，所述扰流部1-6为长方形，所述混合流道1-7的横截面为圆形，内径为0.8mm；所述混合流道1-7的横截面积由进料端向出料端逐渐增大，出料端的横截面积是进料端横截面积的1.2倍，所述混合腔1-5的平均截面面积为混合流道1-7平均截面面积的40倍。
本发明装置的工艺过程为：
将环己烷氧化液和含有催化剂的碱液同时注入一级微通道反应器1中，进行分解反应，分解液送入一级分解釜3中，进一步进行分解反应，分解液送入一级油水分离器2，加压分层，位于上层的含环己醇和环己酮的混合液送入二级微通道反应器1，位于下层的含有催化剂的碱液小部分排出，大部分返回一级微通道反应器1，与此同时，新鲜碱液注入二级微通道反应器1中，进行分解反应，分解液送入二级分解釜3中，进一步进行分解反应，分解液送入二级油水分离器2，加压分层，位于上层的含环己醇和环己酮的混合液送入下一工序，位于下层的碱液全部返回一级微通道反应器1循环使用。
一种制备环己醇和环己酮的装置（油溶性催化剂，无分解釜）实施例3
如图3、7、8所示，所述装置包括二级串联的微通道反应器1，所述微通道反应器1上设有环己烷氧化液进料口1-1、催化剂进料口1-4和分解液出料口1-3；一级微通道反应器1的分解液出料口1-3与二级微通道反应器1的环己烷氧化液进料口1-1相连；所述微通道反应器1由混合腔1-5、扰流部1-6和混合流道1-7组成，所述混合腔1的纵截面呈心形，横截面呈圆形，所述扰流部1-6为月牙形，所述混合流道1-7的横截面为圆形，内径为1.5mm；所述混合流道1-7的横截面积由进料端向出料端逐渐增大，出料端的横截面积是进料端横截面积的1.4倍，所述混合腔1-5的平均截面面积为混合流道1-7平均截面面积的30倍。
本发明装置的工艺过程为：
将环己烷氧化液和催化剂同时注入一级微通道反应器1中，进行分解反应，分解液送入二级微通道反应器1，进行分解反应，分解液送入下一工序。
一种制备环己醇和环己酮的装置（油溶性催化剂，有分解釜）实施例4
如图4、7、8所示，所述装置包括二级串联的微通道反应器1和分解釜3，所述微通道反应器1上设有环己烷氧化液进料口1-1、催化剂进料口1-4和分解液出料口1-3；一级微通道反应器1的分解液出料口1-3与一级分解釜3下部的进料口3-1连接；所述分解釜3上部设有溢流口3-2；所述分解釜3中设有搅拌装置3-3；一级分解釜3的溢流口3-2与二级微通道反应器1的环己烷氧化液进料口1-1相连；二级微通道反应器1的分解液出料口1-3与二级分解釜3下部的进料口3-1连接；所述微通道反应器1由混合腔1-5、扰流部1-6和混合流道1-7组成，所述混合腔1的纵截面呈心形，横截面呈圆形，所述扰流部1-6为月牙形，所述混合流道1-7的横截面为圆形，内径为1.0mm；所述混合流道1-7的横截面积由进料端向出料端逐渐增大，出料端的横截面积是进料端横截面积的1.8倍，所述混合腔1-5的平均截面面积为混合流道1-7平均截面面积的20倍。
本发明装置的工艺过程为：
将环己烷氧化液和催化剂同时注入一级微通道反应器1中，进行分解反应，分解液送入一级分解釜3中，进一步进行分解反应，分解液送入二级微通道反应器1，进行分解反应，分解液送入二级分解釜3中，进一步进行分解反应，分解液送入下一工序。
一种制备环己醇和环己酮的方法（水溶性催化剂，无分解釜）实施例1
将环己烷氧化液以350t/h和含有醋酸钴的碱液（OH-的摩尔浓度为0.25mol/L，催化剂的含量为1ppm）以140t/h，同时注入一级微通道反应器1中，在85℃、0.5MPa下，进行分解反应，停留时间为30min，分解液送入一级油水分离器2，在1.5MPa、85℃下，加压分层3h，所得含环己醇和环己酮的混合液以350t/h送入二级微通道反应器1，含有醋酸钴的碱液以138.5t/h返回一级微通道反应器1，其余1.5t/h排放，与此同时，质量浓度为50%的新鲜碱液以1.5t/h注入二级微通道反应器1中，在90℃、0.4MPa下，进行分解反应，停留时间为20min，分解液送入二级油水分离器2，在1.5MPa、85℃下，加压分层3h，得含环己醇和环己酮的混合液，碱液（OH-的摩尔浓度为0.75mol/L）以1.5t/h返回一级微通道反应器1。
经检测，环己基过氧化氢分解的摩尔转化率为100%，摩尔收率为 97%。
一种制备环己醇和环己酮的方法（水溶性催化剂，有分解釜）实施例2
将环己烷氧化液以350t/h和含有醋酸铬的碱液（OH-的摩尔浓度为0.50mol/L，催化剂的含量为0.5ppm）以210t/h，同时注入一级微通道反应器1中，在80℃、0.4MPa下，进行分解反应，停留时间为20min，分解液送入一级分解釜3中，在90℃、1.0MPa下，进一步进行分解反应1.0h，分解液送入一级油水分离器2，在1.0MPa、85℃下，加压分层2h，所得含环己醇和环己酮的混合液以350t/h送入二级微通道反应器1，含有醋酸钴的碱液以207.5t/h返回一级微通道反应器1，其余2.5t/h排放，与此同时，质量浓度为30%的新鲜碱液以2.5t/h注入二级微通道反应器1中，在85℃、0.3MPa下，进行分解反应，停留时间为10min，分解液送入二级分解釜3中，在95℃、0.8MPa下，进一步进行分解反应0.5h，分解液送入二级油水分离器2，在1.0MPa、85℃下，加压分层2h，得含环己醇和环己酮的混合液，碱液（OH-的摩尔浓度为1.00mol/L）以4t/h返回一级微通道反应器1。
经检测，环己基过氧化氢分解的摩尔转化率为100%，摩尔收率为 98%。
一种制备环己醇和环己酮的方法（油溶性催化剂，无分解釜）实施例3
将环己烷氧化液以350t/h和环烷酸钴以1.05kg/h（3ppm），同时注入微通道反应器1中，在90℃、0.3MPa下，进行分解反应，停留时间为20min，所得含环己醇和环己酮的混合液以350t/h送入二级微通道反应器1，在95℃、0.5MPa下，进行分解反应，停留时间为10min，得含环己醇和环己酮的混合液。
经检测，环己基过氧化氢分解的摩尔转化率为100%，摩尔收率为 95%。
一种制备环己醇和环己酮的方法（油溶性催化剂，有分解釜）实施例4
将环己烷氧化液以350t/h和辛酸钴以1.75kg/h（5ppm），同时注入微通道反应器1中，在85℃、0.3MPa下，进行分解反应，停留时间为10min，分解液送入分解釜3中，在90℃、1.0MPa下，进一步进行分解反应2.0h，所得含环己醇和环己酮的混合液以350t/h送入二级微通道反应器1，在90℃、0.6MPa下，进行分解反应，停留时间为5min，分解液送入分解釜3中，在95℃、1.2MPa下，进一步进行分解反应1.0h，得含环己醇和环己酮的混合液。
经检测，环己基过氧化氢分解的摩尔转化率为100%，摩尔收率为 96%。
对比例1
本对比例与实施例1的区别仅在于：将微通道反应器替换为常规静态混合器，余同实施例1。
经检测，环己基过氧化氢分解的摩尔转化率为98%，摩尔收率为84%。

Claims (10)

1.一种制备环己醇和环己酮的装置，其特征在于：
当使用水溶性催化剂时，所述装置包括单级或多级串联的微通道反应器和油水分离器；所述微通道反应器上设有环己烷氧化液进料口、碱液进料口和分解液出料口；所述微通道反应器的分解液出料口与设于油水分离器中部的进料口连接；所述油水分离器的上部设有溢流口；所述油水分离器的底部设有碱液排放口，与一级微通道反应器的碱液进料口连接；所述油水分离器的顶部设有气体排放口；所述微通道反应器和油水分离器之间还设有分解釜；所述微通道反应器的分解液出料口与分解釜下部的进料口连接；所述分解釜上部的溢流口与油水分离器中部的进料口连接；
当使用油溶性催化剂时，所述装置包括单级或多级串联的微通道反应器，所述微通道反应器上设有环己烷氧化液进料口、催化剂进料口和分解液出料口；所述各级微通道反应器后还设有分解釜；所述微通道反应器的分解液出料口与分解釜下部的进料口连接；所述分解釜上部设有溢流口。
2.根据权利要求1所述制备环己醇和环己酮的装置，其特征在于：所述微通道反应器由混合腔、扰流部和混合流道组成，所述混合腔的纵截面呈心形、圆形、长方形或椭圆形，横截面呈圆形或方形，所述扰流部为月牙形、菱形、长方形、圆形或椭圆形；所述混合流道的横截面为圆形，内径为0.3～3.0mm；所述混合流道的横截面积由进料端向出料端逐渐增大，出料端的横截面积是进料端横截面积的1.2～1.8倍；所述混合腔的平均截面面积为混合流道平均截面面积的10～50倍；所述油水分离器的气体排放口上设有冷凝器；所述分解釜中设有搅拌装置。
3.一种用权利要求1或2所述装置制备环己醇和环己酮的方法，其特征在于：
当使用水溶性催化剂时：
将环己烷氧化液和含有催化剂的碱液同时注入微通道反应器中，进行分解反应，分解液送入分解釜中，进一步进行分解反应，分解液送入油水分离器，加压分层，得含环己醇和环己酮的混合液；
当使用油溶性催化剂时：
将环己烷氧化液和催化剂同时注入微通道反应器中，进行分解反应，分解液送入分解釜中，进一步进行分解反应，得含环己醇和环己酮的混合液。
4.根据权利要求3所述制备环己醇和环己酮的方法，其特征在于：所述环己烷氧化液中主要组分的质量百分含量为：环己烷91.0～95.5%，环己醇0.6～1.5%，环己酮0.3～1.0%，环己基过氧化氢3～5%，酸0.1～1.3%，其它杂质0.1～0.5%，总百分含量≤100%；所述水溶性催化剂为水溶性过渡金属盐，所述油溶性催化剂为油溶性过渡金属盐。
5.根据权利要求3或4所述制备环己醇和环己酮的方法，其特征在于：当使用水溶性催化剂时，一级微通道反应器中，所述环己烷氧化液和含有催化剂的碱液的质量比为1:0.1～1.5；一级油水分离器中分层的含有催化剂的碱液大部分返回一级微通道反应器，小部分排放；当微通道反应器为多级串联时，二级及之后的微通道反应器的新鲜碱液的总进料量与一级油水分离器的废碱排放量相同；所述一级油水分离器的废碱排放量为一级微通道反应器含有催化剂的碱液的进料量的0.1～5.0%；当微通道反应器为多级串联时，二级及之后的油水分离器分层的碱液全部返回一级微通道反应器；所述含有催化剂的碱液中，OH-的摩尔浓度为0.25～1.50mol/L，催化剂的含量为0.3～1000ppm；当微通道反应器为多级串联时，从第二级开始，新鲜碱液的质量浓度为30～50%；二级返回碱液的OH-的摩尔浓度为一级含有催化剂的碱液的1.5～3.0倍，从第三级开始，下一级返回碱液的OH-的摩尔浓度为上一级返回碱液的1.5～3.0倍。
6.根据权利要求3或4所述制备环己醇和环己酮的方法，其特征在于：当使用水溶性催化剂时，所述微通道中进行分解反应的温度为80～95℃，压力为0.2～0.8MPa，停留时间为3～30min；所述分解釜中进行分解反应的温度为85～95℃，压力为0.8～2.0MPa，时间为0.5～2.0h；当微通道反应器为多级串联时，下一级微通道或分解釜的反应温度比上一级微通道或分解釜高；所述加压分层的压力为0.8～2.0MPa，温度为80～95℃，时间为1～3h。
7.根据权利要求5所述制备环己醇和环己酮的方法，其特征在于：当使用水溶性催化剂时，所述微通道中进行分解反应的温度为80～95℃，压力为0.2～0.8MPa，停留时间为3～30min；所述分解釜中进行分解反应的温度为85～95℃，压力为0.8～2.0MPa，时间为0.5～2.0h；当微通道反应器为多级串联时，下一级微通道或分解釜的反应温度比上一级微通道或分解釜高；所述加压分层的压力为0.8～2.0MPa，温度为80～95℃，时间为1～3h。
8.根据权利要求3或4所述制备环己醇和环己酮的方法，其特征在于：当使用油溶性催化剂时，所述催化剂在环己烷氧化液中的用量为0.1～1000ppm。
9.根据权利要求3或4所述制备环己醇和环己酮的方法，其特征在于：当使用油溶性催化剂时，所述微通道中进行分解反应的温度为80～95℃，压力为0.2～0.8MPa，停留时间为5～10min；所述分解釜中进行分解反应的温度为85～95℃，压力为0.8～2.0MPa，时间为1～2h；当微通道反应器为多级串联时，下一级微通道或分解釜的反应温度比上一级微通道或分解釜高。
10.根据权利要求8所述制备环己醇和环己酮的方法，其特征在于：当使用油溶性催化剂时，所述微通道中进行分解反应的温度为80～95℃，压力为0.2～0.8MPa，停留时间为5～10min；所述分解釜中进行分解反应的温度为85～95℃，压力为0.8～2.0MPa，时间为1～2h；当微通道反应器为多级串联时，下一级微通道或分解釜的反应温度比上一级微通道或分解釜高。
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