SU339040A1 - Способ получения дкклогексанона и циклогексанола - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к способам нолучеННЯ циклогексанона и циклогексанола окислением циклогексана кислородсодержащим газом . Продукты окислени  циклогексана наход т широкое применение в основном органическом синтезе.

Известен способ получени  циклогексанона и циклогексанола жидкофазным окислением циклогексана в присутствии соединений бора, например .метаборной кислоты, нри нагревании под давлением в последовательно расположенных реакторах с рециклом диклогексана . Иедостатком такого способа  вл етс  большой объем реакторов окислени .

С целью упрош,ени  технологии процесса по предлагаемому способу циклогексан, выделенный из реакционной массы после последнего реактора, направл ют в виде паров одновременно в каждый реактор с одновременной подачей кислородсодержащих газов.

Кислородсодержащий газ целесообразно вводить в каждый реактор отдельно от паров регенерированного циклогексана; можно использовать и обычные устройства, предусматривающие разбавление наров циклогексана кислородсодержащим газом, но дл  успешного осуществлени  технологического процесса на практике очень важно, чтобы кислород не смешивалс  с царамк регенерированного циклогексана до введени  его в массу реакционной жидкости в каждом реакторе.

Кроме того, часть рециркулируемого инертного газа целесообразно смешивать с нарами циклогексана и затем направл ть одновременно в каждый реактор.

И а чертеже изображена технологическа  схема осуществлени  процесса по предлагаемому способу.

Л идкофазное окисление циклогексана провод т в реакторах /-4, которые представл ют собой р д реакционных зон, оборудованных перемешивающими устройствами. В каждом реакторе имеютс  входные н выходные

отверсти  с труболроводами, предназначеннымн дл  различных потоков пара и жидкости. Свежа  порци  чистого цнклогексана вводитс  в технологическую систему по ли) 5 и соедин етс  с рециркулирующим циклогексаном , который поступает к месту смешени  по линии 6. Объединенна  смесь по линии 7 вводитс  в реактор / и после соответствующего окислени  в реакторе нсидка  реакционна  смесь непрерывно выводитс  из него по

-линии 8 и поступает в реактор 2. Из реактора 2 по линии 9 смесь направл етс  в реактор 3,

ствующие потоки реакционной смеси регулируютс  обычнЫМи методами таким образом, чтобы обеспечить достижение наиболее стабильного технологического режима.

Газ, содержащий кислород (как правило, это воздух), вводитс  в технологическую систему по линии // и поступает в реакторы по соответствующим лини м 12-15 в таком количестве , чтобы получить требуемую степень окислени  в каждом реакторе. Услови  дл  процесса окислени  подбираютс  таким образом , чтобы обеспечить -практически полное превращение кислорода в каждом реакторе, т. е. обеспечить поступление кислорода в каждый реактор в таком количестве, чтобы он практически полно расходовалс  в процессе окислени .

Пары, содержащие циклогексан, воду, очень небольщие количества (ирактически следы) кислорода и инертный газ (обычно азот), вывод тс  из каждого реактора соответственно по лини м 16-19 и затем конденсируютс  в специальном конденсаторе 20, из которого сконденсировавща с  жидкость и газообразные вещества отвод тс  в сепаратор 21. Вода, отделецна  в сепараторе, поступает в канализационную систему по линии 22, а несконденсировавшиес  газы удал ютс  по линии 23. Сконденсированный циклогексан возвращаетс  в окислительную систему по лини м б и 7.

Реакционна  смесь «з последнего реактора 4, состо ща  главным образом из непрореагировавщего циклогексана, вместе с небольщим количеством продуктов реакции выводитс  по линии 24 и поступает в ректификационную тарельчатую колонну 25 колпачкового тина или любой другой аппарат, способный обеспечить эффективное контактное взаимодействие пара и жидкости. Жидка  реакционна  смесь стекает вниз через всЮ колонну 25 и 1ПО трубопроводу 26 подаетс  в испаритель 27, где смесь нагреваетс ; при этом содержащийс  в ней циклогексан испар етс . Испаритель обогреваетс  царевым змеевиком 28 или  юбым другим эквивалентным способом.

В наиболее предпочтительном технологическом варианте предлагаемого способа, в котором предусматриваетс  рециркул ци  инертного газа, последний вводитс  в ионаритель по линии 29. Наиболее целесообразно использовать инертный газ, представл ющий собой часть азота, который был отделен от жидкости в сенараторе 57 и отведен из него по линии 23, но мож)о использовать инертный газ и из некоторых других зон. Пары из испарител  но линии 30 подаютс  в донную, кубовую часть колонны 25. В колонне пары из испарител  и реакционна  смесь, стекающа  вниз, движутс  противотоком, в результате чего достигаетс  эффективное контактирование нара с жидкостью, и продукты реакции, содержащиес  в парах, отводимых из исиарител  абсорбируютс  жидкой реакционной смесью.

ду реакторами 4-1 по лини м 32-35 соответственно . В каждый реактор подаетс  такое количество паров, чтобы обеспечить в нем сохранение оптимальных условий реакции. Как правило, наибольщее количество паров поступает в реактор /, поскольку этот реактор отличаетс  наибольшей тепловой нагрузкой. Дл  поддержани  ко)кретных оптимальных условий в каждом реакторе регулируют количество паров циклогексана, которое подаетс  в каждый реактор либо в смеси с инертным газом, либо .без него. Так, например, температура реакции в различных реакторах может быть одинаковой или разной; ее можно

регулировать в течение длительного периода эксплуатации, причем наиболее удобно это делать, в частности, варьиру  количество цароБ циклогексана, вводи-мого в каждый реактор . Аналогичным образом можно регулировать выкипание в каждой реакционной зоне. Кроме того, вследствие параллельного распределени  наров циклогексана несколькими реакторами объем (размеры) каждого реактора, а таюке диаметр подводимых

к ним трубонроводов могут быть уменьщены по сравнению с технологическими системами, построепными по припдипу пропускани  всего объема паров через каждый реактор.

Процесс по предлагаемому способу провод т при температуре в пределах от 100 до , причем наиболее предпочтителен температурный интервал от 140 до 180°С. Давление в процессе окислени  должно поддерживатьс  на таком уровне, чтобы циклогексан

при выбранной температуре реакции сохран лс  в жидкой фазе и в то же врем  сохран лись услови , необходимые дл  соответствующего испарени  циклогексана, которые бы обеспечивали максимальную селективность

реакции. Как правило, давление в окислительной системе поддерживаетс  в пределах от 100 до 500 фунтов на квадратный дюйм.

Обща  степень конверсии, котора  достигаетс  при проведении реакции окислени  по

предлагаемому способу, така  же, что и при осуществлении реакции по известным способам . Обычно около 20% циклогексана .может быть -превращено в различные продукты окислени  :за один проход через окислительную

систему, причем предпочтительной считаетс  степень конверсии пор дка 1-10%.

При м е р. Циклогексан окисл етс  по технологической схеме, изображенной на чертеже .

Около 1340 моль/час свежего циклогексана вводитс  в систему ио линии 5 и смещиваетс  при.мерно с 59,730 моль/час регенерированного диклогексаиа (содержащего иебольщое количество окисленных веществ) и нримерно с

900 моль/час метаборной кислоты, суспендированной в упом нутом регенерированном циклогексане, причем эта смесь подаетс  к месту смещени  со свежим циклогексаном по линии 6. Объединенный поток вводитс  по

реакционна  смесь поддерживаетс  при температуре 166°С. Реакцковное давление во всех окислительных зонах сохран етс  на. уровне 146 фунтов на квадратный дюйм. В каждый реактор по соответствующим лини м 12-15 вводитс  280 моль/час кислорода и 1070 моль/час азота. В каждой окислительной зоне достигаетс  практически полное превращение кислорода. В реактор / по линии 35 подаетс  около 16060 моль/час циклогексана (бодержащего небольплое количество окисленных веществ) и 3200 моль/час инертных газообразных веществ (главным образом азота), имеющих температуру пор дка 174°С. Поток жидкой реакционной смеси выводитс  из реактора 1 по линии 8 и подаетс  со скоростью 62000 моль/час в реактор 2, нричем реакционна  смесь содержит около 635 моль продуктов окислени  циклогексана. Пары реакционной смеси, содержащие около 5100моль/час циклогексана, около ЗОмоль/час органических окисленных веществ и около 4610 моль/час инертных (включа  воду) веществ , вывод тс  из реактора / по линии 16. В реакторе -2 температура реакциошюй смеси также поддерживаетс  на уровне 166°С. По линии 34 в этот реактор вводитс  около 42800 моль/час циклогексана (содержащего небольщое количество окисленных веществ) и 860 моль/час инертных веществ (главным образом азота), причем температура вводимой в реактор 2 паро-газовой смеси . Хроме того, в реактор ,2 по линии, не показанной на чертеже, вводитс  130 моль/час инертных газообразных веществ, отбираемых из испарител  27. ПотОК жидкой реа:кцион,ной смеси выводитс  из реактора 2 по линии 9 и вводитс  в .реактор 3 в количестве 58100 моль/час, из которых 973 моль составл ют .продукты окислени  циклогексана. Парообразные продукты реакции, содержащие около 8154 моль/час циклогексана, 26 моль/час органических окисленных веществ и около 2400 моль/час инертных веществ (включа  воду ), .вывод тс  из реактора 2 но линии /7.

В реакторе 3 жидка  реакционна  смесь поддерживаетс  нри температуре 167°С. В этот pea:KTOip по линии 33 В1водитс  около 4280 моль/час циклогексана « 860 моль/час инертных газообразных веществ (главным Образом азота), имеющих температуру 174°С. Кроме того, в этот реактор по линии, не показанной на чертеже, вводитс  около 200 моль/час рециркулированного инертного газа (прощедщего испаритель 27). Поток жидкой реакционной смеси выводитс  из реактора 3 по линии 10 и вводитс  в реактор 4 в количестве 53300 моль/час, из которых примерно 1298 люль составл ют продукты окислени . Поток .парообразных веществ, содержащий 9042 моль/час циклогексана, 38 моль/час органических окисленных веществ и 2470 моль/час инертных веществ (включа  воду), выводитс  из реактора 3 по линии 1-8.

В peaiKTOpe 4 жидка  реапщиовна  смесь поддерживаетс  при температуре 168°С. В этот реактор по липни 32 вводитс  4280 моль/час циклогексана и 860 моль/час инертного газа (главным образом азота), имеющих температуру 174°С. Кроме того, по линии , не показанной на чертеже, в реактор 4 ввод тс  260 моль/час рециркулиро.ванного инертного газа, который выводитс  из испарител  27. Поток нарообразпых реакционных веществ, содержащий 9528 моль/час циклогексана , 52 моль/час окисленных органических веществ и 2530 моль/час инертных веществ (включа  воду), выводитс  из реактора 4 по

линии 19. Поток жидкой реакционной смеси в количестве 48000 моль/час, содержащий 1608 моль продуктов окислени , .выводитс  из реактора 4 но линии 24 и вводитс  в верхнюю головную часть колонны 25, обеснечивающей

контактное взаимодействие пара с жидкостью. Объединенные потоки парообразных веществ со в:сех окислительных зон охлаждаютс  в теплообменнике 20 дл  того, чтобы сконденсировать продукты, способные находитьс 

в жидкой фазе при температуре, поддерживаемой в теплообменнике.

Охлалсдаема  смесь дл  разделенн  пропускаетс  через сепаратор 21, причем .вода, котора  отдел етс  в сепараторе, отводитс  «з

него по линии 22 в канализационную систему, а инертные газообразные вещества вывод тс  из сепаратора по линии 23. Соответствующее количество инертных веществ рециркулируетс  по линии 29 в испаритель 27 вместе с другой порцией, котора  подаетс  непосредственно в реакторы 2-4, как это указывалась выше . Жидкий циклогексан удал етс  но линии 6 и рециркулируетс  в реактор / после соответствующего смешени  с метаборной кислотой (на чертеже стади  смещени  регенерированного циклогексана с метаборной кислотой не показана).

Жидка  реакционна  смесь из колонны 25 отводитс  по линии 26 в испаритель 27, в которо-м реакционна  смесь нагреваетс  с помощью парового змеевика 28. Объединенные пары поступают по линии 30 в колонну 25, проход т через пее и затем по линии 31 направл ютс  к различным окислительным зонам . Из потока л идкой реакционной смеси, выход щей из испарител  27, гидролизом и другими известными способами извлекаютс  продукты окислени  циклогексана. Мол рный выход циклогексана и циклогексанона при

этом пор дка 86,9%.

Извлеченный из реакционной смеси непрореагировавший циклогексан с помощью нескольких трубопроводов (трубопроводы на чертеже не показаны) рециркулируетс  к лиНИИ 6.

Предмет изобретени 

ствии катализатора-соединений бора, например метаборной кислоты, при нагревании нод Давлением в последовательно расиоложеиных реакторах с последующим выделением продуктов известными приемами, отличаюш ийс  тем, что, € целью улучшени  тех 1ологки процесса , циклогексан, выделенный кз реакционной массы после последнего реактора, направл ют в виде паров одновременно в каждый реактор с одновременной подачей кислородсодержащих газов.

2.Спо-соб но . 1, отличающийс  тем, что кислородсодержащий газ ввод т в реактор отдельно от циклогексана.

3.Способ по п. i, отличающийс  тем, что часть рециркулируемого инертного газа смещивают с парами циклогексана и затем направл ют одновременно в каждый реактор.

26