CS263574B1

CS263574B1 - Apparatus for the production of cyclohexanone and / or cyclohexanol

Info

Publication number: CS263574B1
Application number: CS877657A
Authority: CS
Inventors: Oldrich Ing Csc Mikula; Ivan Rndr Ing Csc Kopernicky; Karol Ing Hlinstak; Milan Ing Csc Hronec; Stanislav Ing Barta; Jozef Ing Futrikanic; Milan Ing Csc Lichvar; Stanislav Ing Ecsc Juhas; Vincent Ing Olejnik; Gabriel Ing Molnar; Frantisek Ing Ambroz; Jan Ing Kolesar; Mikulas Ing Zedenyi; Ludovit Ing Chocholacek; Emanuel Zaremba; Jan Ing Jesensky
Original assignee: Mikula Oldrich; Kopernicky Ivan; Hlinstak Karel; Hronec Milan; Barta Stanislav; Futrikanic Jozef; Lichvar Milan; Stanislav Ing Ecsc Juhas; Olejnik Vincent; Molnar Gabriel; Ambroz Frantisek; Kolesar Jan; Zedenyi Mikulas; Chocholacek Ludovit; Emanuel Zaremba; Jesensky Jan
Priority date: 1987-10-26
Filing date: 1987-10-26
Publication date: 1989-04-14
Also published as: CS765787A1

Abstract

tJčelom riešenia je zlepšenie hydrodynamických podmienok pri výrobě cyklohexanónu a/alebo cyklohexanolu. Uvedeného účelu sa dosiahne tým, že reaktor má aspoň v jednej komoře umiestnené dva rozdělovače plynu opatřené přepážkami na zlepšenie cirkulácie kvapaliny vplyvom ejekčného efektu.The aim of the solution is to improve the hydrodynamic conditions in the production of cyclohexanone and/or cyclohexanol. The stated purpose is achieved by the reactor having two gas distributors located in at least one chamber, provided with partitions to improve the circulation of the liquid due to the ejection effect.

Description

Predmetom vynálezu je zariadenie pre výrobu cyklohexanonu a/alebo cyklohexanolu oxidáciou cyklohexánu v kvapalnej fáze vzduchom alebo· plyndm Obsahujúcim kyslík.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention relates to an apparatus for the production of cyclohexanone and / or cyclohexanol by liquid-phase oxidation of cyclohexane with air or oxygen-containing gas.

Pri oxidácii cyklohexánu plynmi obsahujúcimi kyslík, v priemyselnom měřítku najčastejšie; vzdiUCihom na zmes cyklohexanolu a cyklohexanonu prebiehajú následné reakcie, ktorými vzniká značné množstvo vedlejších produktov. Týmito produktami sú organické mono- a dikarboxylové Ci—Ce kyseliny, hydroxykyseliny, laktóny, aldehydické, ketónické zlúčeniny, Cl—C6 alkoholy, estery uvedených kyselin a alkoholov, kondenzačně produkty cyklohexanonu, cyklické a lineárně uhlovodíky a iné organické zlúčeniny.In the oxidation of cyclohexane by oxygen-containing gases, on an industrial scale, most often; subsequent to the mixture of cyclohexanol and cyclohexanone, subsequent reactions are carried out to produce a considerable amount of by-products. These products are organic mono- and dicarboxylic C1-C6 acids, hydroxy acids, lactones, aldehyde, ketonic compounds, C1-C6 alcohols, esters of said acids and alcohols, cyclohexanone condensation products, cyclic and linear hydrocarbons and other organic compounds.

Tieto predstavujú nežiadúci odpad výroby cyklohexanonu a súčasne sú aj prelkurzormi polyesterifikačných, polyéterifikačných, polykonden-začných a polymerizačných reakcií, ktorými sa tvoria nerozpustné vysokomolekulárne zlúčeniny. Tieto sú příčinou zanášania 'nedostatečné miešaných zón a úzkých' profilov zariadení uzla. oxidácie, zvlášť reaktora oxidácie cyklohexánu.These are an undesirable waste of cyclohexanone production and, at the same time, are precursors of polyesterification, polyetherification, polycondensation and polymerization reactions, which form insoluble high molecular weight compounds. These cause fouling of the 'under-mixed zones' and the narrow' profiles of the node equipment. oxidation, in particular a cyclohexane oxidation reactor.

Selektivita tejto reakcie je ovplyvňovaná •viacerými reakčnými parametrami, z ktorých významné sú reakčná teplota, reakčný čas, koncentrácia, druh a sposob dávkovania katalyzátora, poměr dávkovaných množstiev čerstvého a recyklovaného cyklohexánu a kyslíka, sposob dávkovania cyklohexánu do reaktora a vzduchu do reakčnej zmesi, kvalita do reakcie vstupujúceho cyklohexánu.The selectivity of this reaction is influenced by a number of reaction parameters, of which the reaction temperature, reaction time, concentration, type and mode of catalyst feed, the ratio of feed rates of fresh and recycled cyclohexane to oxygen, feed rate of cyclohexane to reactor and air to reaction mixture are significant. to the cyclohexane feed.

Na priebeh oxidácie cyklohexánu má tiež významný vplyv konštrukcia reaktora. Pre zlepšenia procesu oxidácie bolo navrhnutých viacero reakcných zariadení, ktoré sú charakterizované, resp. sa odlišujú hlavně konštrukciou samotného reaktora (vertikálně aletoo horizontálně typy reaktorov), konštrukciou rozdetovania vzduchu alebo plynu s obsahom kyslíka (například rožne typy berbotážnych rozdelovačov) a konštrukciou 'vnútra reaktora, ktorou sa má zabezpečit koncentrační a teplotová homogenita reakčnej zmesi a tým aj žiadaná selektivita.The design of the reactor also has a significant influence on the course of cyclohexane oxidation. In order to improve the oxidation process, a number of reaction devices have been proposed which are characterized, respectively. are distinguished mainly by the design of the reactor itself (vertically aleto horizontal types of reactors), the design of air or gas containing oxygen (for example, various types of berbotage distributors) and the design of the interior of the reactor to ensure concentration and temperature homogeneity of the reaction mixture; .

Uvedenú funkciu spíňa horizontálny reaktor, ktorý je konstrukčně riešený ako kaskádový systém s počtom 4 až 8 stupňov· (Pl. patent č. 64 449) a je navrhnutý tak, aby sa Idosiahla čo najvyššia selektivita a raby sa obmedzila tvorba usadenín a zvýšil pracovný objem. Reaktor pozostáva z horizontálneho cylindrického plášťa, ktorý je dvojicami prepážok rozdělený na sériu komór. Z každej dvojice prepážok jedna plní funkciu prepadovej přepážky, druhá funkciu hydraulického uzávěru, čím zamedzuje kontaktu medzi parnými zložkami jednotlivých komor. Přepadová přepážka je pevne spojená s dnom a stěnami plášťa a tvoří volný priestor nad dnom plášťa. Spodný okraj přepadu prvej přepážky sa nachádza vyššie ako okraj přepadu druhej přepážky.The horizontal reactor, which is designed as a cascade system with a number of 4 to 8 degrees · (Pl. Patent No. 64,449), is designed to achieve the highest selectivity and to reduce the formation of deposits and to increase the working volume. . The reactor consists of a horizontal cylindrical shell divided into a series of chambers by a pair of baffles. Of each pair of baffles, one performs the function of an overflow baffle, the other serves as a hydraulic closure, thereby preventing contact between the steam components of the individual chambers. The overflow partition is rigidly connected to the bottom and walls of the shell and forms a free space above the bottom of the shell. The lower edge of the overflow of the first bulkhead is located higher than the edge of the overflow of the second bulkhead.

S cielom zabránit spatnému miešaniu reakčnej zmesi a prieniku bubliniek z komory do predchádzajúcej komory bez narušenla hydrodynamických podmienok miešania bol vyššie uvedený reaktor upravený tak, že každá dvojica prepážok je opatřená přídavnou přepážkou, ktorá je pevne spojená so stěnami plášťa a je orientovaná horizontálně alebo šikmo k vrchnej časti, pričom vrchná časť prídavnej přepážky je vlac vzdialeriá od přepážky tvoriacej hydraulický uzávěr parnej fázy ako od prepadovej přepážky (PL. pat. č. 94 062).In order to prevent poor mixing of the reaction mixture and the penetration of bubbles from the chamber to the previous chamber without disturbing the hydrodynamic mixing conditions, the above reactor was modified such that each pair of baffles is provided with an additional baffle which is rigidly connected to the jacket walls and oriented horizontally or obliquely The upper part of the additional partition is a train distant from the partition constituting the hydraulic vapor phase closure as from the overflow partition (PL. No. 94 062).

Modifikáciou vyššie uvedeného reaktora je reaktor, ktorý má upravená prídavnú přepážku tak, aby vzdialenosť medzi přídavnou přepážkou a stěnou plášťa reaktora bola 1 až 400 mm, s výhodou IQ až 100 mm. Touto úpravou sa proklamuje zlepšenie prietoku reakčnej zmesi medzi jednotlivými komorami a obmedzenie spatného toku (PL. patent č. 134 291).A modification of the above reactor is a reactor having an additional baffle so that the distance between the additional baffle and the reactor jacket wall is 1 to 400 mm, preferably 10 to 100 mm. This treatment proclaims an improvement in the flow of the reaction mixture between the individual chambers and a reduction in the backflow (PL. Patent No. 134 291).

Zvýšenie selektivity oxidácie cyklohexánu na zmes cyklohexanolu a cyklohexanonu pri dodržení požadovanej konverzie a možnost zvýšenia výkonu oxidačného reaktora je možno dosiahnuť použitím rozdetovača plynu s nerovnoměrně rozmiestnenými otvormi vo vodorovnom priereze reaktora v smere kolmom ha směr prúdenia reakčnej zmesi.Increasing the selectivity of the cyclohexane oxidation to the cyclohexanol / cyclohexanone mixture while maintaining the desired conversion and the possibility of increasing the oxidation reactor performance can be achieved by using a gas divider with unevenly spaced openings in the horizontal cross-section of the reactor perpendicular to the flow direction.

Zlepšenie koncentračnej a teplotovej homogenity reakčnej zmesi rieši spósoib uvádzania a vedenia procesu oxidácie organických zlúčenin v barbotážnych reaktorech. Je charakterizovaný priemernou lineárnou rýchlosťou výtoku oxidačného· plynu otvormi presne matematicky definovanými (PL. patent č. 241111).Improvement of the concentration and temperature homogeneity of the reaction mixture is solved by the introduction and guidance of the oxidation process of organic compounds in the barbotage reactors. It is characterized by an average linear velocity of oxidant gas discharge through holes precisely mathematically defined (PL Patent No. 241111).

Ďalšieho zlepšenia selektivity procesu oxidácie cyklohexánu možno dosiahnuť v reaktore, ktorý zároveň zaručuje vysoký stupeň využitia kyslíka z oxidačného plynu (PL. pat, č. 136 026). V uvedeinom reaktore sa dosahuje intenzívneho miešania reakčnej zmesi systémom výhodné rozmiestneaých rozdělovačích prepážok a podta polohy na ramene rozdetovača vzduchu tiež rozdielnou vzdialenosťou a rozdielnym prierezom otvorov od vertikálnej osi barbotážneho ramena.A further improvement in the selectivity of the cyclohexane oxidation process can be achieved in a reactor which also guarantees a high degree of oxygen utilization from the oxidizing gas (PL pat. No. 136 026). In said reactor, intensive mixing of the reaction mixture with a system of advantageously spaced baffles and positioning on the air distributor arm is also achieved by varying the distance and the cross-section of the openings from the vertical axis of the barbotage arm.

Z odbornej literatúry je všeobecne známe, že na priebeh a výsledok oxidácie cyklohexánu má významný vplyv stupeň tzv. štartovania reakcie. Ak tento je selektívny a nedochádza v ňom k tvorbě produktov vyšších oxidačných, je předpoklad výroby oxidačnej reakčnej zmesi s menším obsahom vedlejších produktov. Okrem technologických podmienok prvého stupňa oxidácie (teploty, tlaku, mólového poměru cyklohexánu ku kyslíku, koncentrácie katalyzátora, kvality vstupného cyklohexánu) majú na priebeh reakcie výrazný vplyv hydrodynamické poměry, ktoré sú zase funkciou najmá vnútornej konštrukcie reaktora.It is generally known from the literature that the course and result of cyclohexane oxidation is significantly influenced by the degree of so-called cyclohexane. starting the reaction. If this is selective and does not produce higher oxidation products, it is a prerequisite to produce an oxidation reaction mixture with less by-product content. In addition to the technological conditions of the first stage of oxidation (temperature, pressure, molar ratio of cyclohexane to oxygen, catalyst concentration, quality of the cyclohexane feed), the course of the reaction is significantly influenced by hydrodynamic ratios, which in turn are a function of the internal reactor design.

S cielom zlepšit hydrodynamické podmienky prvých stupňov vlacstupňovej oxi6In order to improve the hydrodynamic conditions of the first stages of the step oxi6

74 dácie cyklohexánu vzduchom a zvýšit koncentrační! a teplotová homogenitu reakčnej zmesi sa pristúpilo k úpravám konštrukčných prvkov vnútornej vestavby reaktora.74 dation of cyclohexane by air and increase the concentration! and the temperature homogeneity of the reaction mixture was modified to the reactor internal components.

Predmetom tohto vynálezu je viaestupňový reaktor pre výrobu cyklohexanonu a/alebo cyklohexanolu vzduchom alebo plynom obsahujúcim kyslík v kvapalnej fáze. Pozostáva z vodorovné uloženého válcovitého plášťa, ktorý je dvojicami prepážok vo vnútri rozdělený na systém komor. Každú dvojicu prepážok tvoří přepadová přepážka s posúvatelnou hranou a tzv, hydraulická přepážka, ktorá tvoří hydraulický uzávěr komory. Vzduch alebo plyn s obsahom kyslíka sa aspoň v jednej komoře reaktora rozptyluje na rozdiel od doteraz známých spdsobov dvojicou rozdelovačov, ktoré sú po ofooch stranách opatřené přepážkami kolmými na horizontálnu os reaktora.It is an object of the present invention to provide a multi-stage reactor for the production of cyclohexanone and / or cyclohexanol by air or oxygen-containing gas in the liquid phase. It consists of a horizontal cylindrical casing divided by a pair of baffles inside into a chamber system. Each pair of partitions consists of an overflow partition with a movable edge and a so-called hydraulic partition, which forms the hydraulic closure of the chamber. Oxygen-containing air or gas is dispersed in at least one reactor chamber, in contrast to the methods known hitherto, by a pair of manifolds which are provided with baffles perpendicular to the horizontal axis of the reactor.

Vzájomná vzdialenosť vnútorných prepážok je pSťnásobne, výhodné dvojnásobné vSčšia ako je vzdialenosť vonkajšej přepážky rozdel'ovača a prepadovej přepážky. Vzdialenosť týchto dvoch prepážok je minimálně dvakrát vSčšia ako je priemer jednotlivého ramena rozdefovača, výhodné je ak je táto vzdialenosť 520 mm. Vzdialenosť krajných ramien rozdelovačov a prepážok sa rovná najmenej polovici priemeru ramena rozdefovača.The distance between the inner partitions is five times, preferably twice the distance between the outer partition of the divider and the overflow partition. The distance of the two baffles is at least two times greater than the diameter of the individual distributor arm, preferably it is 520 mm. The distance between the outer arms of the distributors and the baffles shall be at least half the diameter of the distributor arm.

Uvedenou konštrukciou vnútra aspoň jednej komory reaktora, s výhodou prvých komór viaestupňového reakčného systému, resp. prvej tzv. štartovacej komory, ktoráSaid construction of the interior of the at least one reactor chamber, preferably the first chambers of the multistage reaction system, respectively. first so-called. a starter chamber which

Claims

3 74 Cyclohexane through air and increase concentration! and the temperature homogeneity of the reaction mixture was adjusted to the structural elements of the reactor interior. It is an object of the present invention to provide a multi-stage reactor for the production of cyclohexanone and / or cyclohexanol by air or oxygen-containing gas in the liquid phase. It consists of a horizontally disposed cylindrical shell which is pairs of partitions in the interior divided into a chamber system. Each of the twenty partitions is formed by an overflow baffle with a movable edge and a so-called hydraulic baffle which forms the hydraulic closure of the chamber. The air or oxygen-containing gas, at least in one reactor chamber, diffuses, unlike the prior art, with a pair of distributors, which are provided on the sides with baffles perpendicular to the horizontal axis of the reactor. the distance of the two baffles is at least twice as large as the diameter of the individual boom arm, the preferred length being 520 mm. Said construction of the interior of at least one reactor chamber, preferably the first co-mores of the multi-stage reaction system or the first so-called starting chamber, which OBJECTS a device for the production of cyclohexanone and / or cyclohexanol by cyclohexane oxidation - by air or gas m comprising an oxygen-containing liquid phase consisting of a horizontally disposed cylindrical casing, divided inside the system by partition walls, an overflow with a movable edge, and a partition forming a hydraulic lock chamber, characterized in that the gas dispersing device the phase in at least one of the "downstream reactor chambers" consists of two, in terms of its function, usually the highest volume of all reactor chambers, to achieve an improvement in concentration and temperature homogeneity by intensifying the reaction mixture with a pair of dispensers, avoiding poor flow so-called baffles. Modifications of the invention result in an increase in the selectivity of the reactions in the first stages of oxidation and thus in an increase in the selectivity of the entire cyclohexane oxidation process. The following examples illustrate the advantages of the present invention: EXAMPLE 1 The cyclohexane oxidation reactor has six co-gases provided with one gas distributor. The reactor operates for three months. Example 2 The cyclohexane oxidation reactor has six co-morpholes. The second to the sixth chamber is provided with one gas distributor, preferably provided on both sides with baffles. The first chamber is provided with two gas distributors 3 and 4 provided on the two sides with baffles S. The outer baffle 5 of the separator 4 located at the overflow baffle 1 is remote therefrom 520 mm and the distance of the baffles 5 from the outer arms of the separator 3 and 4 is equal to the diameter of the baffles. The reactor is operating continuously for 4 months. Gas inverters (3 and 4) provided with baffles (5j on both sides), wherein the distance between the inner baffles is five times, preferably twice greater than the distance of the outer partition of the distributor (4) and the baffle (1), which is equal to the minimum twice the diameter of the splitter arm, preferably 520 mm, and the distance arms of the dividers and baffles (5) is at least half the diameter of the dividers.