RU2782625C1 - Способ выделения циклогексанона из реакционной смеси окисления циклогексена в водной среде n-метил-2-пирролидона - Google Patents

Способ выделения циклогексанона из реакционной смеси окисления циклогексена в водной среде n-метил-2-пирролидона Download PDF

Info

Publication number
RU2782625C1
RU2782625C1 RU2021121955A RU2021121955A RU2782625C1 RU 2782625 C1 RU2782625 C1 RU 2782625C1 RU 2021121955 A RU2021121955 A RU 2021121955A RU 2021121955 A RU2021121955 A RU 2021121955A RU 2782625 C1 RU2782625 C1 RU 2782625C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
cyclohexanone
pyrrolidone
methyl
cyclohexene
mixture
Prior art date
Application number
RU2021121955A
Other languages
English (en)
Inventor
Александр Юрьевич Смирнов
Марк Александрович Маевский
Анастасия Валериевна Фролкова
Алла Константиновна Фролкова
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «МИРЭА Российский технологический университет»
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «МИРЭА Российский технологический университет» filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «МИРЭА Российский технологический университет»
Application granted granted Critical
Publication of RU2782625C1 publication Critical patent/RU2782625C1/ru

Links

Images

Abstract

Настоящее изобретение относится к способу разделения смеси циклогексен-вода-циклогексанон-N-метил-2-пирролидон, получаемой в результате окисления циклогексена в присутствии N-метил-2-пирролидона в качестве растворителя. Способ заключается в том, что на первой стадии осуществляется предварительное расслаивание четырехкомпонентной смеси во флорентийском сосуде 1 с отбором водного слоя как продуктового потока и органического слоя. Органический слой после подогрева до температуры кипения в теплообменнике 2 направляется на дальнейшее разделение в ректификационной колонне 3 на циклогексен с примесью воды и смесь циклогексанон-N-метил-2-пирролидон. В результате разделения смеси циклогексанон-N-метил-2-пирролидон в дистиллате ректификационной колонны 4 выделяется целевой продукт - циклогексанон с чистотой не ниже 99,9 мол.%, в кубе - N-метил-2-пирролидон с чистотой не ниже 99,5 мол.%. Технический результат - осуществление разделения реакционной смеси, обогащенной циклогексеном и водой, на практически чистые компоненты, т.е. компоненты, удовлетворяющие существующим требованиям к качеству товарных продуктов. 1 ил., 3 пр.

Description

Изобретение относится к технологии основного органического синтеза, а именно: к способу выделения циклогексанона из реакционной смеси, получаемой в результате окисления циклогексена в присутствии N-метил-2-пирролидона (NMP) в качестве растворителя, с использованием на первом этапе предварительного расслаивания во флорентийском сосуде. Циклогексанон применяется в качестве сырья для производства капролактама, адипиновой кислоты, полиамидов нейлона-6 и нейлона-66.
Хорошо изучены процессы получения циклогексанона окислением циклогексана или дегидрированием циклогексанола. В результате этих процессов образуются многокомпонентные смеси, которые содержат циклогексан, циклогексанол, циклогексанон, воду и тяжелокипящие примеси.
Наиболее близкими к предлагаемому способу являются технологические решения по выделению товарного циклогексанона, описанные ниже.
Способ выделения циклогексанона из реакционной смеси, получаемой в результате окисления циклогексена в присутствии диметилсульфоксида (ДМСО) в качестве растворителя [патент RU 2676037 C1, дата публикации 25.12.2018]. На первом этапе реализуется промежуточное разделение в первой ректификационной колонне на две бинарные составляющие, затем для разделения бинарной составляющей циклогексен-вода используют комплекс, основанный на сочетании ректификации и расслаивания. Разделение бинарной составляющей циклогексанон-ДМСО проводят во второй ректификационной колонне, работающей при пониженном давлении с целью повышения летучести циклогексанона относительно ДМСО.
Недостатком вышеприведенного метода является то, что смеси ДМСО с циклогексаноном характеризуются относительной летучестью компонентов близкой к единице. По этой причине разделить такую смесь обычной ректификацией сложно и требуется применение дополнительных специальных методов. Кроме того, использование на первом этапе процесса ректификации может негативным образом сказаться на состоянии каталитической системы (водноорганическом растворе катионных комплексов палладия (II)).
Способ получения циклогексанона [патент WO 2006061487, дата публикации 15.06.2006], недостатком которого является образование многокомпонентной смеси, содержащей циклогексанон, α, β-циклопентен-1, циклогексанол, карбоксальдегид (циклопентеналь), тяжелокипящие примеси. Для разделения смеси предлагаются следующие стадии: 1) дистилляция реакционной смеси с получением верхней фракции, содержащей соединения с температурой кипения ниже температуры кипения циклогексанона, и нижней фракции; 2) перегонка нижней фракции с получением верхней фракции, состоящей из циклогексанона, и тяжелокипящего остатка.
Способ разделения смеси, образующейся в результате окисления циклогексана [патент RU 2373181 С2, дата публикации 20.11.2009], который осуществляют в комплексе, включающем четыре колонны и флорентийский сосуд. В первой колонне проводят фракционирование смеси на легко- и тяжелокипящую фракции. Последняя подвергается разделению во второй колонне, дистиллятный поток которой содержит циклогексанон (99,8 мас.%), кубовый - циклогексанол, примеси циклогексанона и тяжелокипящих компонентов. Данная смесь подвергается дальнейшему разделению, в результате которого отгоняемая фракция с циклогексанолом отправляется в блок химического превращения. Легкокипящая фракция, представленная в дистилляте первой колонны, направляется во флорентийский сосуд для отделения водного слоя. Органический слой подвергается обработке как отходы.
Технический результат, достигаемый настоящим изобретением, заключается в осуществлении разделения реакционной смеси, обогащенной циклогексеном и водой, на практически чистые компоненты, т.е. компоненты, удовлетворяющие существующим требованиям к качеству товарных продуктов. Четырехкомпонентная смесь циклогексен-вода-циклогексанон-N-метил-2-пирролидон (NMP) на первом этапе делится за счет использования предварительного расслаивания во флорентийском сосуде, в результате которого образуются два слоя: водный, содержащий примеси N-метил-2-пирролидона, и органический, содержащий циклогексен, циклогексанон, N-метил-2-пирролидон, а также примеси воды. Разделение во флорентийском сосуде осуществляется при нормальных условиях (1 атм, 20-25°С), водный слой с каталитической системой направляется на стадию химической реакции, органический слой - в ректификационную колонну для отделения в дистилляте циклогексена (с примесью воды); кубовый поток, содержащий циклогексанон и NMP, подвергается разделению во второй ректификационной колонне (циклогексанон выделяется в дистилляте).
На фигуре изображена принципиальная схема предлагаемого способа разделения четырехкомпонентной смеси циклогексен-вода-циклогексанон-NMP.
Основная идея предлагаемого способа заключается в реализации на первой стадии предварительного расслаивания четырехкомпонентной смеси циклогексен (ЦГен)-вода (В)-циклогексанон (ЦГон)-NMP во флорентийском сосуде 1. В результате разделения образуются два жидких слоя: водный, содержащий примеси N-метил-2-пирролидона, и органический, содержащий циклогексен, циклогексанон, N-метил-2-пирролидон, примесь воды. Органический слой направляется в теплообменник 2, в котором смесь нагревается до ее температуры кипения и далее подвергается разделению в ректификационной колонне 3. В дистилляте выделяется циклогексен с примесью воды, в кубе - смесь ЦГон-NMP. Разделение последней осуществляется в ректификационной колонне 4: в дистилляте выделяется циклогексанон с чистотой не ниже 99,9 мол.%, в кубе - N-метил-2-пирролидон с чистотой не ниже 99,5 мол.%. Водный слой из флорентийского сосуда 1, а также непрореагировавший циклогексен из ректификационной колонны 3 не требуют доочистки и могут быть направлены рециклом на стадию химического превращения.
Параметры работы ректификационных колонн (эффективность, тарелка питания, флегмовое число) подбираются в зависимости от состава исходной смеси.
Пример 1
Разделению подлежит смесь состава: циклогексена - 65% мол., воды - 25% мол., циклогексанона - 9 мол.%, NMP - 1 мол.%. Количество исходной смеси 100 кмоль/час. Исходная смесь циклогексен - вода - циклогексанон - NMP подается на предварительное расслаивание, которое осуществляют во флорентийском сосуде 1 с рабочим давлением 1 атм при температуре 20-25°С.
Органический слой в количестве 74,81 кмоль/ч, содержащий циклогексен, циклогексанон, N-метил-2-пирролидон и примеси воды, направляется в теплообменник 2, в котором смесь нагревается до температуры 64,73°С. Далее смесь подвергается разделению в ректификационной колонне 3 с рабочим давлением 1 атм при флегмовом числе равном 0,8. Число теоретических тарелок равно 16. Исходная смесь подается на 10 тарелку (нумерация тарелок с верха колонны). В дистилляте колонны 3 отбирают фракцию 65,35 кмоль/час, содержащую 99,46 мол.% циклогексена и 0,54 мол.% воды. Кубовый продукт колонны 3, содержащий циклогексанон и NMP, в количестве 9,46 кмоль/час направляют в ректификационную колонну 4 с рабочим давлением 1 атм. Эффективность колонны 4 - 22 теоретических тарелки. Питание осуществляется на 14 тарелку при флегмовом числе равном 0,8. В дистилляте колонны 4 выделяют товарный циклогексанон в количестве 8,85 кмоль/час чистотой 99,97 мол.%. Кубовый продукт колонны 4 - NMP в количестве 0,61 кмоль/час чистотой 99,6 мол.%.
Водный слой из флорентийского сосуда 1, а также непрореагировавший циклогексен из ректификационной колонны 3 не требуют доочистки и могут быть направлены рециклом на стадию химического превращения.
Пример 2
Разделению подлежит смесь состава: циклогексена - 45 мол.%, воды - 35 мол.%, циклогексанона - 10 мол.%, NMP - 10 мол.%. Количество исходной смеси 100 кмоль/час. Исходная смесь циклогексен-вода-циклогексанон-NMP подается на предварительное расслаивание, которое осуществляют во флорентийском сосуде 1 с рабочим давлением 1 атм при температуре 20-25°С.
Органический слой в количестве 60,78 кмоль/ч, содержащий циклогексен, циклогексанон, N-метил-2-пирролидон и примеси воды, направляется в теплообменник 2, в котором смесь нагревается до температуры 64,73°С. Далее смесь подвергается разделению в ректификационной колонне 3 с рабочим давлением 1 атм при флегмовом числе равном 0,3. Число теоретических тарелок равно 18. Исходная смесь подается на 10 тарелку (нумерация тарелок с верха колонны). В дистилляте колонны 3 отбирают фракцию 46,22 кмоль/час, содержащую 96,52 мол.% циклогексена и 3,48 мол.% воды. Кубовый продукт колонны 3, содержащий циклогексанон и NMP, в количестве 14,56 кмоль/час направляют в колонну 4 с рабочим давлением 1 атм. Эффективность колонны 4 - 22 теоретические тарелки. Питание осуществляется на 14 тарелку при флегмовом числе равном 1,0. В дистилляте колонны 4 выделяют товарный циклогексанон в количестве 9,34 кмоль/час чистотой 99,90 мол.%. Кубовый продукт колонны 4 - NMP в количестве 5,22 кмоль/час чистотой 99,84 мол.%.
Водный слой из флорентийского сосуда 1, а также непрореагировавший циклогексен из ректификационной колонны 3 не требуют доочистки и могут быть направлены рециклом на стадию химического превращения.
Пример 3
Разделению подлежит смесь состава: циклогексена - 40 мол.%, воды - 40 мол.%, циклогексанона - 15 мол.%, NMP - 5 мол.%. Количество исходной смеси 100 кмоль/час. Исходная смесь циклогексен-вода-циклогексанон-NMP подается на предварительное расслаивание, которое осуществляют во флорентийском сосуде 1 с рабочим давлением 1 атм при температуре 20-25°С.
Органический слой в количестве 57,83 кмоль/ч, содержащий циклогексен, циклогексанон, N-метил-2-пирролидон и примеси воды, направляется в теплообменник 2, в котором смесь нагревается до температуры 64,73°С. Далее смесь подвергается разделению в ректификационной колонне 3 с рабочим давлением 1 атм при флегмовом числе равном 0,3. Число теоретических тарелок равно 18. Исходная смесь подается на 11 тарелку (нумерация тарелок с верха колонны). В дистилляте колонны 3 отбирают фракцию 41,12 кмоль/час, содержащую 97,10 мол.% циклогексена и 2,90 мол.% воды. Кубовый продукт колонны 3, содержащий циклогексанон и NMP, в количестве 16,71 кмоль/час направляют в колонну 4 с рабочим давлением 1 атм. Эффективность колонны 4 - 20 теоретических тарелок. Питание осуществляется на 13 тарелку при флегмовом числе равном 0,8. В дистилляте колонны 4 выделяют товарный циклогексанон в количестве 14,29 кмоль/час чистотой 99,91 мол.%. Кубовый продукт колонны 4 - NMP в количестве 2,42 кмоль/час чистотой 99,80 мол.%.
Водный слой из флорентийского сосуда 1, а также непрореагировавший циклогексен из ректификационной колонны 3 не требуют доочистки и могут быть направлены рециклом на стадию химического превращения.
Таким образом, результатом предлагаемого способа разделения является выделение из реакционной смеси товарного циклогексанона, а также других продуктов товарного качества, которые могут быть направлены в блок химического превращения или на склад.
Способ разделения смеси циклогексен-вода-циклогексанон-N-метил-2-пирролидон, характеризующийся тем, что на первой стадии осуществляется предварительное расслаивание четырехкомпонентной смеси во флорентийском сосуде 1 с отбором водного слоя как продуктового потока и органического слоя, который после подогрева до температуры кипения в теплообменнике 2 направляется на дальнейшее разделение в ректификационной колонне 3 на циклогексен с примесью воды и смесь циклогексанон - N-метил-2-пирролидон, в результате разделения которой в дистиллате ректификационной колонны 4 выделяется целевой продукт - циклогексанон с чистотой не ниже 99,9 мол.%, в кубе - N-метил-2-пирролидон с чистотой не ниже 99,5 мол.%.

Claims (1)

  1. Способ разделения смеси циклогексен-вода-циклогексанон-N-метил-2-пирролидон, характеризующийся тем, что на первой стадии осуществляется предварительное расслаивание четырехкомпонентной смеси во флорентийском сосуде 1 с отбором водного слоя как продуктового потока и органического слоя, который после подогрева до температуры кипения в теплообменнике 2 направляется на дальнейшее разделение в ректификационной колонне 3 на циклогексен с примесью воды и смесь циклогексанон-N-метил-2-пирролидон, в результате разделения которой в дистиллате ректификационной колонны 4 выделяется целевой продукт - циклогексанон с чистотой не ниже 99,9 мол.%, в кубе - N-метил-2-пирролидон с чистотой не ниже 99,5 мол.%.
RU2021121955A 2021-07-23 Способ выделения циклогексанона из реакционной смеси окисления циклогексена в водной среде n-метил-2-пирролидона RU2782625C1 (ru)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2782625C1 true RU2782625C1 (ru) 2022-10-31

Family

ID=

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2845384A (en) * 1956-03-12 1958-07-29 Allied Chem Distillation of cyclohexanone from mixtures containing cyclohexanone, cyclohexanol, and water
GB1137506A (en) * 1965-04-28 1968-12-27 Ici Ltd Isolation of cyclohexane oxidation products
RU2618273C1 (ru) * 2015-11-10 2017-05-03 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский технологический университет " Способ выделения циклогексанона из реакционной смеси вода - ацетонитрил - циклогексен - циклогексанон
RU2676037C1 (ru) * 2018-04-17 2018-12-25 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "МИРЭА - Российский технологический университет" Способ разделения смеси циклогексен-вода-циклогексанон-дмсо

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2845384A (en) * 1956-03-12 1958-07-29 Allied Chem Distillation of cyclohexanone from mixtures containing cyclohexanone, cyclohexanol, and water
GB1137506A (en) * 1965-04-28 1968-12-27 Ici Ltd Isolation of cyclohexane oxidation products
RU2618273C1 (ru) * 2015-11-10 2017-05-03 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский технологический университет " Способ выделения циклогексанона из реакционной смеси вода - ацетонитрил - циклогексен - циклогексанон
RU2676037C1 (ru) * 2018-04-17 2018-12-25 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "МИРЭА - Российский технологический университет" Способ разделения смеси циклогексен-вода-циклогексанон-дмсо

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
A.V. Frolkova et al. Analysis of Phase Equilibrium Diagrams of Cyclohexene + Water + Cyclohexanone + Solvent System. Journal of Chemical & Engineering Data, 2018, 63(3), 679-683. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101328119B (zh) 一种乙酸甲酯的合成工艺方法及其装置
CN101429148A (zh) 一种ε-己内酰胺的生产方法
JPS61197534A (ja) 粗1,4−ブタンジオ−ルの精製方法
WO2019153773A1 (zh) 一种高含量2-甲基烯丙基氯的制备方法
EP2334629B1 (de) Verfahren zur herstellung von zyklischen ketonen
CN101168505B (zh) 带产物分离和回收工艺的制备乙酸仲丁酯的方法
SE436351B (sv) Sett for framstellning av 2-etylhexanol
CN111217684A (zh) 一种提高环己酮收率的生产方法
RU2782625C1 (ru) Способ выделения циклогексанона из реакционной смеси окисления циклогексена в водной среде n-метил-2-пирролидона
CN114191837A (zh) 萃取精馏分离甲醇-苯-乙腈共沸物系的装置及方法
CN103848739A (zh) 一种高纯度富马酸二甲酯的生产方法
RU2618273C1 (ru) Способ выделения циклогексанона из реакционной смеси вода - ацетонитрил - циклогексен - циклогексанон
KR101639487B1 (ko) 공정 단순화를 위한 트랜스-1,4-사이클로헥산디메탄올 제조장치
CN114031478B (zh) 一种采用低共熔溶剂萃取精馏分离苯和环己烯的方法
KR101659171B1 (ko) 트랜스-1,4-사이클로헥산디메탄올의 직접 제조방법
US4073816A (en) Process for the continuous production of monochloroalkanes
JPS61130247A (ja) 1,2‐ペンタンジオールの連続的製法
CN114213208B (zh) 一种高效复合溶剂萃取精馏提纯均三甲苯的方法
RU2676037C1 (ru) Способ разделения смеси циклогексен-вода-циклогексанон-дмсо
JPS61200979A (ja) 粗テトラヒドロフランの精製方法
CN109704911B (zh) 芳烃抽余油生产己烷的方法
US4594462A (en) Preparation of butane-1,4-diol
JP4960546B2 (ja) 粗製ピロリジンの精製法
CN104098438A (zh) 一种从环己酮副产轻质油中分离回收正戊醇的方法
US4268447A (en) Process for producing tetrahydrofuran and 1,4-butanediol