CS263577B1 - Spusob zvýšenia selektivity oxidácie cyklohexánu na cyklohexanol a cyklohexanon - Google Patents

Abstract

Učelom riešenia Je zvýšenie užitočnej konverzie .procesu oxidácie cyklohexánu v kvapalnej fáze na zmes obsahujúcu cyklohexanol a cyklohexanon. Uvedeného účelu sa dosiahne tým, že vplyvom vhodného rozdelenia dávkovaného oxidačného katalyzátora před oxidačný reaktor a na výhodné miesto v oxidačmom reaktore, důjde k jeho zlepšenej dispergácii do kvapalnej fázy, čo priaznivo ovplyvní proces oxidácie cyklohexánu na žiadané produkty, tj. cyklohexanon a cyklohexanol.

Description

Vynález rieši spůsob zvýšenia selektivity oxidácie cyklohexanu na cyklohexanol a cyklohexanon v kvapalnej fáze plynom obsahujúcim kyslík.

Reakcia oxidácie cyklohexánu patří medzi reakcie, kde často prebiehajú následné reakcie. V záujme udržania vysokej selektivity reakcie sa pracuje takmer s úplnou konverziou kyslíka a nízkou konverziou cyklohexánu. Snaha posunúť režim do kinetickej oblasti vedie k záměrnému zmenšovaniu reakčnej rýchlosti a to preferuje reaktory s velkou zádržou kvapaliny. Z hladiska výkonu aj selektivity je účelné voliť kaskádu reaktorov s prebublávanou vrstvou kvapaliny s výhodou komorový reaktor s vhodnou variantou dispergácie plynu v kvapaline, ktorá zaisti velký měrný medzifázový povrch.

Napriek tomu, že uvedené požiadavky sú v procese oxidácie cyklohexánu v priemyslovom meradle splněné vo vhodnej miere dochádza ku vzniku značného množstva vedlajších a/alebo následných produktov. Sú to organické mono a dikarboxylové kyseliny, hydroxykyseliny, aldehydy, ketony, alkoholy, estery, cyklické a lineárně uhlovodíky. Tieto vedú cestou esterifikačných, éterifikačných, kondenzačných, polyesterifikačných, polyéterifikačných, polykondenzačných a polymerizačných reakcií ku vzniku dalších organických zlúčenín, ktoré spolu s uvedenými tvoria nežiadúci odpad z výroby cyklohexanonu. Uvedenými reakciami z časti vznikajú aj vysokomolekulárne zlúčeniny, ktoré sú příčinou zanášania stien reaktora a následných reakčnoseparačných zariadení najma v miestach nedostatočne miešaných.

S cielom dosiahnutia požadovanej konverzie a/alebo· selektivity boli vyvinuté různé spůsoby oxidácie cyklohexánu. Známy je postup, kde cyklohexan a plyn obsahujúci kyslík sa pridávajú do každej komory v konštantnom objemovom pomere, pričom přidávané množstvo cyklohexánu je úměrné uvofnenému teplu (SU 503 843).

CS — AO č. 256 583 chrání postup, pri ktorom sa cez kvapalinu prebubláva plyn obsahujúci kyslík v množstve 0,89 až 1,5 kmólu za hodinu na 1 m³ prebublávanej kvapaliny.

Tiež je známy postup, pri ktorom je obmedzená koncentrácia kyslíka v odplynoch na maximálně 2% obj. (BE 827 835] a postup s dodržlavaním účinnej výšky stlpca prebublávanej kvapaliny na hodnotě v rozsahu od 1 do 2 metrov (PL 241914].

Koncentračnú a teplotovú homogenitu zabezpečujúcu vysoká selektivitu reakcie splňa 4 až 8 komorový reaktor (PL 64 449] tvořený horizontálně uloženým cylindrickým plášťom, přepadovými přepážkami a přepážkami zamedzujúcimi kontakt medzi párnymi zložkami jednotlivých komůr, ktoré můžu byť opatřené přídavnou přepážkou na účinnejšie zamedzenie spatného toku medzi komorami (PL 94 062], ktorej vzdialenosť od plášťa je 1 až 400 mm (PL 134 291J.

Zlepšenie dispergácie plynu v prebublávanej kvapaline rieši spůsob charakterizovaný priemernou lineárnou rýchlosťou výtoku oxidačného plynu otvormi presne matematicky definovanými vo vzťahu polohy otvoru na barbotážnom zariadení (PL 241111J připadne použitím rozdefovača plynu s nerovnoměrně rozmiestnenými otvormi vo vodorovnom priereze reaktora v smere kolmom na směr prúdenia reakčnej zmesi. Taktiež je známe riešenie zabezpečujúce vysoký stupeň využitia kyslíka pomocou výhodné rozmiestnených rozdělovačích přepážek rozdielnou vzdialenosťou a rozdielným priemerom otvorov od .vertikálnej osi barbotážneho zariadenia (PL 136 028].

V priebehu experimentov sa ukázalo, že pre proces oxidácie cyklohexánu na cyklohexanol a cyklohexanon vo viacstupftových reaktoroch je velmi důležitá účinná dispergácia oxidačného katalyzátora do cyklohexánu prebublávaného plymom obsahujúcim kyslík. Uvedené postupy a spůsoby zvačša nevenujú tejto problematike pozornost', resp. len rámcovo. Přívod katalyzátora je najčastejšie riešený pod hladinu cyklohexánu v jednotlivých stupňoch oxidačného reaktora a to vhodnou trubkou, pričom do prvého stupňa sa zvačša dávkuje podstatná časť katalyzátora, pretože sa jedná o Startovací stupeň.

Ďalšie zvýšenie komcentračnej homogenity dispergovaného oxidačného katalyzátora v kvapalnej fáze jednotlivých stupňov oxidačného reaktora umožňuje právě postup podlá uvedenej přihlášky vynálezu.

Podstatou tohto vynálezu je spůsob zvýšenia selektivity oxidácie cyklohexánu a cyklohexanón v kvapalnej fáze plynom obsahujúcim kyslík v přítomnosti katalyzátora, vo viacstupňovom reaktore barbotážneho typu. Je charakterizovaný tým, že viac ako· 30 % hmot. z množstva katalyzátora potřebného na oxidáciu cyklohexánu sa nastrekuje na začiatok reakčného systému vo vstupnom cyklohexáne, v mieste před minimálně jedným miestnym odporom na vstupe do reaktora, čo umožní čiastočnú homogenizáciu katalyzátora s cyklohexánom sú před vstupom do reaktora. Dávkovanie sa uskutočňuje cez systém dvoch až šesť rozdělovačích elementov, ktoré můžu byť orientované v potrubí v smere alebo proti směru prúdenia cyklohexánu.

Ostávajúca časť z celkového dávkovaného množstva katalyzátora sa nastrekuje do aspoň jednej komory oxidačného reaktora medzi prepadovú a hydraulickú přepážku přechodu kvapaliny z komory do komory, najvýhodnejšie od n-3-tej komory oxidačného reaktora v smere prúdenia cyklohexánu, kde n je počet komór v oxidačnom reaktore.

Výhodou navrhovaného riešenia je zlepšeme koncentračnej homogenity oxidačného katalyzátora v kvapalnej fáze, čo spósobuje zvýšenie selektivity premeny cyklohexánu na cyklohexanol a cyklohexanón, s priaznivými dosledkami na mernú spotřebu surovin a zníženie tvorby živičnatých zlúčenín. Bližšie sú výhody ilustrované na príkladoch.

Příklad 1

Do šesťkomorového· reaktora sa vedie 294,2 t/h cirkulačného cyktohexánu s obsahom 0,383 t/h cyklohexanolu, 0,206 t/h cyklohexanonu a 0,294 t/h vody. Zvyšok tvoří cyklohexán. Reaktorom přetékaná kvapalina sa iprebubláva vzduchom v. množstvo 22,8 t/h. Pod hladinu každé] komory je potrubím přivedený oxidačný katalyzátor s obsahom 1,1 % hmot. kobaltu, pričom rozdelenie katalyzátora do komór je následovně: do prvej komory 54'% hmot. a do ostatných komor po 9,2 % hmot. z množ6 štva, ktoré zodpovedá koncentrácii 2,2 ppm v dávkovanom cyklohexáne. Na výstupe z reaktora sa získá cyklohexanón a cyklohexanol v množstve, ktoré zodpovedá selektivitě procesu oxidácie v rozsahu 82,8 až 83,4 %.

Příklad 2

Z technologických podmienok. uvedených v příklade 1 sa oxidačný katalyzátor v rovnakom množstve a tiež v rovnákej koncentrácii dávkuje před oxidačný reaktor sysťémom troch perforovaných trúbiék v množstve 55 % hmot. a do prechodov. medzi přepadová a hydraulická přepážku medzi trefou a štvrtou, štvrtou a piatou a piatou a siestou komorou sa analogickým potrubím ako v příklade 1 dávkuje po 15 % hmot.

Pri tomto sposobe dávkovanie oxidačného katalyzátora do oxidačného reaktora sa na jeho výstupe zlepší selektivita premeny cyklohexánu na cyklohexanol a cyklohexanon v porovnaní s príkladom 1 o '0,2 až 0,5 %.

Claims (2)

1. PREDMET

   Sposob zvýšenia selektivity oxidácie cyklohexánu na cyklohexanol a cyklohexanon v kvapalnej fáze plynom obsahujúcim kyslík, v přítomnosti katalyzátora, vo viacstupňovom reaktore barbotážneho typu vyznačujúci sa tým, že viac ako 30 % hmot. z množstva katalyzátora potřebného na oxidáciu cyklohexánu sa nastrekuje na začiatok reakčného systému vo vstupnom cyklohexáne v mieste před minimálně jedným miestnym odporom ina vstupe do reaktora, cez systém dvoch až šest, s výhodou troch rozdefovaVYNALEZU cích elementov, uložených do prívodného potrubia v smere prúdenia alebo proti směru prúdenia cyklohexánu do reaktora, pričom ostávajúca časť z celkového dávkovaného množstva katalyzátora sa nastrekuje do aspoň jedného přechodu medzi přepadová a hydraulická přepážku přechodu kvapaliny z komory do komory reaktora, s výhodou od n-3-tej komory oxidačného reaktora v smere prúdenia cyklohexánu, kde n je počet komór v oxidačnom reaktore.