CS257204B1 - A method of performing a Beckmann cyclohexanone oxime rearrangement and a method for performing the same - Google Patents

A method of performing a Beckmann cyclohexanone oxime rearrangement and a method for performing the same Download PDF

Info

Publication number
CS257204B1
CS257204B1 CS861592A CS159286A CS257204B1 CS 257204 B1 CS257204 B1 CS 257204B1 CS 861592 A CS861592 A CS 861592A CS 159286 A CS159286 A CS 159286A CS 257204 B1 CS257204 B1 CS 257204B1
Authority
CS
Czechoslovakia
Prior art keywords
loop
reaction
flow rate
circulation pump
tubular reactor
Prior art date
Application number
CS861592A
Other languages
Czech (cs)
Other versions
CS159286A1 (en
Inventor
Jan Persin
Jiri Zajicek
Jari Nemecek
Jiri Marik
Vilem Vavra
Original Assignee
Jan Persin
Jiri Zajicek
Jari Nemecek
Jiri Marik
Vilem Vavra
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Jan Persin, Jiri Zajicek, Jari Nemecek, Jiri Marik, Vilem Vavra filed Critical Jan Persin
Priority to CS861592A priority Critical patent/CS257204B1/en
Publication of CS159286A1 publication Critical patent/CS159286A1/en
Publication of CS257204B1 publication Critical patent/CS257204B1/en

Links

Landscapes

  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)

Abstract

Řešení se týká způsobu provádění Beckmannova přesmyku a zařízení k provádění tohoto způsobu. Zařízení je tvořeno reakční a dochlazovací smyčkou, přičemž v reakční smyčce je zařazen směšovač, trubkový reaktor, mezizásobník, cirkulační čerpadlo a výměník tepla a v dochlazovací smyčce je zařazen mezizásobník, cirkulační čerpadlo a výměník tepla. Průtok v reakční smyčce je v rozmezí 60 až 100 hmot. % průtoku vypočteného řešením adiabatického trubkového reaktoru a průtok v dochlazovací smyčce se liší nejvýše o 30 % hodnoty průtoku určeného kontrolním výpočtem zařazených výměníků.The solution relates to a method of carrying out the Beckmann rearrangement and a device for carrying out this method. The device consists of a reaction and aftercooling loop, wherein the reaction loop includes a mixer, a tubular reactor, an intermediate reservoir, a circulation pump and a heat exchanger, and the aftercooling loop includes an intermediate reservoir, a circulation pump and a heat exchanger. The flow rate in the reaction loop is in the range of 60 to 100 wt. % of the flow rate calculated by the solution of the adiabatic tubular reactor, and the flow rate in the aftercooling loop differs by no more than 30% of the flow rate determined by the control calculation of the included exchangers.

Description

Vynález se týká způsobu provádění Beckmannova přesmyku cyklohexanonoximu v prostředí olea a zařízení k provádění tohoto způsobu.The present invention relates to a process for carrying out a Beckmann cyclohexanone oxime rearrangement in an oleate and to an apparatus for carrying out the process.

Aparáty pro přesmyk cyklohexanonoximu při výrobě kaprolaktamu jsou obvykle řešeny v cirkulační smyčce, která je tvořenaCyclohexanone oxime rearrangement apparatuses in the production of caprolactam are usually solved in a circulation loop consisting of

- směšovačem cirkulující kyseliny laktamsírové a nastřikovaného cyklohexanonoximu (obvykle typu ejektoru, hydrocyklonu apod).- a mixer of circulating lactamsulphuric acid and injected cyclohexanone oxime (usually of the ejector, hydrocyclone, etc.) type.

- trubkovým reaktorem- tubular reactor

- mezizásobníkem- intermediate storage

- čerpadlem cirkulujícího média- circulating medium pump

- výměníkem tepla s chlazením filtrovanou vodou, oteplenou filtrovanou vodou, případně s cirkulačním chlazením- heat exchanger with filtered water cooling, heated filtered water, possibly with circulation cooling

Nevýhodou těchto aparátů je nutnost provozovat je v úzkém rozmezí výkonů. Je známo, že se snižování výkonů klesá kapacita trubkového reaktoru. Vlivem snížení koncentrace oximu na vstupu do trubkového reaktoru, a tím snížení adiabatického vzrůstu teploty, který má rozhodující vliv na rychlost reakce, klesá sutpeň dosažené konverze na výstupu z trubkového reaktoru, což je nežádoucí jak z hlediska kvality produkovaného kaprolaktamu, tak i z hlediska bezpečnosti práce.The disadvantage of these devices is the necessity to operate them in a narrow power range. It is known that the capacity decreases as the capacity of the tubular reactor decreases. Due to the reduction of the oxime concentration at the inlet to the tubular reactor, and thus the adiabatic temperature rise, which has a decisive influence on the reaction rate, the conversion rate at the exit from the tubular reactor decreases. .

Naopak při zvyšování výkonu a překročení kapacity chlazení roste teplota podél celé cirkulační smyčky, což má za následek zvyšování obsahu vedlejších produktů. Mimoto klesá oteplení chladicí vody a neúměrně vzrůstá její spotřeba.Conversely, as the capacity increases and the cooling capacity is exceeded, the temperature rises along the entire circulation loop, resulting in an increase in the by-products content. In addition, cooling water warming decreases and water consumption increases disproportionately.

Výše uvedené nevýhody odstraňuje způsob provádění Beckmannova přesmyku cyklohexanonoximu v prostředí olea, kdy průtok v reakční smyčce je v rozmezí 60 až 100 % hm. průtoku vypočteného řešením adiabatického trubkového reaktoru při požadované konverzi cyklohexanonoxinu a průtok v dochlazovací smyčce se liší o 30 % hodnoty přůtoku určeného kontrolním výpočtem zařazených výměníků při splnění podmínek, a to jednak odvedení celkového tepla uvolněného reakcí, jednak dosaženi požadovaného oteplení chladicí vody. Způsob se provádí při teplotách 70 až 150 °C, aciditě 54 až 61 % hmot. (obsah I^SO^ a SOj jako H2SO4 v reakční směsi v %) v cirkulačním zařízení s trubkovým reaktorem, jehož podstata spočívá v tom, že je tvořeno reakční a dochlazovací smyčkou, kdy v reakční smyčce jsou za sebou zařazeny směšovač, trubkový reaktor, mezizásohník, cirkulační čerpadlo a výměník tepla a v dochlazovací smyčce jsou za sebou zařazeny mezizásohník, cirkulační čerpadlo a výměník tepla, přičemž společný pro obě smyčky je mezizásohník nebo i čerpadlo nebo i výměník tepla.The above-mentioned disadvantages are eliminated by the method of carrying out the Beckmann cyclohexanone oxime rearrangement in an oleate, wherein the flow in the reaction loop is in the range of 60 to 100 wt. The flow rate calculated by the adiabatic tubular reactor solution at the required cyclohexanone oxine conversion and the flow rate in the after-cooling loop differ by 30% of the flow rate determined by the control calculation of the heat exchangers under conditions. The process is carried out at temperatures of 70 to 150 ° C, acidity of 54 to 61% by weight. (content of I 2 SO 4 and SO 2 as H 2 SO 4 in the reaction mixture in%) in a tubular reactor circulation device, which consists in that it consists of a reaction and a cooling loop, with a mixer in series in the reaction loop, a tubular reactor, an intermediate stack, a circulation pump and a heat exchanger, and an intermediate stack, a circulation pump and a heat exchanger are arranged in succession in the after-cooling loop, the common for both loops being an intermediate stack or even a pump or even a heat exchanger.

Na přiložených obrázcích 1 a 2 je znázorněno řešení podle vynálezu, přičemž:Figures 1 and 2 show a solution according to the invention, wherein:

reakční smyčkareaction loop

II dochlazovací smyčka směšovač trubkový reaktor mezizásohník _4 a, b cirkulační čerpadla a, b výměníky teplaII aftercooling loop mixer tubular reactor intermediate stack 4 a, b circulation pumps a, b heat exchangers

6^ a, b regulační ventily cirkulačních smyček6 ^ a, b circulating loop control valves

A potrubí pro nastřikovaný oximA pipe for injected oxime

B potrubí pro nastřikované oleumB pipe for sprayed oleum

C potrubí pro produkteC pipe for product

D potrubí pro chladicí·voduD cooling water pipes

E potrubí pro cirkulující reakční směsE line for circulating reaction mixture

Technický cyklohexanonoxim s obsahem vody 3,5 až 4,5 % hmot. a cyklohexanonu 0,4 až 0,8 % hmot. se nastřikuje potrubím A do směšovače 3^. Oleum s obsahem volného oxidu sírového 23 až 26 % hmot. se nastřikuje do cirkulací za mezizásohník 3, s výhodou do sání cirkulačního Čerpadla 4 a, b reakční smyčky potrubím B.Technical cyclohexanone oxime with a water content of 3.5 to 4.5% by weight. % and cyclohexanone 0.4 to 0.8 wt. is injected via line A into the mixer 31. Oleum having a free sulfur trioxide content of 23 to 26 wt. is sprayed into the circulation behind the intermediate stack 3, preferably into the suction of the circulation pump 4 a, b of the reaction loop via line B.

Produkt - kyselina laktamsírová - s koncentrací kaprolaktamu 39 až 56 % hmot., aciditou 54 až 61 % hmot. a obsahem volného oxidu sírového 3,0 až 6,0 % hmot. přepadá z mezizásotníku 2 potrubím C. Poměr nástřiku cyklohexanonoximu a olea je regulován dle požadované acidity produkované kyseliny laktamsírové. Při způsobu podlé vynálezu je průtok reakční směsi reakční smyčkou určen požadovaným stupněm konverze cyklohexanonoximu na výstupu z trubkokvého reaktoru 2_, průtok reakční směsi v dochlazovací smyčce je určen požadovaným oteplením chladicí vody. Je vhodné zařadit mezi cirkulační čerpadlo a směšovač v reakční smyčce a/nebo mezi cirkulační čerpadlo a mezizásobník v dochlazovací smyčce regulační orgán, jako je clona s pneumaticky nebo elektricky ovládaným regulačním ventilem 2 a, b.The product - lactamsulphuric acid - with a caprolactam concentration of 39 to 56% by weight, an acidity of 54 to 61% by weight. and a free sulfur trioxide content of 3.0 to 6.0 wt. The ratio of the cyclohexanone oxime-olea feed is controlled according to the desired acidity of the lactamsulphuric acid produced. In the process according to the invention, the flow of the reaction mixture through the reaction loop is determined by the desired degree of conversion of cyclohexanone oxime at the outlet of the tubular reactor 2. The flow of the reaction mixture in the after-cooling loop is determined by the desired warming of the cooling water. It is desirable to include a regulating element, such as an orifice with a pneumatically or electrically controlled control valve 2 a, b, between the circulation pump and the mixer in the reaction loop and / or between the circulation pump and the intermediate tank in the after-cooling loop.

Je vhodné průtok chladicí vody v potrubí D regulovat dle teploty v mezizásobníku 2· V případě použití dvou výměníků tepla 2 a, b je vhodné sériové zapojení výměníků na straně chladicí vody.It is advisable to regulate the flow of cooling water in line D according to the temperature in the storage tank 2.

Výhodou zařízení .podle vynálezu je jeho značná variabilita z hlediska výkonu vlivem možnosti nezávislé regulace průtoků jak v reakční, tak i v dochlazovací smyčce. Při snižování výkonu aparátů je možné plynule snižovat cirkulaci v reakční smyčce, a tím zajistit optimální koncentraci cyklohexanonoximu v kyselině laktamsírové na vstupu do trubkového reaktoru nutno pro dosažení požadované konverze. Snižování cirkulace v reakční smyčce příznivě přispívá k růstu konverze i vlivem prodlužující se doby zdržení reakční směsi v trubkovém reaktoru. Naproti tomu při zvyšování výkonu je zvyšováním cirkulace v dochlazovací smyčce zajišťována optimální kapacita chlazení, což umožňuje udržovat požadované teploty v celém zařízení a potlačit tak tvorbu vedlejších produktů(a tím i ztrát kaprolaktamu) na co nejnižší míru. K tomu přistupuje i dosažení vyššího teplotního spádu na chladicí vodě a tím snížení její spotřeby, dále i možnost využití odvedeného tepla v provoze energetiky.The advantage of the device according to the invention is its great variability in terms of performance due to the possibility of independent flow control in both the reaction and aftercooling loop. By reducing the performance of the apparatus, it is possible to continuously reduce the circulation in the reaction loop, thereby ensuring an optimal concentration of cyclohexanone oxime in the lactamic acid at the inlet of the tubular reactor necessary to achieve the desired conversion. Reducing the circulation in the reaction loop contributes favorably to the conversion growth also due to the prolonged residence time of the reaction mixture in the tubular reactor. On the other hand, by increasing the circulation, the cooling loop ensures optimum cooling capacity by increasing circulation in the after-cooling loop, which allows the desired temperatures to be maintained throughout the plant and thus avoids the formation of by-products (and thus caprolactam losses) to a minimum. This is achieved by achieving a higher temperature gradient on the cooling water and thus reducing its consumption, as well as the possibility of using the dissipated heat in the power plant operation.

PřikladlHe did

Bylo použito zařízení, které obsahovalo pouze reakční smyčku. Směšovač byl konstruován jako hydrocyklon, rozměry trubkového reaktoru býly: délka 1 = 5 m, průměr d = 0,263 m 3 2 a objem V = 0,270 m . Plocha výměníku tepla 150 m . Acidita reakční směsi (dáno poměrným množstvím nastřikovaného olea a cyklohexanonoximu) bylo 59 % hmot. Dosažené technologické parametry jsou uvedeny v tabulce II.A device containing only the reaction loop was used. The mixer was constructed as a hydrocyclone, the dimensions of the tubular reactor were: length 1 = 5 m, diameter d = 0.263 m 3 2 and volume V = 0.270 m. Heat exchanger surface 150 m. The acidity of the reaction mixture (given the relative amounts of oleate and cyclohexanone oxime injected) was 59 wt. The achieved technological parameters are given in Table II.

Příklad2Example2

Zařízení uvedené v příkladu 1 bylo doplněno dochlazovací smyčkou (obr; 1) s výměníkem tepla o ploše 150 m . Acidita reakční směsi byla opět 59 % mot., dosažené technologické parametry jsou uvedeny v tabulce XI.The apparatus shown in Example 1 was supplemented with a cooling loop (Fig. 1) with a 150 m heat exchanger. The acidity of the reaction mixture was again 59% mot., The achieved technological parameters are shown in Table XI.

Příklad3Example3

Na základě matematického modelování byly zjišťovány koncentrační profily cyklohexanonoximu v trubkovém reaktoru uvedeném v příkladu 1 při snižování cirkulace mc v reakční smyčce.Based on mathematical modeling we were collected cyclohexanone oxime concentration profiles in the tube reactor mentioned in Example 1 at reducing circulation c m in the reaction loop.

Konstantní zůstaly parametry:The parameters remained constant:

hm. nástřik cyklohexanonoximu F = 5,3 t/h acidita A = 58 % hmot.hm. cyclohexanone oxime feed F = 5.3 t / h acidity A = 58 wt.

teplota v reakční smyčce za chladičem 5a t = 80 Ctemperature in the reaction loop downstream of the cooler 5a t = 80 ° C

V následující tabulce I jsou uvedeny výsledné hodnoty objemu reaktoru Vr vstupní koncentrace cyklohexanonoximu C , délky reaktoru l.r a reakční doby (ζ. nutné pro dosažení koncentrace oximu v reakční směsi na výstupu z trubkového reaktoruThe following Table I shows the resulting reactor volume values V r of the cyclohexanone oxime C inlet concentration, the reactor length l r, and the reaction time (ζ. Necessary to achieve the oxime concentration in the reaction mixture at the outlet of the tubular reactor).

Cr = Ο,βΐ kg/m3 C r = Ο, βΐ kg / m 3

Dále je zde uvedena teplota na konci trubkového reaktoru tra tepelný spád na trubkovém reaktoru Tt .Further, the temperature at the end of the tubular reactor t r and the thermal gradient on the tubular reactor Tt are given.

Tabulka I rTable I r

t/h kg/m3 m3 mt / h kg / m 3 m 3 m

325 325 300 300 275 275 250 250 225 225 200 200 23,0 23.0 24,9 24.9 27,1 27.1 29,8 29.8 33,1 33.1 37,3 37.3 0,268 0.268 0,224 0.224 0,181 0.181 0,142 0.142 0,108 0,108 0,079 0,079 4,93 4.93 4,11 4,11 3,32 3.32 2,61 2.61 1,98 1.98 1,44 1.44 4,23 4.23 3,81 3.81 3,36 3.36 2,91 2.91 2,45 2.45 2,01 2.01 101,6 101.6 103,3 103.3 105,5 105.5 108,8 108.8 111,1 111.1 115,0 115.0 21,6 21.6 23,3 23.3 25,5 25.5 28,8 28.8 31,1 31.1 35,0 35.0

IIII

JednotkyUnits

Příklad 1Example 1

Příklad 3 hmot., nástřik cyklohexynonoximu t/h hmot. průtok - reakční smyčka t/h hmot. průtok - dochlazovací smyčka t/h teplota kyseliny laktamsírovéExample 3 wt., Cyclohexynonoxime spray w / w wt. flow - reaction loop t / h mass flow - cooling loop t / h lactamsulphuric acid temperature

- mezizásobník °C- intermediate tank ° C

- reakční smyčka (za 5a) °C- reaction loop (at 5a) ° C

- dochlazovací smyčka (za 5b) °C- cooling loop (after 5b) ° C

- na konci trubkového reaktoru °C- at the end of the tubular reactor ° C

- adiabatický vzrůst teploty °C- adiabatic temperature increase ° C

4,74.7

330330

114114

114114

5,35.3

330330

180180

105 teplota chladící vody105 cooling water temperature

- vstup °C- input ° C

- výstup °C- output ° C

- oteplení chladící vody °C koncentrace oximu na konci trubkového reaktoru ztráty kg/m3 % 0,80- warming of cooling water ° C oxime concentration at the end of the tubular reactor loss kg / m 3 % 0.80

0,010.01

1,051.05

Claims (3)

1. Způsob provádění Beckmannova přesmyku cyklohexanonoximu v prostředí olea při teplotách 70 až 150 °C, aciditě 54 až 61 % hmot. vyznačený tím, že průtok v reakční smyčce je v rozmezí 60 až 100 % hmot. průtoku vypočteného řešením adiabatického trubkového reaktoru při požadované konverzi cyklohexanonoximu a že průtok v dochlazovací smyčce se liší nějvýše o 30 4 hodnoty průtoku určeného kontrolním výpočtem zařazených výměníků při splnění podmínek, a to jednak odvedení celkového tepla uvolněného reakcí, jednak dosažení požadovaného oteplení chladící vody.Process for carrying out a Beckmann cyclohexanone oxime rearrangement in an oleate at 70 to 150 ° C, an acidity of 54 to 61% by weight. characterized in that the flow rate in the reaction loop is in the range of 60 to 100 wt. The flow rate calculated by the adiabatic tubular reactor solution at the desired cyclohexanone oxime conversion and that the flow rate in the after-cooling loop differs by no more than 30% of the flow rate determined by the control calculation of the heat exchangers under conditions. 2. Zařízení k provádění způsobu podle bodu 1 vyznačené tím, že je tvořeno reakční a dochlazovací smyčkou, přičemž v reakční smyčce jsou za sebou zařazeny směšovač, trubkový reaktor, mezizásobník, cirkulační čepadlo a výměník tepla a v dochlazovací smyčce jsou za sebou zařazeny mezizásobník, cirkulační čerpadlo a výměník tepla, přičemž společný pro obě smyčky je mezizásobník nebo i cirkulační čerpadlo nebo i výměník tepla.2. Apparatus for carrying out the method according to claim 1, characterized in that it comprises a reaction and a quench loop, wherein the mixer, the tubular reactor, the intermediate storage tank, the circulation pump and the heat exchanger are arranged in the reaction loop and a circulation pump and a heat exchanger, the common for both loops being an intermediate storage tank or even a circulation pump or even a heat exchanger. 3. Zařízení poble bodu 2 vyznačené tím, že mezi cirkulační čerpadlo a směšovač v reakční smyčce a/nebo cirkulační čerpadlo a mezizásobník v dochlazovací smyčce je zařazen regulační orgán, s výhodou clona s pneumaticky nebo elektricky ovládaným regulačním ventilem.3. Apparatus according to claim 2, characterized in that a regulating member, preferably an orifice with a pneumatically or electrically controlled regulating valve, is arranged between the circulation pump and the mixer in the reaction loop and / or the circulation pump and the intermediate storage tank in the after-cooling loop. 2 výkresy2 drawings
CS861592A 1986-12-23 1986-12-23 A method of performing a Beckmann cyclohexanone oxime rearrangement and a method for performing the same CS257204B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CS861592A CS257204B1 (en) 1986-12-23 1986-12-23 A method of performing a Beckmann cyclohexanone oxime rearrangement and a method for performing the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CS861592A CS257204B1 (en) 1986-12-23 1986-12-23 A method of performing a Beckmann cyclohexanone oxime rearrangement and a method for performing the same

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CS159286A1 CS159286A1 (en) 1987-09-17
CS257204B1 true CS257204B1 (en) 1988-04-15

Family

ID=5350689

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CS861592A CS257204B1 (en) 1986-12-23 1986-12-23 A method of performing a Beckmann cyclohexanone oxime rearrangement and a method for performing the same

Country Status (1)

Country Link
CS (1) CS257204B1 (en)

Also Published As

Publication number Publication date
CS159286A1 (en) 1987-09-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US3549695A (en) Method for downflow leaching
US20150320088A1 (en) Apparatus and method for temperature controlled processes
AU2008253247B2 (en) System for pasteurizing animal food
US20110054169A1 (en) Process for Producing High-Quality Melamine from Urea
US3305320A (en) Purification of aluminum nitrate by alternate melting and crystallization
CS257204B1 (en) A method of performing a Beckmann cyclohexanone oxime rearrangement and a method for performing the same
US2856074A (en) Means for heating sea water
CN101023065A (en) High pressure method for producing pure melamine in a vertical synthesis reactor
CN106823719B (en) An integrated autothermal decomposition system and method for laughing gas
US3392539A (en) Fractional crystallization
CN101096010A (en) Spray-intensified hydrate continuous preparation method and device
KR101879397B1 (en) Hydrate reator and water treatment system having the same
US3389962A (en) Method for conversion of anhydrous ammonia to aqueous ammonia and apparatus therefor
US672454A (en) Pasteurizing-machine.
DE60222630T3 (en) REACTOR AND COOLER SYSTEM FOR EXOTHERMAL REACTIONS
RU120541U1 (en) PASTERIZATION INSTALLATION
RU2383523C2 (en) Device for multistage cyclohexane oxidation
CN106902623B (en) A heat treatment system and method for laughing gas
US3950410A (en) Oxidation process
CN115007100B (en) Sodium hypophosphite continuous reaction synthesis system
DE913533C (en) Device for heat exchange
AT254142B (en) Device for carrying out exothermic catalytic high-pressure syntheses of gases, such as. B. the ammonia or methanol synthesis
CN220670254U (en) Cooling water circulation system
US1811091A (en) Apparatus for the production of salts from brines and solutions
DE2648011C2 (en) Method and device for the catalytic oxidation of sulfur dioxide to sulfur trioxide