SK452001A3

SK452001A3 - Method for producing cyclohexanol and cyclohexanone

Info

Publication number: SK452001A3
Application number: SK452001A
Authority: SK
Inventors: Stanislav Juhas
Original assignee: Stanislav Juhas
Priority date: 2001-01-11
Filing date: 2001-01-11
Publication date: 2002-08-06

Abstract

Opisuje sa oxidácia cyklohexánu v kvapalnej fáze plynom obsahujúcim kyslík v cylindrickom horizontálne uloženom komorovom reaktore. Vyznačuje sa tým, že do pretekajúcej kvapalnej reakčnej zmesi reaktorom sa plyn obsahujúci kyslík rozptyľuje tak, že pre rozptyľovače usporiadané v smere výsledného prúdenia kvapaliny reaktorom, aspoň v jednom prípade platí vzťah (Prozp',I:>max)n>L05*(Prozp',Pmax)n+i,2,3 atď·, kde Prozp je horizontáne určiteľná priemetná plocha ohraničená dĺžkou a šírkou rozptyľovača, ktorým sa plyn rozptyľuje do kvapaliny, PMAX je maximálne horizontálne určiteľná priemetná plocha daná dĺžkou rozptyľovača a vnútorným priemerom horizontálne uloženého reaktora, kde sa plyn obsahujúci kyslík rozptyľuje a N je poradie rozptylovača v smere výsledného prúdenia kvapaliny reaktorom.Gas phase oxidation of cyclohexane in the liquid phase is described containing oxygen in a cylindrical horizontally disposed chamber reactor. It is characterized by being flowing a liquid reaction mixture with a gas-containing reactor oxygen disperses so that it is arranged for the diffusers in the direction of the resulting fluid flow through the reactor, at least in one case the relationship applies (Prozp ', I:> max) n> L05 * (Prozp, Pmax) n + i, 2.3 etc · where Prozp is a horizontally determinable projection area bounded by length and the width of the diffuser by which the gas is dispersed into the liquid, PMAX is the maximum horizontal determinable average the area given by the length of the diffuser and the internal diameter a horizontally mounted reactor where the gas is contained oxygen scatters and N is the order of the diffuser in the direction the resulting fluid flow through the reactor.

Description

Spôsob výroby zmesi cyklohexanolu a cyklohexanónuProcess for preparing a mixture of cyclohexanol and cyclohexanone

Priemyslová oxidácia cyklohexánu sa uskutočňuje vzduchom v kvapalnej fáze. Katalyzátormi sú organické zlúčeniny prechodných kovov. V priemyslovom meradle dochádza okrem vzniku cy klohexanolu a cyklohexanónu ku vzniku ďalších látok, alkoholov, aldehydov, ketónov, monokarboxylových a dikarboxylových kyselín, hydroxykyselín, éterov a esterov. Tieto sú nežiaducimi produktmi, ktoré je potrebné v následných technologických zariadeniach oddeľovať, navyše ďalej reagujú na vyššiemolekuláme nerozpustné produkty' zanášajúce zariadenia najmä v miestach nedostatočne miešaných a znižujú dobu bezproblémovej prevádzky .The industrial oxidation of cyclohexane is carried out with air in the liquid phase. The catalysts are organic transition metal compounds. On an industrial scale, in addition to the formation of cyclohexanol and cyclohexanone, other substances, alcohols, aldehydes, ketones, monocarboxylic and dicarboxylic acids, hydroxy acids, ethers and esters are formed. These are undesirable products that need to be separated in downstream process equipment, and furthermore react to higher molecular weight insoluble products that introduce equipment especially in poorly mixed areas and reduce the time of trouble-free operation.

Je celý rád spôsobov oxidácie ( SU 503 843, SU 675 759, BE 827 835, CS 256 583, CS 256 584, CS 257 367, EP 0 579 323 —► SK PV 743-93 ) variujúcich koncentračné pomery plyn obsahujúci kyslík k cyklohexánu, množstvo katalyzátora, iniciačné látky na začiatku reakcie, teplotu, tlak a zdržnú dobu.There are a number of oxidation processes (SU 503 843, SU 675 759, BE 827 835, CS 256 583, CS 256 584, CS 257 367, EP 0 579 323 -> PV PV 743-93) varying the concentration ratios of oxygen-containing gas to cyclohexane , amount of catalyst, initiator at the start of the reaction, temperature, pressure and residence time.

V záujme selektivity sa reakcia uskutočňuje tak, aby kľúčovou zložkou bol kyslík, ktorého konverzia je najvýhodnejšia na úrovni 95 % a cyklohexán bol v takom prebytku, aby jeho konverzia bola od 3 % do 10%. To vedie v súlade so snahou posunúť režim do kinetickej oblasti k preferencii reaktorov s prebublávanou vrstvou kvapaliny veľkej zádrže. Z hľadiska výkonu procesu a selektivity reakcie sa účelne volí kaskáda reaktorov, s postupným pridávaním plynu obsahujúci kyslík po členoch kaskády'. Ďalej nemenej dôležité je zaistenie čo najväčšieho merného medzifázového povrchu. Ten je závislý od dokonalosti dispergácie plynu do kvapaliny a dodanej disipovanej energie. Požadovaná koncentračná homogenita kvapaliny, je pri reaktoroch bez núteného miešania závislá od spôsobu dispergácie plynu a priestorového tvaru reaktora. Koncentračnú homogenitu v jednom člene kaskády a zamedzenie spätného toku kvapaliny zabezpečuje relatívne jednoduchý cylindrický', horizontálne uložený reaktor delený pŕepážkami na komory (PL 64 440) za účelom zamedzenia spätného toku kvapaliny v smere jej výsledného prúdenia (PL 94 062, PL 134 291 ).For the sake of selectivity, the reaction is carried out in such a way that the key component is oxygen, the conversion of which is most preferred at 95% and the cyclohexane being in excess so that its conversion is from 3% to 10%. This leads, in accordance with the effort to shift the regime into the kinetic region, to the preference of the reactors with the bubbler bed of the large containment liquid. From the viewpoint of process performance and reaction selectivity, a cascade of reactors is expediently selected with the gradual addition of oxygen-containing gas to the cascade members. Further, it is equally important to ensure the greatest possible interfacial surface area. This depends on the perfection of the gas dispersion into the liquid and the dissipated energy supplied. The required concentration homogeneity of the liquid in reactors without forced mixing is dependent on the method of gas dispersion and the spatial shape of the reactor. Concentration homogeneity in one cascade member and prevention of liquid backflow is ensured by a relatively simple cylindrical, horizontally mounted reactor divided by chambers on the chambers (PL 64 440) to prevent liquid backflow in the direction of the resulting flow (PL 94 062, PL 134 291).

Rozptyľovanie plynu do kvapaliny je závislé od pomeru výšky kvapaliny k horizontálnej ploche ktorou sa plyn disperguje ( PL 241 914 ). Môže byť tiež charakterizované priemernou rýchlosťou výtoku oxidačného plynu, otvormi dištančné presne matematický’ definované vo vzťahu k polohe otvoru na rozptyľovacom zariadení ( PL 241 111 ),. prípadne, nerovnomerne rozmiestnenými otvormi v horizontálnom priereze komory, v smere kolmom na smer prúdenia kvapaliny ( CS-PV 1921-87 ). Vysoký stupeň využitia kyslíka možno dosiahnuť pomocou rozptyľovacieho zariadenia s výhodne rozmiestnenými rozdeľovacími pŕepážkami, rozdielnou vzdialenosťou a rozdielnym priemerom otvorov ( PL 136 028 ).The dispersion of gas into the liquid is dependent on the ratio of the height of the liquid to the horizontal surface through which the gas is dispersed (PL 241 914). It may also be characterized by the average rate of oxidation gas discharge, spacing holes exactly mathematical ´ defined in relation to the position of the hole on the dispersion device (PL 241 111). optionally, unevenly spaced openings in the horizontal cross-section of the chamber, in a direction perpendicular to the direction of fluid flow (CS-PV 1921-87). A high degree of oxygen utilization can be achieved by means of a scattering device with advantageously spaced partition baffles, different distances and different hole diameters (PL 136 028).

Retardáciu potenciálneho zanášania reaktora predstavuje riešenie demistra pre odplyny ( CS 263 571), prepážky medzi komorami pre prechod kvapaliny ( CS 263 576 ). Koncentračnú homogenitu kvapaliny vylepšuje prívod katalyzátora ( CS 263 571 ), usmernený prechod kvapaliny medzi komorami ( CS 263 570, CS 263 572 a CS 263 573 ), upravené rozptyľovače plynu do kvapaliny ( CS 263 569, CS 263 574, CS 263 587, CS PV 9099- 87, CS PV 9100-87 ). Opačný postup je oddeľovanie gravitačné usadzujúcej sa kvapalnej fázy ( CS 263 575 ).The retardation of the potential fouling of the reactor is represented by the solution of the degasser (CS 263 571), the partition between the fluid passage chambers (CS 263 576). Concentration homogeneity of the liquid is improved by the catalyst inlet (CS 263 571), the directed passage of the liquid between the chambers (CS 263 570, CS 263 572 and CS 263 573), the modified gas-to-liquid scatterers (CS 263 569, CS 263 574, CS 263 587, EN PV 9099-87, CS PV 9100-87). The opposite procedure is the separation of the gravitational settling liquid phase (CS 263 575).

Podstatou tohto vynálezu je spôsob oxidácie cyklohexánu v kvapalnej fáze plynom obsahujúcim kyslík, v cylindrickom horizontálne uloženom komorovom reaktore. Vyznačuje sa tým, že do pretekajúcej kvapalnej reakčnej zmesi reaktorom, sa plyn obsahujúci kyslík rozptyľuje tak, že pre rozptyľovače usporiadané v smere vý sledného prúdenia kvapaliny reaktorom, aspoň v jednom prípade platí vzťah ( PrOZp/ Pmax)n > 1.05 * ( Prozp/ PMAx)N+I,2,3,atď.The present invention provides a process for oxidizing cyclohexane in a liquid phase with an oxygen-containing gas in a cylindrical horizontally disposed chamber reactor. It is characterized in that, into the flowing liquid reaction mixture through the reactor, the oxygen-containing gas is dispersed so that for the dispersers arranged in the direction of the resulting liquid flow through the reactor, at least one case applies (PrOZp / Pmax) n> 1.05 * (Prozp / PMAx) ) + I, N, 2,3, etc.

kde Prozp je horizontálne určitelna priemetna plocha ohraničená dĺžkou a šírkou rozptyl ovača, ktorým sa plyn rozptyľuje do kvapaliny, P^ax je maximálne horizontálne určiteľná priemetná plocha daná dĺžkou rozptyľovača a vnútorným priemerom reaktora, kde sa plyn obsahujúci kyslík rozptyľuje a N je poradie rozptyľovača v smere výsledného prúdenia kvapaliny reaktorom.where Prozp is the horizontally determinable projection area bounded by the length and width of the diffuser through which the gas is dispersed into the liquid, P ^ ax is the maximum horizontally determinable projection area given by the length of the diffuser and the internal diameter of the reactor direction of the resulting liquid flow through the reactor.

Výhodou je, že v smere výsledného prúdenia kvapaliny reaktorom aspoň nad jedným z prvých rozptyľovačov je vhodné rozptyľovanie plynu obsahujúceho kyslík do kvapaliny a aspoň nad jedným z posledných rozptyľovačov je vhodné prúdenie kvapaliny, čo spôsobuje zlepšenú selektivitu procesu.Advantageously, in the direction of the resulting liquid flow through the reactor over at least one of the first dispersers, dispersing the oxygen-containing gas into the liquid is suitable, and at least one of the last dispersers the liquid flow is suitable, resulting in improved process selectivity.

r p c er p c e

Príklad 1. Do dvoch šesťkomorových paralelne zapojených reaktorov sa cez skrápače vedie 287,6 t/h cirkulačného cyklohexánu s obsahom 286,5 t cyklohexánu, 0,314 t cyklohexanolu a 0,262 t cyklohexanónu. Do kvapaliny pretekajúcej reaktorom sa rozptyľuje vzduch v množstve 23,9 t/h rozptyľovačmi na ploche zaberajúcej 73 % z maximálne horizontálne určiteľnej priemetnej plochy danej dĺžkou rozptyľovača a vnútorným priemerom reaktora. Z reaktora odchádza oxidačný produkt v množstve 290,2 t/h s obsahom 274,8 t cyklohexánu, 6,633 t cyklohexanolu a 3,2871 cyklohexanónu, majúci číslo kyslosti 5,3 mg KOH / g a číslo zmydelnenia 5,7 mg KOH / g. Zvyšok odchádza cez skrápače vo forme odplynu, obsahujúcom 0,72 % obj. O₂, 3,1 % obj. CO, 0,6 % obj. CO2, a 0,4 % obj. organický ch zložiek a vo forme okyslenej vody’ o čísle ky slosti 69,2 mg KOH / g.Example 1. 287.6 t / h of circulating cyclohexane containing 286.5 t of cyclohexane, 0.314 t of cyclohexanol and 0.262 t of cyclohexanone are fed to two six-chamber parallel reactors. The air flowing through the reactor is scattered with air at 23.9 t / h by scatters on an area occupying 73% of the maximum horizontally determinable mean area given by the length of the scatter and the inside diameter of the reactor. The oxidation product is discharged at 290.2 t / h containing 274.8 t cyclohexane, 6.633 t cyclohexanol and 3.2871 cyclohexanone having an acid number of 5.3 mg KOH / g and a saponification number of 5.7 mg KOH / g. The residue is passed through a scrubber in the form of off-gas containing 0.72% by volume. O ₂ , 3.1 vol. CO, 0.6% v / v CO2, and 0,4% vol. organic constituents and in the form of acidified water having a purity number of 69,2 mg KOH / g.

Príklad 2. Do dvoch šestkomorových paralelne zapojených reaktorov sa cez skrápače vedie 287,6 t/h cirkulačného cyklohexánu s obsahom 286,5 t cyklohexánu, 0,314 cyklohexanolu a 0,262 t cyklohexanónu. Do kvapaliny pretekajúcej reaktorom sa rozptyľuje vzduch v množstve 23,9 t/h rozptyľovačmi na ploche zaberajúcej 38 % z maximálne horizontálne určiteľnej priemetnej plochy danej dĺžkou rozptyľovača a vnútorným priemerom reaktora. Z reaktora odchádza oxidačný produkt v množstve 290,2 t/h s obsahom 275,0 t cyklohexánu,,6,533 t cyklohexanolu a 3,1871 cyklohexanónu, majúci číslo kyslosti 5,7 mg KOH / g a číslo zmydelnenia 6,3 mg KOH / g. Zvyšok odchádza cez skrápače vo forme odplynu, obsahujúcom 0,82 % obj. O2, 3,1 % obj. CO, 0,6 % obj. CO₂, a 0,4 % obj. organických zložiek a vo forme okyslenej vody o Čísle kyslosti 70,1 mg KOH / g.Example 2. 287.6 t / h of circulating cyclohexane containing 286.5 t of cyclohexane, 0.314 of cyclohexanol and 0.262 t of cyclohexanone are passed to two six-chamber parallel connected reactors. The air flowing through the reactor is scattered with air at 23.9 t / h by scatters on an area occupying 38% of the maximum horizontally determinable mean area given by the length of the scatter and the inside diameter of the reactor. The oxidation product is discharged at 290.2 t / h with 275.0 t cyclohexane, 6.533 t cyclohexanol and 3.1871 cyclohexanone having an acid number of 5.7 mg KOH / g and a saponification number of 6.3 mg KOH / g. The residue is passed through a scrubber in the form of a off-gas containing 0.82% by volume. O2, 3.1% vol. CO, 0.6% v / v CO ₂ , and 0.4% v / v organic components and in the form of acidified water with an acid number of 70.1 mg KOH / g.

Príklad 3. Do dvoch šesťkomorových paralelne zapojených reaktorov sa cez skrápače vedie 287,6 t/h cirkulačného cyklohexánu s obsahom 286,5 t cyklohexánu, 0,314 t cyklohexanolu a 0,262 t cyklohexanónu. Do kvapaliny pretekajúcej reaktorom sa rozptyľuje vzduch v množstve 23,9 t/h prvými troma rozptyľovačmi na ploche zaberajúcej 73 %, štvrtým a piatymi rozptyľovačom na ploche zaberajúcej 58 % a nasledujúcim a/alebo nasledujúcimi rozptyľovačmi na ploche zaberajúcej 38 % z maximálne horizontálne určiteľnej priemetnej plochy danej dĺžkou rozptyľovača a vnútorným priemerom reaktora. Z reaktora odchádza oxidačný produkt v množstve 290,4 t/h s obsahom 274,6 t cyklohexánu, 6,833 t cyklohexanolu a 3,287 t cyklohexanónu, majúci číslo kyslosti 4,1 mg KOH / g a číslo zmydelnenia 4,7 mg KOH / g. Zvy šok odchádza cez skrápače vo forme odplynu, obsahujúcom 0,93 % obj. O₂, 3,1 % obj. CO, 0,6 % obj. CO₂, a 0,4 % obj. organických zložiek a vo forme okyslenej vody o čísle kyslosti 68,3 mg KOH / g.Example 3. 287.6 t / h of circulating cyclohexane containing 286.5 t of cyclohexane, 0.314 t of cyclohexanol and 0.262 t of cyclohexanone are fed to two six-chamber parallel connected reactors. 23.9 t / h of air is dispersed into the liquid flowing through the reactor through the first three diffusers on an area occupying 73%, the fourth and fifth diffusers on an area occupying 58% and subsequent and / or subsequent diffusers on an area occupying 38% of the maximum horizontally determinable the area given by the length of the diffuser and the inside diameter of the reactor. An oxidation product of 290.4 t / h, containing 274.6 t of cyclohexane, 6.833 t of cyclohexanol and 3.287 t of cyclohexanone, having an acid number of 4.1 mg KOH / g and a saponification number of 4.7 mg KOH / g is leaving the reactor. The remainder of the shock passes through the scraper in the form of off-gas containing 0.93% by volume. O ₂ , 3.1 vol. CO, 0.6% v / v CO ₂ , and 0.4% v / v organic components and in the form of acidified water with an acid number of 68,3 mg KOH / g.

Claims

Patent claims

CLAIMS 1. A process for oxidizing cyclohexane in a liquid phase with an oxygen-containing gas, in a horizontal cylindrical chamber reactor, characterized in that the oxygen-containing gas is dispersed in the flowing liquid reaction mixture through the reactor so that it is disposed in the direction of the liquid flow. (PrOZp / PmAx) n> 1.05 * (Prozp / PMAx) N + 1,2,3, etc. where Prozp is a horizontally determinable mean area bounded by the length and width of the diffuser by which the gas is dispersed into the liquid Puax is the maximum horizontally determinable mean area given by the length of the scatterer and the inside diameter of the horizontally mounted reactor, where the oxygen-containing gas is scattered and N is the order of the scatterer in the direction of the resulting liquid flow through the reactor.

Process according to claim 1, characterized in that the reaction is carried out in at least two series-connected or parallel-connected cylindrical horizontally mounted reactors having at least two chambers, wherein the oxygen-containing gas is dispersed.

Method according to claims 1 and 2, characterized in that downstream reactors where the oxygen-containing gas is dispersed there is at least one reactor in which the oxygen-containing gas is not dispersed.