PL52647B1 - - Google Patents

Description

Pierwszenstwo: 26.IV.1965 Opublikowano: 20.1.1967 52647 KI. 12 o, 25 MKP C 07 c UKD ¦4S//8 Wspóltwórcy wynalazku: próf. dr Stanislaw Ciborowski, mgr inz. An¬ drzej Krzysztoforski Wlasciciel patentu: Zaklady Azotowe im. E. Dzierzynskiego, Tarnów (Polska) BIBLIOTEK lllrredu Potentoweg Sposób trwodorniema benzenu do cykloheksanu w fazie parowej Przedmiotem wynalazku jest sposób katalitycz¬ nego uwodornienia odsiarczonego benzenu do cy¬ kloheksanu w fazie parowej przy pomocy wodoru lub gazu zawierajacego wodór.Wiadomo, ze benzen nie zawierajacy zwiazków siarki lub zawierajacy ich nie wiecej niz 3—5 czesci na milion w przeliczeniu na siarke elemen¬ tarna* uwodornia sie stosunkowo latwo do cy¬ kloheksanu w fazie parowej w obecnosci typo¬ wych katalizatorów uwodornienia, przy czym naj¬ szerzej stosowane sa katalizatory niklowe. Proces ten prowadzi sie w znanych z literatury rozwiaza¬ niach pod cisnieniem w zakresie od 1 do 250 atmosfer, najczesciej jednak ponad 20 atn., oraz w temperaturach w granicach od 100 do 250°C, stosujac gaz uwodorniajacy, którym moze byc wodór lub gaz zawierajacy wodór. Ze wzgedu na to, ze benzen i cykloheksan maja bardzo zblizone temperatury wrzenia, rozdzielanie ich jest bardzo trudne. Dlatego tez proces uwodornienia prowadzi sie na ogól w takich warunkach, aby konwersja benzenu byla calkowita, to znaczy 99,8—100,0%, wówczas usuwanie benzenu z produktu reakcji jest zbedne. Jak wynika z obliczen termodyna¬ micznych (S. Ciborowski, Przemysl Chemiczny 39, 228 (1960), dla uzyskania calkowitego przereagowa- nia benzenu konieczny jest nadmiar wodoru, za¬ leznie od warunków procesu* od 1-0 do 50% w sto¬ sunku do ilosci stechiometrycznej. Wziawszy pod uwage mozliwosc pewnych wahan stezenia ben¬ zenu w mieszaninie wprowadzanej do reaktora uwodornienia, nadmiar wodoru w tej mieszaninie winien byc nie mniejszy niz 30%. Co najmniej wiec okolo 25% wodoru wprowadzanego do rea- 5 która nie przereagowuje i winno byc zwrócone do procesu aby uniknac strat.Z przedstawionych wyzej wzgledów w proce¬ sach przemyslowych uwodornienia benzenu do cy¬ kloheksanu w fazie parowej z reguly stosuje sie 10 obieg wodoru, który uzyskuje sie za pomoca urza¬ dzen mechanicznych z ruchomymi elementami na przyklad sprezarek (Ind. Engng. Chem. 54, nr 7, 23—30, 1962). Sposób ten ma jednak szereg wad zwiazanych z faktem, iz wodór obiegowy nasyco- 15 ny jest parami cykloheksanu, które zostaja za¬ absorbowane w oleju smarowniczym i moga ule¬ gac skraplaniu w czasie sprezania gazu, grozac rozcienczeniem oleju smarowniczego i zatarciem maszyny, wzglednie awaria w razie zebrania sie *° w cylindrze pewnej ilosci cieczy.Dlatego tez cyrkulacja wodoru urzadzeniem mechanicznym wymaga stosowania dodatkowych urzadzen do dokladnego usuwania cykloheksanu 25 z wodoru obiegowego i jest do przyjecia raczej w wypadku wysokich cisnien proeesu, gdyz wów¬ czas latwiejsze jest dokladne usuniecie cyklohek¬ sanu z wodoru obiegowego. Eak na przyklad obieg wodoru przetlaczanego sprezarka stosuje sposób 30 uwodornienia benzenu opisany w patencie ,NRF 52 64752 3 1082260, zalecajacy utrzymywanie cisnienia pro¬ cesu 20—35 atn.Jednakze stosowanie tak wysokiego cisnienia nie jest uzasadnione technologicznie, a pociaga za so¬ ba zwiekszone naklady inwestycyjne i koszty eksploatacyjne. Jak wynika ze wspomnianych obli¬ czen termodynamicznych (potwierdzonych nastep¬ nie eksperymentalnie), przy odpowiednim nadmia¬ rze wodoru benzen mozna uwodorniac do cyklo¬ heksanu nawet przy cisnieniu zblizonym do atmo¬ sferycznego, co jednak w skali przemyslowej wy¬ maga rozwiazania zagadnienia bezpiecznej recyr¬ kulacji wodoru.Stwierdzono, ze zagadnienie to rozwiazuje cal¬ kowicie sposób wedlug wynalazku, który nie wy¬ kazuje wyzej wymienionych wad, a polega na tym, ze recyrkulacje gazu uwodorniajacego obiegowego prowadzi sie przy pomocy urzadzenia strumienio¬ wego, przy czym czynnikiem napedowym jest ca¬ losc lub czesc wprowadzanego do ukladu swiezego gazu uwodorniajacego, sprezonego uprzednio do cisnienia wyzszego niz cisnienie procesu uwo¬ dornienia.Sposób wedlug wynalazku pozwala uniknac wszelkich trudnosci zwiazanych z zawartoscia cy¬ kloheksanu w obiegowym gazie uwodorniajacym.Ze wzgledu na to, ze urzadzenie strumieniowe nie posiada elementów ruchomych ani smarowanych, obecnosc cykloheksanu nie jest niebezpieczna i wystarczy jego wykropienie z obiegowego gazu uwodorniajacego w chlodnicy przeponowej przy uzyciu przemyslowej wody chlodzacej. Warto pod¬ kreslic, ze w urzadzeniu strumieniowym sprezaniu obiegowego gazu uwodorniajacego towarzyszy je¬ go mieszanie z gazem uwodorniajacym swiezym, przez co — odwrotnie niz w sprezarkach mecha¬ nicznych, w operacji sprezania uklad oddala sie od punktu rosy, a zatem wykraplanie sie cyklo¬ heksanu nie jest mozliwe. Jedynym zagadnieniem do rozwiazania moze byc fakt obecnosci w obiego¬ wym gazie uwodorniajacym drobnych kropel cy¬ kloheksanu porwanych z separatora, które moga w pewnym stopniu wywolywac erozje w czesci wlotowej urzadzenia strumieniowego. Stwierdzono, ze skutecznym zabezpieczeniem jest tutaj pod¬ grzanie obiegowego gazu uwodorniajacego przed zassaniem go przez urzadzenie strumieniowe, przy czym najlepiej wykorzystac w tym celu cie¬ plo mieszaniny poreakcyjnej, podgrzewajac nim obiegowy gaz uwodorniajacy w wymienniku prze¬ ponowym.Sposób wedlug wynalazku eliminujac koniecz¬ nosc dokladnego usuwania cykloheksanu z obiego¬ wego gazu uwodorniajacego umozliwia prowadze¬ nie procesu w ekonomicznym zakresie niskich cisnien od 0,3 do 20 atn., a najlepiej przy cisnieniu Tzedu 10 atn. Zastosowanie do recyrkulacji pro¬ stego i taniego urzadzenia strumieniowego w miej¬ sce sprezarki wydatnie zmniejsza koszt inwesty¬ cyjny instalacji.Na podstawie przeprowadzonych przez wspól¬ twórców niniejszego wynalazku obliczen, oraz ba¬ dan eksperymentalnych stwierdzono, ze wprowa¬ dzana ilosc wodoru swiezego jest wystarczajaca do uzyskania za pomoca urzadzenia strumienio- 647 4 wego cyrkulacji, dajacej nadmiar wodoru rzedu 100% w stosunku do ilosci stechiometrycznej, przy czym uzyskiwany nadmiar zalezny jest od cisnie¬ nia procesu, cisnienia wodoru swiezego, sumy opo- 5 rów przeplywu w ukladzie, zawartosci inertów w wodorze swiezym wzglednie obiegowym, oraz stopnia wykroplenia cykloheksanu z wodoru obie¬ gowego. Mozliwe jest wykorzystywanie jako czyn¬ nika napedowego jedynie czesci wodoru swiezego io wprowadzanego do ukladu, wprowadzajac pozo¬ stala czesc do ukladu z ominieciem urzadzenia strumieniowego. Przeprowadzone obliczenia po¬ twierdzaja mozliwosc zastosowania w sposobie wedlug wynalazku zamiast czystego wodoru — 15 gazu uwodorniajacego zawierajacego wodór, przy szerokim zakresie dopuszczalnych stezen.Sposób wedlug wynalazku przedstawiony jest w przykladzie wykonania na rysunku.Przyklad: Swiezy wodór w ilosci 1800Nm3/h 20 sprezony sprezarka 1 do cisnienia 20 atn. wchodzi do urzadzenia strumieniowego 2, gdzie rozprezajac sie zasysa wodór obiegowy o cisnieniu 9,5 atn. w ilosci 1280 Nm3/h, zawierajacy kilka procent objetosciowych cykloheksanu. Zmieszany w urza- 25 dzeniu strumieniowym 2 wodór swiezy i obiego¬ wy o cisnieniu 10,5 atn. podgrzewa sie w wymien¬ niku 3 i przeplywa przez odparowalnik benzenu 4. gdzie nasyca sie parami benzenu w ilosci 1800 kg/h.Mieszanina benzen — wodór zawierajaca nieco 30 cykloheksanu podgrzana w przegrzewaczu 5 wcho¬ dzi do reaktora kontaktowego 6, gdzie benzen ule¬ ga przereagowaniu na cykloheksan w temperatu¬ rze 160°C i przy cisnieniu okolo 10 atn. Miesza¬ nina poreakcyjna ochladza sie w wymienniku 3, 35 a czesciowo wykroplony cykloheksan oddziela sie w separatorze 7. Z kolei mieszanina poreakcyjna przeplywa przez wymiennik 8, podgrzewajac wo¬ dór recyrkulowany, a nastepnie dochladza sie w chlodnicy wodnej 9 do temperatury okolo 40°C. 40 Wykroplony cykloheksan oddziela sie w separato¬ rze 10. Nadmiar wodoru (wodór obiegowy) wraca poprzez wymiennik 8 na ssanie urzadzenia stru¬ mieniowego 2. Pewna ilosc wodoru (zalezna od do¬ puszczalnego stezenia nagromadzajacych sie iner- 45 tów) upuszcza sie z separatora 10 do atmosfery przez chlodnice koncowa 11. PL

Claims (2)

1. Zastrzezenia patentowe 50 1. Sposób uwodornienia benzenu do cykloheksanu w fazie parowej gazem uwodorniajacym, któ¬ rym moze byc wodór lub gaz zawierajacy wo¬ dór, z utrzymywaniem w mieszaninie reakcyj¬ nej nadmiaru wodoru w stosunku do ilosci 55 stechiometrycznej i zawracaniem do procesu gazu uwodorniajacego po wykropieniu z niego produktu reakcji, znamienny tym, ze recyrku¬ lacje gazu uwodorniajacego obiegowego pro¬ wadzi sie przy pomocy urzadzenia strumienio- 60 wego, przy czym czynnikiem napedowym jest calosc lub czesc wprowadzanego do ukladu swiezego gazu uwodorniajacego, sprezonego uprzednio do cisnienia wyzszego niz cisnienie procesu uwodornienia. 65

2. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze52 647 5 6 obiegowy gaz uwodorniajacy przed wprowa- sie podgrzaniu cieplem mieszaniny poreakcyj- dzeniem do urzadzenia strumieniowego poddaje nej. PL