TWI434825B - 具有經改良次蒸餾之環己酮生產方法 - Google Patents

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Description

具有經改良次蒸餾之環己酮生產方法
本發明係與一種用來由酚製備環己酮的方法,以及一種適合用來實行依據本發明之方法的設備有關。
環己酮可以被用來作為一工業溶劑或是在一氧化反應中用來作為一活化劑。其也可以在特別是己二酸、環己酮樹脂、己內醯胺、尼龍6或是尼龍6,6的生產過程中被用來作為一中間產物。環己酮傳統上係在一酚氫化反應器中藉由催化性氫化作用(舉例來說,使用一鉑或鈀催化劑)而由酚來加以製備。該反應可以在該液相或該氣相中進行。[Kirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technology,e.g. 3rd Edition,Vol7(1979)p.410-416;I. Dodgson等人“A low Cost Phenol to Cyclohexanone Process”,Chemistry & Industry,18,December 1989,p830-833;或是M. T. Musser的“Cyclohexanol and Cyclohexanone”,Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry(7th Edition,2007),(在下文中稱為“Musser”),其係可以由http://www.mrw.interscience.wilev.com/emrw/978352730673 2/search/firstpage 而電子上地取得。
在由酚製備環己酮的過程中,係典型地將會形成環己醇(其係被視為可以被用來進一步的轉化為環己酮之中間產物)以及各種不同之非所欲的副產物。
該環己酮係典型地藉由蒸餾製程而回收成一富含有環己酮(通常)的產品,或是一基本上為純質的產品()。在蒸餾過程中,液體將會被分為至少二個餾分。在將二個餾分加以比較時,其之一者可以被稱為"較輕"餾分,另一者則被稱為"較重"餾分。在此"較輕"餾分或"較重"餾分,係特別參考以蒸餾作用進行分離時的關係而界定,這些術語在此係於一特定的蒸餾步驟中彼此相對應地使用,以將具有較低沸點(該較輕餾分)之餾分與該具有較高沸點(該較重餾分)之餾分加以區分。因此,一特定化合物可以係為在第一蒸餾步驟中之一"較重"化合物(主要被發現於該較重餾分中),並且係為在一第二蒸餾步驟中之一"較輕"化合物(主要被發現於該較輕餾分中)。如一般所知的,將混合物分離為一較重餾分與一較輕餾分之作用並不是絕對的。
一種用於製備並自酚饋料回收環己酮的傳統製程係被概要地顯示於第1圖中。
環己酮係在氫化反應區段(1)中加以製備。此一反應區段尤其包含有一氫化反應器(在其被使用的期間,氫與酚係被供應至其中),並且其可以包含有額外的設備。可以參考例如在Musser之第1圖或是在美國專利第3,305,586號中所顯示者。該氫化作用可以在氣相製程或液相製程內進行。
環己酮、(未反應)酚以及例如環己醇之副產物,通常係運用一些蒸餾區段而自離開該反應區段之該產物流來加以回收,其通常全部都具有被蒸餾盤。如在此所使用的,一蒸餾區段係為一包含有蒸餾管柱,或是每個都具有相同的功能之數個平行蒸餾管柱之設備,其等中一些可以是真空蒸餾管柱。此外,該區段可以進一步包含有蒸餾單元之其他典型元件。
在一可選擇的第一蒸餾區段(2)中(該前蒸餾區段,也就是其中環己酮係被加以回收之蒸餾區段的一蒸餾區段上游的第一部分),例如苯、環己烷、水之較輕成分係被自該反應產物移除,該反應產物係經由導管a和h而進入該蒸餾區段(2),然而環己酮、剩餘之酚、環己醇以及其他的副產物,係經由導管b而以一底端餾分而離開該前蒸餾區段。
此一底端餾分係在一第二蒸餾區段(3)(該主要蒸餾區段,也就是其中該環己酮係被加以回收處)中進行蒸餾。環己酮係在此處以一較輕餾分而自該加工流加以回收。此一蒸餾區段(3)的較重餾分包含有剩餘的酚、環己醇、各種不同的副產物,並且大體上仍然含有一些環己酮。此一較重餾分會經由導管c而離開該蒸餾區段(3)。適當的蒸餾條件係在此技藝中已知的,舉例來說,可以參見美國專利第2,829,166號或美國專利第3,076,810號。剩餘的酚、環己醇與環己酮之具有價值的成分,係典型地自該較重餾分加以回收。
環己醇係典型地自此一較重餾分回收,而在一(第一)次蒸餾區段(4)中(次蒸餾區段係代表其中環己酮已經被回收之該主要蒸餾成分的下游)以一較輕餾分來離開該主蒸餾作用。此一也包含有一些環己酮之較輕餾分,係為一富含有環己醇之產物流,其通常包含有至少70wt.%之環己醇,特別是至少80wt.%的環己醇。此一較輕餾分係接著經過導管d 而導引至一環己醇脫氫區段(6)(舉例來說,可以參見Musser,第3.5段)。在環己醇脫氫區段(6),該環己醇中係加以被部分地脫氫以形成環己酮。典型地,區段(6)包含有一脫氫作用反應器,並且通常進一步具有一用來將該反應器上游之進料蒸發的蒸發器,以及一用於將離開該反應之產品流冷凝的冷凝器。該離開區段(6)的富含有環己酮之產物流,然後經由導管h 而被導引至前蒸餾區段(2)。
酚會形成部分的該第一次蒸餾區段之該底部餾分。此一底部餾分係經由該導管e 而進料至一進一步的次蒸餾區段(5),其中主要地為酚以及大體上為一些環己酮與一些環己醇之剩餘的有價值成分,係經由導管g 而以較輕餾分來加以回收並送回至該酚氫化區段。來自該最後一個的次蒸餾區段之底部餾分,係典型地經由導管f 來加以排除(例如,將其加以煅燒或是在一鍋爐間中被用來產生蒸氣)。或者,該底部餾分可以被用來作為一例如焦油、柏油、鞋油或是類似物的周邊副產物之廉價原料。
本案發明人已經了解在上述的製程中,在該次蒸餾區段(5)中會形成嚴重的較重剩餘物之污垢。在該次蒸餾區段(5)中之該設備的能量消耗(針對一預定的環己酮產能而言)將會隨時間增加,而在該次蒸餾區段(5)中之該分離效率會隨著時間而降低。因而,該設備必須被時常關閉(一年四次,每次有2-4天之久)以清理次蒸餾區段(5)。其將會導致相當程度之產能損耗。
本發明之一目的係要提供一種用於製備環己酮的方法,其中將可以克服或至少減低一或更多個上述缺點。
本案發明人已經發現在一藉著氫化作用而將酚轉變為環己酮的製程中,可以藉著以具有相當的或更佳的分離效率之填料,來更換在此一區段的該上端部分中之蒸餾盤的方式而修改該次蒸餾區段(5),以增進產能、減少能量消耗及/或減少污垢,相較於該經更換之蒸餾盤於其它類似的蒸餾情條件下(除了該等底部溫度以及溫度與壓力模式以外),其之壓降係減低至少30%,較佳地為超過50%。
在此"類似的蒸餾條件"這個術語的意義,係代表在一具有特定的尺寸之管柱中,該頂端壓力與頂端溫度以及回流作用係幾乎相同,而底端溫度和壓力以及在該管柱上之溫度和壓力模式,將會隨著由蒸餾盤數量和堆疊類型所達成之該進料入口的該高度與管柱結構而改變。
在此"上端部分"這個術語的意義,係代表在該整體部分之該進料進入該管柱的位置上方的大多數部分,都具有填料而非蒸餾盤。該填料可以在不受其之材料(舉例來說金屬、陶瓷、玻璃,等等)的影響下,隨意地或是結構化地加以充填。如習於此藝者所已知的,"蒸餾條件"這個術語代表全部的進料速率、進料壓力、進料溫度、入口壓力、頂端溫度,以及回流速率。"下端部分"這個術語係在此一申請案中,被用來代表在該整體部分之該進料進入該管柱的位置處或是下方的地方。
因此,本發明係與一種用於使用一催化劑來連續地由酚製備環己酮的方法有關,該催化劑包含有至少一種選自於鉑和鈀之具催化活性的金屬,該方法包含有
a)將酚氫化以形成一包含有環己酮、酚,以及未反應酚的產物流;
b)將該產物流中之至少一部分,或是一或更多具有比環己酮更低之沸點的成分都已經自其中移除的該產物流中之至少一部分,運用蒸餾作用而分離成一包含有環己酮的第一餾分以及一包含有酚、環己醇的第二餾分;
c)運用蒸餾作用來將該第二餾分分離成一富含有環己醇的第三餾分,以及一富含有酚的第四餾分;
d)將至少一部分之該第四餾分進行一進一步的蒸餾步驟,藉此形成一第五餾分與一第六餾分,其中相較於該第六餾分該第五餾分係富含有酚,而其中該第六餾分係包含具有比酚更高的沸點之副產物以及酚,
其中步驟d)係於一在該管柱的下端部分中設有蒸餾盤之真空蒸餾管柱中進行,且其中於該管柱的較上端部分中(也就是,在高於該進料口的部分中),在該上端部分中之至少一部分中係具有填料而非蒸餾盤,該填料係具有一相當的或更佳之分離效率,並且可以在其它類似的蒸餾條件下,提供相較於在該上端部分是蒸餾盤的情況下,係為至少30%,較佳地為超過50%之壓降的減低效果。
在此一申請案中當"該上端部分之至少一部分中之蒸餾盤"這個術語被使用時,其係代表被指稱的這些蒸餾盤之至少30%、更佳地為至少50%且最佳地至少80%(在其等係以在該進料入口上方部分中以填料取代的部分)。
在依據本發明之一具體例中,至少一部分之該第六餾分係被持續地或間斷地導入至又進一步的蒸餾步驟e)中,藉此形成一第七餾分與一第八餾分,其中該第七餾分相較於該第八餾分係富含有酚,且其中該第八餾分係包具有比酚更高的沸點之副產物。
較佳地,步驟e)也是於一在該管柱的下端部分中設有蒸餾盤之真空蒸餾管柱中進行,且其中於該管柱的較上端部分中,在該上端部分中之至少一部分中係具有填料而非蒸餾盤,該填料係具有一相當的或更佳之分離效率,並且可以在其它類似的蒸餾條件下,提供相較於在該上端部分是蒸餾盤的情況下,係為至少30%,較佳地為超過50%之壓降的減低效果。
在本發明之一具體例中,至少一部分之包含有酚的該第五餾分係被連續地或是間斷回收至步驟a)中。
本發明進一步係與一種適合於實施依據本發明的方法之化學設備有關,該設備(參見到第1、2與3圖)包含有
-一酚氫化反應區段(1);
-在該酚氫化反應區段(1)之下游有數個蒸餾區段,其等係任擇地包括有一用於由來自於該氫化區段的該產物流中,移除一或更多較輕成分之前蒸餾區段(2),並且係包含有區段(3)、(4)、(5)以及任擇地有(7),其等係分別用於將該酚氫化反應區段(1)的該產物流分離為一第一餾分(經由導管"環己酮"而導引離開區段(3))與一第二餾分(經由導管c 而導引至區段(4))、用於將該第二餾分分離為一第三餾分(經由導管d 而導引離開區段(4))與一第四餾分(經由導管e 而導引至區段(5))、用於將該第四餾分分離為一第五餾分(經由導管g 而導引離開區段(5))與一第六餾分(經由導管f 而導引至區段(7)),以及任擇地用於將該第六餾分分離為一第七餾分(經由導管i (第2與3圖)而導引離開區段(7))與一第八餾分(以經由通常係為該設備之出口的導管j 而導引離開區段7),其中區段(5)與任擇地區段(7)的該真空蒸餾管柱,係在該管柱的該下端部分(也就是,在該進料口之處或下方的部分中)中設有蒸餾盤,且其中在該管柱的該上端部分(也就是,在該進料口上方的部分中)中,在該上端部分的至少一部分內係具有填料而非蒸餾盤,該填料係具有一相當的或更佳之分離效率,並且可以在其它類似的蒸餾條件下,提供相較於在該上端部分是蒸餾盤的情況下,係為至少30%,較佳地為超過50%之壓降的減低效果。
通常,該設備包含有一用來將至少一部分的來自於蒸餾區段(4)之該第三餾分中的環己醇轉換為環己酮,並將該所產生的物流進料至蒸餾區段(2)內的通路(其包含有導管d 、脫氫區段(6)和導管h )。此外,該設備通常包含有一用於將至少一部分的該第五餾分回收至氫化區段(1)之回收通路(包含導管g )。
第1圖概要地顯示一種用於由酚進料製備環己酮的傳統裝置,其也代表一種在該區段(5)的該管柱之上端部分中,在該上端部分之至少一部分中係具有填料而非蒸餾盤的依據本發明之裝置。
第2圖概要地顯示一依據本發明之設備,其中其具有一用於將該第五及/或第七餾分回收至氫化反應區段(1)之回收通路,其中在區段(5)與任擇地(7)之該管柱的該上端部分中,在該上端部分之至少一部分中係具有填料而非蒸餾盤。
第3圖概要地顯示一依據本發明之設備,其中在區段(5)與任擇地(7)之該管柱的該上端部分中,在該上端部分之至少一部分中係具有填料而非蒸餾盤,其中係具有一用於將該第五及/或第七餾分或是這些餾分的任何一部分,導入氫化反應區段(1)及/或一用於實施另一製程的裝置內。
如習於此藝者所了解的,在第1、2和3圖中被當做範例而用來例示說明之在下文中被更詳細地討論的該等具體例或是其之一部分,可以被組合以提供本發明之替換具體例。應該要注意的是,在這些圖式中,通至數個區段之進料流係以分離的物流來表示,但是習於此藝者顯然可知的是進料至一區段內之物流,可以在進入該區段內之前被加以組合,或者可以被分別地進入該等區段。舉例來說,進料至一區段內之物流可以在該蒸餾管柱之不同水平處來導入一蒸餾管柱內。
依據本發明,產量會增加(由於關機時間比較少,以及較少量之污垢),而能量損失(由於污垢形成現象所造成)則可以被減少。特別是,本案發明人已經發現在該管柱之下端部分中設有蒸餾盤,而在該管柱之上端部分(也就是,在該進料口的上方部分)中設有填料(該填料係具有一相當的或更佳之分離效率)的真空蒸餾管柱中,可以達成至少30%,較佳地為超過50%之壓降的減低效果。此外,在此等情況中,該底部溫度係會實質上減低並令人驚訝地也會顯著地產生較少量的污垢。特別是,本案發明人發現,其中可以實施本發明的方法之例如在第1、2和3圖中所概要地顯示的設備中,並不需要再為了進行特別是在區段(5)中之蒸餾區段的清潔作用而被頻繁地關閉。
應該要注意的是,以填料來替換蒸餾盤對於習於此藝者而言並不是顯而易知的,因為人們已知在具有及/或形成較重餾分的蒸餾作用之處,裝滿填料的管柱係受限於較嚴重之污垢形成現象。大體而言,填料之原位清潔作用並不是可選擇之方式。
如上所述,本發明的方法可以與額外的後蒸餾步驟(蒸餾區段(7))結合。此一額外的後蒸餾步驟可以避免該設備在除了計劃中以外,必須要被關閉以進行清潔的停機時間(舉例來說每4年)。同時,分離效率也可以被增加。由於該額外的後蒸餾之步驟e),後蒸餾步驟d)(相較於在該等圖式中之區段(5))只需較少的能量輸入。因為,如果區段(7)係被使用的話,在區段(5)的底部將相對地會有更多的酚,在後蒸餾管柱(5)的該底部之該液體的溫度與滯留時間將會顯著地減少,而結果在其中所產之較重剩餘物的數量將會顯著地更低。因而,在區段(5)中的污垢形成現象會被進一步被減少。
本發明也提供一種用於增進現有設備的產能(改造)並且減少維護費用之方法。
在依據本發明的方法中,在次蒸餾區段(5)之真空蒸餾管柱中的壓降,係隨著該進料進入該蒸餾管柱之該位置(高度)而顯著地減低。在本申請案中,該壓降係減少為至少30%,較佳地為超過50%。因此,在該底部的溫度係減少超過10℃,並且會發生較少量之管柱污垢形成現象。
該壓降現象可以藉著將填料設置於該管柱的所有蒸餾盤上而進一步減少,然而其將會使得該管柱會非常快速地形成污垢。
如果次蒸餾區段(5)之後係為一進一步的次蒸餾區段(7),那麼次蒸餾區段(5)的該底部餾分就會經由導管f而進料至次蒸餾區段(7)。經由導管f之該物流係包含有剩餘之有價值的成分(主要地為酚且大體上係為一些環己酮與一些環己醇),可以經由導管i(第2和3圖)而以較輕餾分來加以回收,並在有需要時輸送至該酚氫化作用反應區段(1)。
該最後之次蒸餾區段(5)或(7)的底部餾分(如果存在的話),係典型地分別經由導管f與j(排出)而排除(舉例來說,將其加以煅燒或是在一鍋爐間中被用來產生蒸氣)。或者,該底部餾分可以被用來作為一例如焦油、瀝青、鞋油或是類似物的周邊副產物之廉價原料。
依照本發明,次蒸餾區段(5)的污垢形成現象,甚至可以被減少至在一年的期間內都不需要被清理的程度。在與其中實施步驟e)之次蒸餾區段(7)的組合中,次蒸餾區段(5)在直到頻率通常係為每4年或更多年一次之下一次的設備定期停工之前,都不需要進行清潔。次蒸餾區段(7)可能時常需要被進行清潔(例如每年一次或更少),但是在此一次蒸餾區段(7)的清潔作業期間,該設備能可以在不具有次蒸餾區段(7)(也就是,不包含有步驟e))下進行操作。因此該設備並不需被關閉。
此外,相較於不使用本發明之次蒸餾區段(5)的修改方式,本發明在與次蒸餾區段(7)組合下,可以允許在該次蒸餾區段(7)的底部餾分中,具有相較於本發明之未經修改的次蒸餾區段(5),係為較少量而主要地為酚之有用產物(環己酮及/或環己醇及/或酚,後兩者係為環己酮的前驅物)。
因此,本發明允許相較於上述之傳統方法係為更長時間之連續環己酮生產作用。其藉著在該進料進入次蒸餾區段(5)與任擇地(7)中之真空蒸餾管柱的位置上方處運用填料,所減少之污垢形成現象,來改善該環己酮製程的能量消耗與分離效率。此外,其可以減少為了清潔所進行的額外設備關閉作業,而使得產能顯著地增加。
當在此形容一物流、一產物或是其他的組成物"富含有"或"係富含有"一特定的成分時,其通常代表此一成分係為主要的成分,且該成分係特別地以超過50wt%的濃度來存在。然而,此一下限度對於特定的物流與成分而言可能會是不同的。
大體而言,該第一餾分係富含有環己酮,並且相較於該產物流係富含有環己酮。較佳地,該第一餾分係包含有至少99wt.%之環己酮,更佳地係為至少99.8wt.%之環己酮。
該富含有環己醇之第三餾分,可以特別是其中該第三餾分係被形成的該蒸餾步驟中之一較輕餾分,然而該第四餾分可以特別是一較重餾分。該第三餾分係較佳地包含有至少70wt.%,更佳地為至少80wt之環己醇。該第四餾分係較佳地包含有至少65wt.%之酚。
該具有比第四餾分更高的酚含量之第五餾分,將會特別地是其中該第四餾分係被加以蒸餾之蒸餾步驟中的一較輕餾分,然而該第六餾分將會特別地是一較重餾分。該第六餾分係具有一比該第四餾分更低之酚含量。在該第六餾分中之酚濃度係較佳地為至少20wt.%,並且係更佳地為至少25wt.%之酚。在該第六餾分中之相對地較高的酚濃度係為有利的,因為更高的酚濃度可以減低第六餾分之沸點,並減少聚合性副產物(其與該污垢形成現象係成高度正相關)之形成。
步驟b)(其中該前蒸餾作用的存在係為可選擇的)可以被稱為一主要蒸餾步驟(環己酮係在此一步驟被加以回收)。步驟c)、d)與任擇地e)也可以分別被稱為一第一、一第二,與任擇地一第三次蒸餾步驟。
來自該次蒸餾步驟之富含有酚的一或更多餾分可以被完全地或部分地回收,特別是被回收至氫化作用步驟a)。其也可以將此一餾分或是其之一部分導引至一除了用來由酚製備環己酮的製程以外之第二製程內。
該酚之氫化作用在基本上係可以任何方式(在氣相或液相中)來進行,舉例來說,以在Kirk-Othmer之Encyclopedia of Chemical Technology 3rd Edition,Vol7,1979 p.410-416;I. Dodgson等人之“A low Cost Phenol to Cyclohexanone Process”,Chemistry & Industry,18,December 1989,p830-833;GB 890,095;Hancil與Beranek之Chem. Eng. Sci.,25,1970,p.1121-1126;或Sakai等人之Nippon Kagaku Kaishi,5,1972,821-829;Musser(在Ullmans’s中,參見上文);US 2,829,166或是US 3,076,810中所描述或引用之任何技術為基礎。該氫化反應區段可以包含有一用於將離開一其中會進行氫化作用之反應器的該物流,加以回收之內部回收流。離開該氫化反應區段之產物流,一般係包含有環己酮、環己醇、酚以及通常包括有雙環己烷之RSP。
該等蒸餾步驟(前蒸餾作用、主要蒸餾作用以及次蒸餾作用),可以用在此技藝中已知之方法本身來達成。適當的蒸餾條件可以例行地由習於此藝者,由普通的一般知識並選擇一些例行的測試為基礎來決定。尤其是,習於此藝者可以參考在此所引用的習知技藝。針對步驟e)之各別的區段(7),傳統的蒸餾管柱(舉例來說,如習知技藝所描述的蒸餾管柱)可以被用於前述之次蒸餾步驟。其也可以使用一例如薄膜蒸發器(特別是單向式薄膜蒸發器(one-pass film evaporator))之更簡單的蒸餾裝置。薄膜蒸發器係顯示出可以用來適當地實施步驟e)之足夠的分離效率,且其在減低成本以及在其之簡單設計所允許之更快速的清潔作用方面係特別有利的。
如上所述,本發明的製程包含有環己酮的合成作用以及一些特別是用來回收環己酮之蒸餾步驟。在第3圖中,導管i係被分為被架構以將來自次蒸餾區段(7)的較輕餾分或其之一部分,回收至一氫化反應區段(1)內的導管i1 ,以及被架構以該較輕餾分或是其之一部分,導引至一用來實施一第二製程的設備內的導管i2 。導管i1 也可以被省略。任擇地導管g(來自次蒸餾區段(5)的較輕餾分)係被分為用於將該較輕餾分或是其之一部分,回收至氫化反應區段(1)內的導管g1 ,以及用來將該較輕餾分或是其之一部分導引至一第二製程內的導管g2
在該第二製程中,大體而言,基本上任何其中可以使用此一餾分之製程,都可以被使用。特別適合之第二製程包括有甲醛酚樹脂生產製程。因此,導管i2i2' ,及/或導管g2 都可以被特別地導引至一甲醛酚樹脂設備。
另外或是除此之外,導管d及/或h都可以被架構以將一來自次蒸餾區段(4)的較輕餾分、一來自次蒸餾區段(5)的較輕餾分、一來自區段(6)之產物流,完全地或部分地導入另一製程。特別是,其可以使用其中環己醇係為一用來產生所感興趣的物質之適當試劑、其中環己醇係為一適當溶劑,或者其中環己醇係為所感興趣的物質之任何此等其他製程。此等其他製程可以特別地選自於環己烷氧化作用製程、環己醇脫氫作用製程以及己二酸生產製程。
本發明現在將以下列比較實驗例和具體例來加以例示說明。
比較實驗例和具體例
該比較具體例如第1圖中所概要描述的,係在一其中環己酮係藉由酚之氫化作用而產生之傳統的設備中進行。為了便於與依據本發明之具體例進行比較,該實際設備之資料係依比例放大為年產量100000公噸之純環己酮的設備。就依據本發明之具體例而言,該結果係藉著模擬如下所述之依據本發明來加以修改的年產量100000公噸之純環己酮的設備來加以呈現。該次蒸餾區段(5)的主要單元(在該比較實驗中以及在該等具體例中),係為一直徑為1m而高度為15m之蒸餾管柱,其包含有其中15個蒸餾盤係被設置於該進料入口上方之25個蒸餾盤。離開此一管柱之頂端的蒸汽,係在一冷凝器中加以液化。該所獲得之液體的一部分係以回流來進料至此一管柱的頂端,而其他部分(物流g)則係被導入該酚氫化區段(1)。在該管柱中用來進行蒸餾作用所需之能量,係藉著經由蒸氣之間接加熱作用方式而導入。物流f 尤其包含有其他副產物、酚、環己酮,以及經由次蒸餾區段(5)之蒸餾管柱的該底端而離開該製程之環己醇。
在具體例I與II(依據本發明)中,次蒸餾區段(5)之該真空管柱係在該所有的該上端部分(也就是,在該進料入口上方的部分)中具有填料(結構性填料350Y,其之分離效率係相當於所替換之該等15個蒸餾盤)。
比較實驗A
如前述以及在第1圖中所描述的,該包含有一酚氫化區段、一回收/純化區段,以及一環己醇轉換器區段的該環己酮設備,就在將包含有包括該底端區段以及在區段(5)中之蒸餾管柱的再沸器之整個設備加以清潔之後,理論上可以在一係為100000公噸之基本上為純環己酮的年產量下進行操作(如果就在該清潔作用之後所可以達成之該生產水平,可以在不進行關機下加以維持的話)。
在次蒸餾區段(5)中之該蒸餾條件係為:頭壓:80mbar(8kPa)
底部壓力:205mbar(20.5kPa)
回流比:1.3
在這些條件下,在次區段(5)中之該蒸餾管柱將會在啟動後一星期出現下列效能:
在這些條件下,該在次蒸餾區段(5)的真空蒸餾管柱中之底部溫度係高達170℃。然而,由於該底部餾分之、在該 幫浦中的該篩網之,以及在次蒸餾區段(5)中的真空蒸餾管柱之該再沸器中的污垢形成現象,分離作用與能量效率將會隨著時間而惡化。
為了要維持該設備之適當的作業,該設備必須要每個月關閉一段2-4天的時間,以去除在次蒸餾區段(5)中之該蒸餾管柱內的污垢形成現象。由於該污垢形成現象以及為了進行清潔的關機時間,可以計算出該環己酮設備在實際年產量上的損失係超過10800公噸/年。
比較實驗B
如前述並在第1圖中所描述的,該包含有一酚氫化反應區段、一回收/純化區段,以及一環己醇轉換器區段的該環己酮設備,在將包含有包括該底端區段以及在區段(5)中之蒸餾管柱的再沸器之整個設備加以清潔之後,理論上係可以在一係為100000公噸之基本上為純環己酮的年產量下進行操作(如果就在該清潔作用之後所可以達成之該生產水平,可以在不進行關機下加以維持的話)。
在次蒸餾區段(5)中之該蒸餾條件係為:頭壓:180mbar(18kPa)
底部壓力:335mbar(33.5kPa)
回流比:1.3
在這些條件下,在次區段(5)中之該蒸餾管柱將會在啟動後一星期出現下列效能:
在這些條件下,該在次蒸餾區段(5)的真空蒸餾管柱中之底部溫度係高達164℃。然而,由於該底部餾分之、在該幫浦中的該篩網之,以及在次蒸餾區段(5)中的真空蒸餾管柱之該再沸器中的污垢形成現象,分離作用與能量效率將會隨著時間而惡化。
為了要維持該設備之適當的作業,該設備必須要每3個月關閉一段2-4天的時間,以去除在次蒸餾區段(5)中之該蒸餾管柱內的污垢形成現象。由於該污垢形成現象以及為了進行清潔的關機時間,可以計算出該環己酮設備在實際年產量上的損失係超過3600公噸/年。
具體例I
如前述並在第1圖中所描述的,該包含有一酚氫化反應區段、一回收/純化區段,以及一環己醇轉換器區段的該環己酮設備,就在該乾淨的開始運作之後,理論上係可以在一係為100000公噸之基本上為純環己酮的年產量下進行操作。在此一具體例中,該蒸餾區段(5)中之真空蒸餾管柱係在該管柱的上端部分中具有替換15個蒸餾盤之結構化填料。此外,該蒸餾條件係被維持成與比較具體例A中的條件類似。
頭壓:80mbar(8kPa)
底部壓力:135mbar(13.5kPa)
回流比:1.3
在這些條件下,在次區段(5)中之該蒸餾管柱將會在啟動後一星期出現下列效能:
在這些條件下,該在次蒸餾區段(5)的真空蒸餾管柱中之該底部溫度係低至156℃。污垢形成現象係會顯著地減少。為了要維持該設備之適當的作業,該設備必須要每8個月關閉一段2-4天的時間,以去除在次蒸餾區段(5)中之該蒸餾管柱內的污垢形成現象。由於該污垢形成現象與為了進行清潔的關機時間減少,該環己酮設備可以在實際年產量上達到超過9000公噸/年之增產。
具體例II
如前述並在第1圖中所描述的,該包含有一酚氫化反應區段、一回收/純化區段,以及一環己醇轉換器區段的該環己酮設備,就在該乾淨的開始運作之後,理論上係可以在一係為100000公噸之基本上為純環己酮的年產量下進行操作。在此一具體例中,該蒸餾區段(5)中之真空蒸餾管柱係在該管柱的上端部分中具有替換15個蒸餾盤之結構化填料。此外,該蒸餾條件係被維持成與比較具體例B中的條件類似。
頭壓:180mbar(18kPa)
底部壓力:282mbar(28.2kPa)
回流比:1.3
在這些條件下,在次區段(5)中之該蒸餾管柱將會在啟動後一星期出現下列效能:
在這些條件下,該在次蒸餾區段(5)的真空蒸餾管柱中之該底部溫度係低至155℃。污垢形成現象係會顯著地減少。為了要維持該設備之適當的作業,該設備必須要每12個月關閉一段2-4天的時間,以去除在次蒸餾區段(5)中之該蒸餾管柱內的污垢形成現象。由於該污垢形成現象與為了進行清潔的關機時間減少,該環己酮設備可以在實際年產量上達到超過2700公噸/年之增產。
1...氫化反應區段
2...第一蒸餾區段
3...第二蒸餾區段
4...次蒸餾區段
5...次蒸餾區段
6...環己醇脫氫區段
7...後蒸餾區段
a、b、c ...導管、物流
d、e、f、j ...導管、物流
g、g1、g2 ...導管、物流
h、i、i1、i2 ...導管、物流
第1圖概要地顯示一種用於由酚進料製備環己酮的傳統裝置,其也代表一種在該區段(5)的該管柱之上端部分中,在該上端部分之至少一部分中係具有填料而非蒸餾盤的依據本發明之裝置。
第2圖概要地顯示一依據本發明之設備,其中其具有一用於將該第五及/或第七餾分回收至氫化反應區段(1)之回收通路,其中在區段(5)與任擇地(7)之該管柱的該上端部分中,在該上端部分之至少一部分中係具有填料而非蒸餾盤。
第3圖概要地顯示一依據本發明之設備,其中在區段(5)與任擇地(7)之該管柱的該上端部分中,在該上端部分之至少一部分中係具有填料而非蒸餾盤,其中係具有一用於將該第五及/或第七餾分或是這些餾分的任何一部分,導入氫化反應區段(1)及/或一用於實施另一製程的裝置內。
1...氫化反應區段
2...第一蒸餾區段
3...第二蒸餾區段
4...次蒸餾區段
5...次蒸餾區段
6...環己醇脫氫區段
7...後蒸餾區段
a、b、c ...導管、物流
d、e、f、j ...導管、物流
g、h、i ...導管、物流

Claims (20)

  1. 一種用於連續地由酚製備環己酮的方法,該方法包含有以下步驟:a)在催化劑的存在下將酚氫化以形成一包含有環己酮以及未反應酚的產物流,該催化劑包含有至少一種選自於鉑和鈀之具催化活性的金屬;b)將該產物流中之至少一部分,或是一或更多具有比環己酮更低之沸點的成分都已經自其中移除的該產物流中之至少一部分,運用蒸餾作用而分離成一包含有環己酮的第一餾分,以及一包含有酚、環己醇的第二餾分;c)運用蒸餾作用來將該第二餾分分離成一富含有環己醇的第三餾分,以及一富含有酚的第四餾分;及d)將至少一部分之該第四餾分進行一進一步的蒸餾步驟,藉此形成一第五餾分與一第六餾分,其中相較於該第六餾分該第五餾分係富含有酚,而其中該第六餾分係包含具有比酚更高的沸點之副產物以及酚,其中步驟d)係藉由於一真空蒸餾管柱中進行該進一步蒸餾步驟而實行,進行進一步蒸餾之該管柱的下端部分中設有蒸餾盤,且其中於進行進一步蒸餾之該管柱的較上端部分之至少部分中,進行進一步蒸餾之該管柱具有填料而非蒸餾盤,且其中該位於進行進一步蒸餾之該管柱的該較上端部分 之至少部分中的填料相較於在該上端部分是使用蒸餾盤的情況下,係具有至少一相當的分離效率,並且可以在其它相同的蒸餾條件下,提供至少30%之壓降的減低效果。
  2. 如申請專利範圍第1項的方法,其中該方法進一步包含持續地或間斷地分離至少一部分之該第六餾分至又進一步的蒸餾步驟e)中,藉此形成一第七餾分與一第八餾分,其中該第七餾分相較於該第八餾分係富含有酚,且其中該第八餾分係包具有比酚更高的沸點之副產物。
  3. 如申請專利範圍第2項的方法,其中步驟e)係藉由於另一真空蒸餾管柱中進行該另一進一步之蒸餾而實行,在該管柱的下端部分中、位於或低於到達該另一真空蒸餾管柱之進料口處設有蒸餾盤,且其中於高於該另一真空蒸餾管柱進料口之該另一真空蒸餾管柱的一較上端部分之至少部分中,該另一蒸餾管柱包括填料而非蒸餾盤,且其中該位於該進一步之蒸餾管柱的該較上端部分之至少部分中的填料相較於在該上端部分是使用蒸餾盤的情況下,係具有一至少相當的分離效率,並且可以在其它相同的蒸餾條件下,提供至少30%之壓降的減低效果。
  4. 如申請專利範圍第1項的方法,其中該包含有酚的第五餾分之至少一部分係被連續地或間斷地回收至步驟a)。
  5. 如申請專利範圍第2項的方法,其中該第五餾分的至少 一部分、該包含有酚之第七餾分的至少一部分,或是該第五餾分與該第七餾分兩者的至少一部分,係被連續地或間斷地回收至步驟a)。
  6. 如申請專利範圍第1項中的方法,其中該第五餾分的至少一部分、包含有酚之該第七餾分的至少一部分,或是該第五餾分與該第七餾分兩者的至少一部分,係被連續地或間斷地導入一除了由酚製備環己酮的製程之外的一第二製程內。
  7. 如申請專利範圍第6項的方法,其中該第二製程係為一種用於製備甲醛酚樹脂的製程。
  8. 如申請專利範圍第1項的方法,其中該第三餾分的至少一部分,係被連續地或間斷地導入一除了由酚製備環己酮的製程之外的一第二製程內。
  9. 如申請專利範圍第8項的方法,其中該第二製程係為一環己烷氧化製程,其中環己醇及/或環己酮係由環己烷所產生。
  10. 如申請專利範圍第8項的方法,其中該第二製程係為一環己醇脫氫製程,其包含於一環己醇轉換器中將環己醇至少部分地轉換為環己酮,且之後在該第二製程中將環己酮係自剩餘的環己醇分離,並將來自於該用於由酚製備環己酮之製程的副產物回收。
  11. 如申請專利範圍第8項的方法,其中該第二製程係為一己二酸生產製程,其中環己醇係被轉換為己二酸。
  12. 一種適合於實施如申請專利範圍第1項的方法之化學設 備,該設備包含有-一酚氫化反應區段,其係用於進行步驟(a);-在該酚氫化反應區段之下游之數個蒸餾區段,其中該等數個蒸餾區段包含有第一、第二及第三區段(3)、(4),及(5),該等區段係分別用於將該酚氫化反應區段的該產物流分離為一第一環己酮餾分與一第二餾分(c )、用於將該第二餾分分離為一第三餾分(d )與一第四餾分(e ),以及用於將該第四餾分分離為一第五餾分(g )與一第六餾分(f ),其中該第三區段(5)包含一各別之真空蒸餾管柱,在該管柱的該下端部分中設有蒸餾盤,且其中在該管柱之進料口上方的上端部分之至少一部份中,包括填料而非蒸餾盤,其中相較於在該上端部分是使用蒸餾盤的情況下,該填料係具有一至少相當的分離效率,並且可以在其它相同的蒸餾條件下,提供至少30%之壓降的減低效果。
  13. 如申請專利範圍第12項之化學設備,進一步包含一前蒸餾區段,其係用於由來自於該氫化區段的該產物流中,移除一或更多較輕成分。
  14. 如申請專利範圍第12項之化學設備,其中該等數個蒸餾區段進一步包含一第四蒸餾區段(7),其係用於將該第六餾分分離為一第七餾分(i,i’ )與一第八餾分(j ),且其中該第四蒸餾區段(7)包含一各別之真空蒸餾管柱,在該管柱的下端部分中設有蒸餾盤,且其中在該管柱之進料口上方的上端部分中,包括填料而非蒸餾盤,其 中相較於在該上端部分是使用蒸餾盤的情況下,該填料係具有一至少相當的分離效率,並且可以在其它相同的蒸餾條件下,提供至少30%之壓降的減低效果。
  15. 如申請專利範圍第12項之化學設備,其進一步包含有一用來將來自於蒸餾區段(4)之該第三餾分中的環己醇的至少一部分轉換為環己酮,並將該所產生的物流進料至該前蒸餾區段內的一前蒸餾區段及一通路。
  16. 如申請專利範圍第12項的化學設備,其進一步包含有一用於將選自於來自該等後蒸餾區段((4)及(5))中之至少一者的至少一餾分或是其之一部分,導引至一用於製備一有用物質之不同裝置的導管。
  17. 如申請專利範圍第14項的化學設備,其進一步包含有一用於將選自於來自該等後蒸餾區段((4)、(5)及(7))中之至少一者的至少一餾分或是其之一部分,導引至一用於製備一有用物質之不同裝置的導管。
  18. 如申請專利範圍第15項的化學設備,進一步包含用於回收該第五餾分之至少部分至氫化反應區段的回收通路。
  19. 如申請專利範圍第18項的化學設備,其中該回收通路進一步用於回收該第七餾分之部分至氫化反應區段。
  20. 如申請專利範圍第16項的化學設備,其中該不同裝置係選自於由下列所組成之群組的裝置:用於將環己醇脫氫的裝置、用於製備己二酸的裝置、用於將環己烷氧化的裝置,以及用於製備甲醛酚樹脂的裝置之裝置。
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