UA54428C2 - Спосіб виділення циклогексану - Google Patents

Abstract

Спосіб виділення циклогексану з реакційної суміші синтезу циклогексанону і циклогексанолу проводять у двох ректифікаційних колонах при температурі 75-120°С. Проведення двостадійного процесу виділення циклогексану дозволяє зменшити кількість пари при випаровуванні концентрованого продукту, знизити втрати циклогексанону. Спосіб може знайти застосування в хімічній промисловості при одержанні капролактаму.

Description

Опис винаходу

Винахід відноситься до способу виділення циклогексану з реакційної суміші синтезу циклогексанону та 2 циклогексанолу і може знайти застосування в хімічній промисловості при одержанні капролактаму та адипінової кислоти.

Відомий спосіб виділення циклогексану шляхом ректифікації під тиском близьким до атмосферного в одній колоні, відповідно з котрим продукти окислення подають в ректифікаційну колону, де виділяють основну кількість циклогексанолу при температурі 130 - 1507С в кубі, доводячи його залишкову кількість до З - 10965. 70 |Производство циклогексанола и адипиновой кислоть! окислением циклогексана; под редакцией М.С. Фурмана,

А.М. Гольдмана. - М.: Химия, 1967. - с. 103).

Недоліком відомого способу являється втрата циклогексану під дією в кубі колони високої температури, а також утворення домішок, погіршуючих якісні показники циклогексанону та кінцевого продукту - капролактаму.

Найбільш близьким технічним рішенням являється удосконалений спосіб виділення циклогексану шляхом 12 ректифікації в одній колоні при температурі в кубі 1207С та концентрації циклогексану в кубовім продукті 12 - 2190 мас., використаний в стендових дослідженнях процесу розділення реакційної суміші (Трудь! ГИАП, М., 1959, с. 376).

Недоліком цього способу являється те, що він сприяє утворенню газових викидів. В технологічному процесі в реакційній суміші, яка подається в колону, існують розчинені гази, котрі на виході із агрегату необхідно відмити від циклогексану і потім направити на знешкодження. Для цього вверху колони підтримують тиск 1,7 - 2,71МпПа. І в результаті, щоб одержати в кубі колони залишкову концентрацію циклогексану 12 - 2195 мас., необхідно підтримувати температуру в кубі колони 130 - 1407"С, що приводить до підвищення втрат циклогексану та погіршення якості продукції.

В основу винаходу покладена задача створення удосконаленого способу виділення циклогексану із с реакційної суміші синтезу циклогексанону та циклогексанолу шляхом зменшення термообробки рідини, яка Ге) містить велику концентрацію циклогексанону, що дозволить зменшити втрати циклогексанону, поліпшити його якість й підвищити якість отриманого з нього капролактаму.

Поставлені завдання вирішуються тим, що в способі виділення циклогексану із реакційної суміші синтезу циклогексанону і циклогексанолу шляхом ректифікації, згідно заявленому способу процес проводять в двох со ректифікаційних колонах, де з верха першої колони виводять гази, воду та частину непрореагованого Га циклогексану, з куба - частково збагачену фракцію продуктів реакції, із верха другої колони відводять другу основну частину циклогексанону, а із куба колони - концентровану фракцію продуктів реакції при температурі 75 З - 12076. «І

Особливістю заявляемого способу виділення циклогексану являється те, що за рахунок здійснення процесу у двох колонах, відбору в першій колоні газу та частини циклогексану при розбавленій фракції продуктів реакції о в кубі колони, а в другій колоні відбору залишеної основної частини циклогексану при концентрованій фракції продуктів реакції в кубі колони і температурі 75 - 1207С, досягається зменшення термообробки продуктів реакції в кубах колон, чим зменшуються втрати циклогексанону, утворення мікродомішок, та підвищення якості « продукції. В прототипі всі пари, які виходять із вичерпуючої частини колони в укріпляючу частину, створюються З в кубі колони в зоні найбільшої концентрації циклогексанону (при концентрації циклогексану в суміші 25 - с 3090). В заявляемому способі більша частина, або всі пари створюються в м'яких умовах: в кубі першої колони

Із» при малій концентрації продуктів реакції і високій концентрації низькокип'ячого компонента-циклогексану, а в другій колоні при порівняно низьких температурах 75 - 120"С . Температуру 75"С в кубі другої колони підтримують пониженням тиску в агрегаті. Нижче температуру підтримувати не доцільно, так як дуже знижується температура вверху колони і проводити конденсацію парів, які виходять із верха колони, стає тяжко, необхідні і-й великі поверхні конденсаторів. Температура 1207"С досягається підвищенням концентрації в кубовій рідині «» продуктів реакції (циклогексанону та циклогексанолу). Подальше підвищення температури не доцільно, так як починається помітне утворення висококип'ячих домішок. шк На фиг.1 показана схема здійснення способу по прототипу, а на фігурах 2, З схема пропонованого способу ка 20 виділення циклогексану.

Сутність пропонованого способу полягає в наступному: со Реакційну суміш 1 (фіг.2) після дроселювання потоку, який виходить із вузла синтезу, направляють в першу колону З, яка працює під тиском 0,11 - 0,35МПа вверху колони, в котрій із суміші виділяють потік 5 розчинених газів, частину непрореагованого циклогексану 7 та домішки води потоком 7А, а решту частину продуктів реакції 25 з великою залишковою концентрацією непрореагованого циклогексану виводять із куба колони потоком 8 (при

ГФ) температурі 105 - 13172), котрий направляють в наступну колону 12, діючу під тиском вверху колони 0,04 - юю 0О,11МпПа, в котрій через верх колони виділяють залишений циклогексан потоком 17, а концентровану фракцію продуктів реакції виводять із куба потоком 13 при температурі 75 - 12070. На фіг.3 показана схема, в котрій сировиною служить потік 1, який пройшов відмивку від кислот при низькій температурі. Доказом здійснення 60 заявляемого способу виділення циклогексану являються наступні приклади.

ПРИКЛАД 1 (порівняльний).

Реакційна суміш синтезу циклогексанону і циклогексанолу з температурою 150 - 15572 і тиском 1,5 - 1,7МПа дроселюють до тиску приблизно 0,2МПа і в вигляді парорідинної суміші 1 (фіг.1) при температурі 95 - 1107С разом з продуктом рециклу 2 подають в ректифікаційну колону 3, працюючу під тиском вверху « 0,17 - 0,25МПа. бо Пари, які виходять із верха колони, конденсуються в конденсаторі 4, несконденсовані гази покидають конденсатор потоком 5; дистилят, який утворився частково повертають в колону в вигляді флегми 6; основну ж частину 7 дистиляту направляють у вузол синтезу. Потік парів, який виходить із верха колони, складаються із парів, утворених в випарнику 9 парів 10 та парів живлення 11, 4300Окг/год. парів 11 утворюються у м'яких умовах із рідинної фази потоку живлення 1, яка складається в основному із циклогексану (794905 мас.), при температурі 95 - 1107С, а 134774кг/год. парів 10 утворюються в жорстких умовах із кубового продукту, який утримує «29,2905 циклогексанолу, 8, 190 Ма-органічних солей та висококип'ячих домішок і тільки 3095 циклогексану при температурі 1307С. Із-за жорстких умов упарювання в кубі перетворюється в другі сполучення 0,590 циклогексанону та створюються домішки, які трудно відділяються від циклогексанону на послідуючих стадіях. 70 Величини та склад потоків приведені в таблицях 1, 2.

ПРИКЛАД 2.

Реакційну суміш 1 (фіг.2) у вигляді парорідинної суміші з температурою 128"С сумісно з потоком рециклу 2 подають в колону ректифікації З. Пари із верха колони з температурою 125"С поступають в теплообмінник-конденсатор 4, несконденсовані гази виводять потоком 5, частину дистиляту 7 виводять із /5 агрегату на повторне використання в вузол синтезу, потоком 7А виводять водяну фракцію. Із куба колони виводять розбавлену фракцію продуктів реакції 8. Парова фаза, яка піднімається по висоті колони 3, складається із парів, які прийшли з живленням, та утворених в кубі в випарнику 9 колони 3. З живленням прийшло 1 - 23301кг/год, парів. У випарнику 9 утворюється 2 - 73179кг/год. парів.

Пари як в живленні колони так і в випарнику У утворюються в м'яких умовах (випаровуються із суміші, 2о утримуючої продуктів реакції всього 5 - 1095, решта циклогексан). Кількість циклогексанону, що розкладається в кубі колони, не більше 0,0695 від отриманого при синтезі. Для відділення більшої частини залишеного циклогексану потік 8 із куба колони З направляється в колону 12. Із куба колони 12 виводять фракцію продуктів реакції 13. Пари верха колони конденсують у теплообміннику 15, частину 16 дистиляту використовують в якості флегми, частину 17 виводять із агрегату в вузол синтезу. У кубі колони 12 утворюється паровий потік 16 в сч ов Кількості 54 - 77489кг/год. також у відносно м'яких температурних умовах, (при зниженій температурі - 100"С, супроти 125 - 13572). До того ж кількість парів циклогексану, які виділяються із концентрованої фракції і) продуктів реакції, зменшиться в 134774/77489 - 1,74 рази порівняно з прикладом 1. Тому кількість циклогексанону, який розкладається, знижується до рівня - 0,195. Тиск вверху колони З 0,325МПа, температура в кубі 13170. Живлення 8 колони 12 являє собою парорідинну емульсію з температурою «-86"С. Кількість парів З со зо: 21949кг/год. Величина та склад потоків приведені в таблицях 1, 2.

ПРИКЛАД 3. с

Початкова суміш 1 (фіг.2) у вигляді парорідинної емульсії з температурою 1027С разом з продуктом рециклу «г поступає в ректифікаційну колону З, яка працює під тиском 0,17МПа вверху колони. Пари із верха колони з температурою 98"С поступає у теплообмінник-конденсатор 4, відкіля дистилят частково вертають в колону у « вигляді флегми 6, частково потоком 7 виводять із агрегату в вузол синтезу. В колоні виділяють розчинені гази ю і виводять з потоком 5. З потоком 7 виділяють меншу частину оборотного циклогексану.

Паровий потік, який піднімається по висоті колони, утворюється в двох місцях: 745587кг/год. поступає з початковою сировиною з температурою 1027 і 29824кг/год. парів утворюється в кубі колони при температурі 10570. Обидва потоки утворюються в м'яких умовах - із розбавлених розчинів продукті реакції (6,0 - 7,09омас.). «

Очікувані втрати циклогексанону при цьому складають 0,07905. шщ с Для подальшого відділення циклогексану, що не прореагував, кубову рідину колони З потоком 8 спрямовують у колону 12, що працює при зниженому тиску (0,04МПа вгорі колони) і при знижених температурах (757С внизу ;» колони). Паровий потік колони утворюється також у двох місцях: 53 - «20239кг/год. входить з потоком живлення із температурою - 66"С, а (34 - 837О8кг/год. утворюється в кубі при температурі 757С. М'якість обставин утворення парової фази із концентрованого розчину продуктів реакції (7 6095) забезпечується низькою с температурою в кубі колони. Очікувані втрати циклогексанону при цьому складають 0,0495, Кількість утворених парів із концентрованого розчину знижається в 134774/83708 - 1,6 рази. Величина та склад потоків представлені пи в таблицях 1, 2. ї5» ПРИКЛАД 4.

Початкову суміш 1 (фіг.3) із вузла відмивки кислот після попереднього підігріву подають в ректифікаційну ю колону 2, яка працює під тиском вверху колони 0,43МПа. Пари із верха колони з температурою 897С поступають с в конденсатор 4, дистилят збирають в збірник дистиляту 4А, потім виводять з нього потік 6 на зрошування колони, потоком 7 виводять частину оборотного циклогексану і направляють в голову процесу, потоком 7А виводять воду. Потік парів, який піднімається по висоті колони, утворюється в кубі колони в м'яких умовах: ов висока концентрація циклогексанону, низька концентрація продуктів реакції та порівняно низька температура кипіння (10472). Кубову рідину колоні 2 потоком 8 подають в наступну колону для подальшого виділення

Ф) непрореагованого циклогексану. Тиск вверху колони 9 атмосферний, температура вверху 817С, внизу 12076. ка Пари 10, які покидають верх колони 9, конденсують в конденсаторі 11, частину дистиляту потоком 12 повертають вверх колони, частину 13, яка являється видобутим циклогексаном, повертають в цикл синтезу. Із во куба колоні 9 виводять порівняно концентровану фракцію основних продуктів реакції 14, яка містить 78390 суміші циклогексанону та циклогексанолу. Кількість парів, які утворюються в кубі першої колони в м'яких умовах (і - 1047С, концентрація циклогексану 90,295 мас.), знаходиться на рівні 1О8т/год., кількість створених в процесі термообробки циклогексанону домішок находиться на рівні 0,0795 від циклогексанону в суміші. У кубі другої колони утворюється 73900кг/год. парив при температурі 1207С. Це в 134774 : 73900 - 1,82 рази менше, чим в 65 прототипі.

Очікувана кількість циклогексанону, який розкладається, знаходиться на рівні 0,2095. Величина та склад потоків приведені в таблицях 1, 2.

Із матеріальних балансів, приведених в таблиці 1, видно, що в кожному прикладі кількість циклогексану, який перетворюється в продукти, віднесені до строчки "Ефіри, смоли та кислоти", різна. В прикладі порівняльному приріст кількості цих речовин (різниця між потоками 8 та 1) Окг/год. В другому прикладі (різниця між потоками 13 та 1) 2,9кг/год. В третьому прикладі (різниця між кількістю в потоках 14 та 1) складає 1,95кг/год. В четвертому прикладі (різниця між наявністю в потоках 14 та 1) 4,О9кг/год. Із таблиці 2 видно, що в прикладі 1 (порівняльному) 9 кг/год. забруднення утворюється в колоні при температурі 1317С при кип'ятінні суміші, утримуючої 7095 продуктів реакції; при випарюванні з неї 13774кг/год. парів. При частковій /о отпарці циклогексану при 1317 (приклад 2) із розбавленого розтину продуктів реакції (до 7,6195) та послідуючої упарці при 1007С з отпаркою меншої кількості парів (77489кг/год.) кількість домішок знижується до 2,9кг/год. При подальшому зниженню температури в кубі першої колони до 1047 в кубі другої колони до 7570 (приклад 3) утворення домішок знижується до 1,95кг/год. Підвищення температури в кубі другої колони (приклад) до 120"С та випарка із концентрованої суміші (8395 продуктів реакції) парів в кількості 75 79900кг/год. (менше чим в прототипі) підвищує утворення побічних продуктів до 4,9кг/год. Це менше, чим в прототипі.

Здійснення десорбції та повного виділення розчинних газів із суміші в першій колоні дає можливість знизити температуру кипіння в кубі другої колони, а проведення двухстадійного процесу виділення циклогексану дозволяє зменшити кількість парів при упарці концентрованого продукту. Із-за підтримки низької концентрації продуктів реакції в кубі, знижуються втрати циклогексанону в кубі першої колони. В результаті створюються м'які умови виділення фракції продуктів реакції з мінімальними втратами циклогексанону та мінімальним забрудненням суміші домішками, важковідділяємих від циклогексанону та циклогексанолу.

Claims (1)

1. Формула винаходу с Спосіб виділення циклогексану з реакційної суміші синтезу циклогексанону і циклогексанолу шляхом ректифікації, який відрізняється тим, що процес ведуть послідовно в двох ректифікаційних колонах, із верха першої колони відводять гази, воду і частину циклогексану, що не прореагував, із куба - частково збагачену со зо фракцію продуктів реакції, із верха другої колони відводять другу головну частину циклогексану, а з куба колони - концентровану фракцію продуктів реакції при температурі 75-12076. с « « ІС в) -

   с . и? 1 щ» щ» з 50 ІЧ е) Ф) іме) 60 б5