CS263587B1

CS263587B1 - Apparatus for obtaining a mixture of cyclohexanol and cyclohexanone

Info

Publication number: CS263587B1
Application number: CS879100A
Authority: CS
Inventors: Oldrich Ing Csc Mikula; Karol Ing Hlinstak; Ivan Rndr Ing Csc Kopernicky; Milan Ing Csc Lichvar; Stanislav Ing Csc Juhas; Vincent Ing Olejnik; Mikulas Ing Zedenyi; Julius Ing Csc Sabados; Tibor Ing Miskovic; Peter Ing Dzamba; Ludovit Ing Chocholacek; Stanislav Ing Barta; Frantisek Ing Ambroz; Ing Molnaregabriel; Jan Ing Kolesar; Emanuel Zaremba; Jan Ing Jesensky; Jozef Ing Futrikanic; Milan Ing Csc Hronec; Pavol Ing Kovac
Original assignee: Mikula Oldrich; Hlinstak Karel; Kopernicky Ivan R; Lichvar Milan; Juhas Stanislav; Olejnik Vincent; Zedenyi Mikulas; Sabados Julius; Tibor Ing Miskovic; Peter Ing Dzamba; Chocholacek Ludovit; Barta Stanislav; Ambroz Frantisek; Ing Molnaregabriel; Kolesar Jan; Emanuel Zaremba; Jesensky Jan; Futrikanic Jozef; Hronec Milan; Pavol Ing Kovac
Priority date: 1987-12-12
Filing date: 1987-12-12
Publication date: 1989-04-14
Also published as: CS910087A1

Abstract

Očelom je riešenie oxidačného reaktora na získavanie zmesi cyklohexanolu a cyktohexanonu so zvýšenou selektivitou. Uvedeného účelu sa dosiahne zlepšenými hydrodynamickými podmienkami v oxidačnom reaktore vplyvom výhodné umiestnených usměrňovačích prepážok pozdlž dispergátorov plynu do cyklohexánu.The aim is to provide an oxidation reactor for obtaining a mixture of cyclohexanol and cyclohexanone with increased selectivity. The stated purpose is achieved by improved hydrodynamic conditions in the oxidation reactor due to advantageously placed baffles along the gas dispersers into cyclohexane.

Description

' Predmetom vynálezu je zariadenie na získáváme zmesi cyklohexanolu a cyklohexanonu posobením plynov s obsahom kyslíka, na cyklohexán v kvapalnej fáze.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention relates to an apparatus for obtaining mixtures of cyclohexanol and cyclohexanone by converting oxygen-containing gases to cyclohexane in the liquid phase.

Oxidácia cyklohexánu sa najčastejšie uskutočňuje vzduchom, pri teplotách 140 až 170 °C a tlaku 0,8 až 1,2 MPa, za katalytického účinku kovových katalyzátorov, najmá kobaltu, chrómu, niklu a železa.The oxidation of cyclohexane is most often carried out by air, at temperatures of 140 to 170 ° C and a pressure of 0.8 to 1.2 MPa, under the catalytic action of metal catalysts, in particular cobalt, chromium, nickel and iron.

Proces je charakterizovaný tiež tým, že okrem žiadaných produktov, ktorými sú cyklohexanol a cyklohexanón, vzniká aj značné množstvo vedfajších produktov. Sú to najma mono- a dikarboxylové kyseliny C4 až Ce, hydroxykyseliny, aldehydické a ketonické zlúčeniny Ci až C6, alkoholy, estery příslušných kyselin, kondenzačně produkty cyklohexanonu, uhlovodíky a iné organické zlúčeniny.The process is also characterized in that besides the desired products, which are cyclohexanol and cyclohexanone, a considerable amount of by-products is also produced. These are in particular mono- and dicarboxylic acids C4 to C6, hydroxy acids, aldehyde and ketonic compounds C1 to C6, alcohols, esters of the respective acids, condensation products of cyclohexanone, hydrocarbons and other organic compounds.

Pri dosiahnutí kritickej koncentrácie niektorých nežiadúcich zlúčenín, najma kyseliny hydroxykaprónovej a adipovej, prebiehajú polyesterifikačné, polykondenzačné, polymerizačné a polyéterifikačné reakcie, pričom vznikajú vysokomolekulárne živičnaté zlúčeniny, ktoré sú v reakčnej zmesi nerozpustné. Tieto sú příčinou zanášania nedostatečné intenzívně miešaných zón a úzkých profilov zariadení uzla oxidácie, najmá však oxidačného reaktora.Polyesterification, polycondensation, polymerization and polyetherification reactions are achieved when critical concentrations of some undesirable compounds, especially hydroxycaproic acid and adipic acid, are achieved, resulting in high molecular weight bitumen compounds that are insoluble in the reaction mixture. These are the cause of the clogging of the insufficiently intensively mixed zones and the narrow profiles of the oxidation node equipment, but in particular of the oxidation reactor.

Selektivita tejto reakcie je ovplyvňovaná najmá reakčnou teplotou, reakčným časom, koncentráciou, druhom a spósobom dávkovania katalyzátora, pomerom dávkovaných množstiev čerstvého a recyklovaného cyklohexánu a kyslíka, sposobom dávkovania vzduchu a cyklohexánu do reaktora a dalším.The selectivity of this reaction is influenced in particular by the reaction temperature, reaction time, concentration, type and mode of catalyst feed, the ratio of metered amounts of fresh and recycled cyclohexane and oxygen, the manner of feed air and cyclohexane to the reactor, and others.

S cielom dosiahnút čo najvyšších hodnot selektivity boli vyvinuté rózne spósoby oxidácie cyklohexánu.In order to achieve the highest selectivity values, various processes for the oxidation of cyclohexane have been developed.

Publikovaný je viaestupňový proces oxidácie, pri ktorom sa zvýšenie selektivity dosiahne dávkováním určitého množstva cyklohexánu do každého reakčného stupňa. Cyklohexán a plyn s obsahom kyslíka sa pridávajú do každého stupňa v konštantnom objemovom pomere, pričom přidávané množstvo cyklohexánu je úměrné uvolněnému teplu (ZSSR pat. č. 503 843).A multi-stage oxidation process is disclosed in which an increase in selectivity is achieved by feeding a certain amount of cyclohexane to each reaction stage. Cyclohexane and oxygen-containing gas are added to each stage in a constant volume ratio, the amount of cyclohexane added being proportional to the heat released (USSR Pat. No. 503,843).

Analogický je postup, ktorý je chráněný ZSSR patentom č. 675 759, v ktorom sa zmes cyklohexanolu a cyklohexanonu získává ták, že 5 až 20 % z množstva cyklohexánu dávkovaného do prvého stupňa sa nastrekuje do druhého a tretieho stupňa reaktora, pričom teplota v každom stupni je konstantně, alebo má v smere prúdenia reakčnej zmesi klesajúcu tendencím Využitím tohto postupu sa dosiahne zníženie tvorby organických mono- a dikarboxylových kyselin, a tým aj celkového množstva vedtajších produktov.Analogous to the procedure which is protected by the USSR patent no. No. 675,759, in which a mixture of cyclohexanol and cyclohexanone is obtained such that 5 to 20% of the amount of cyclohexane fed to the first stage is fed to the second and third stages of the reactor, the temperature in each stage being constant or decreasing in the flow direction tendency By using this process, the formation of organic mono- and dicarboxylic acids and thus the total amount of by-products is reduced.

Známy je tiež postup oxidácie cyklohexánu, ktorý sa vyznačuje tým, že do každého reakčného stupňa sa privádza plyn s obsahom kyslíka v takom množstve, aby kyslík úplné zreagoval, alebo odchádzal v koncentrácii najviac 2 % objemových (belgický patent č. 827 835).A process for the oxidation of cyclohexane is also known, characterized in that an oxygen-containing gas is introduced into each reaction stage in such a quantity as to completely react the oxygen or to leave it at a concentration of not more than 2% by volume (Belgian Patent No. 827,835).

Zvýšenie selektivity oxidácie cyklohexánu je tiež možno dosiahnút zv&čšením objemu reaktora alebo znížením zaťaženia při nezmenenom objeme, alebo tiež účinnej výšky reakčnej zmesi (polský patent č. 241914). Priebeh oxidácie cyklohexánu ovplyvňuje významným spósobom tiež konštrukcia reaktora.An increase in the selectivity of cyclohexane oxidation can also be achieved by increasing the reactor volume or by reducing the load at an unchanged volume, or also by the effective height of the reaction mixture (Polish Patent No. 241914). The course of the oxidation of cyclohexane is also influenced by the design of the reactor.

Pre dosiahnutie žiadanej selektivity procesu boli navrhnuté rózne typy vertikálnych, resp. horizontálnych reaktorov, s róznou konštrukciou vnútra reaktora ako aj dispergátorov plynu do cyklohexánu. Všetko úsilie smeruje k zabezpečeniu teplotnej a koncentračnej homogenity reakčnej zmesi a tým aj vysokej selektivity.In order to achieve the desired process selectivity, various types of vertical and vertical types have been proposed. horizontal reactors, with a different design of the reactor interior as well as gas dispersants into cyclohexane. All efforts are made to ensure the temperature and concentration homogeneity of the reaction mixture and hence high selectivity.

Sú to najma reaktory charakterizované v pofskom pat. č. 64 449 a č. 241111.They are mainly reactors characterized in the Pofi pat. no. 64 449 and no. 241,111th

Vysoký stupeň využitia kyslíka z oxidačného plynu a ďalšieho zlepšenia selektivity procesu oxidácie cyklohexánu možno dosiahnúť v reaktore podlá polského patentu č. 136 028, kde sa intenzívneho miešania reakčnej zmesi dosahuje systémom výhodné rozmiestnaných rozdělovačích prepážok a podlá polohy prepážok na ramene rozdělovače vzduchu, tiež rozdielnou vzdialenosfou a rozdielným priemerom otvorov od vertikálnej osi dispergačného ramena.A high degree of oxygen utilization from the oxidizing gas and further improving the selectivity of the cyclohexane oxidation process can be achieved in the reactor according to Polish patent no. 136,028, wherein intensive mixing of the reaction mixture is achieved by a system of advantageously spaced baffles and according to the position of the baffles on the air distributor arm, also with different distances and different hole diameters from the vertical axis of the dispersing arm.

S cielom zabránit spatnému miešaniu reakčnej zmesi a prieniku plynnej fázy z komory do predchádzajúcej komory, je podta polského pat. č. 94 062 navrhnutá tá přídavná přepážka, ktorá je upevněná na přepadová přepážku, pričom modifikácia vyššie uvedeného reaktora má upravenú přídavná přepážku tak, aby vzdialenosť medzi přídavnou přepážkou a> stěnou plášťa reaktora bola 1 až 400 mm, s výhodou 10 až 100 mm. (PoTský patent č. 134 291.)In order to prevent poor mixing of the reaction mixture and the passage of the gaseous phase from the chamber to the previous chamber, it is claimed in the Polish patent. no. 94 062, an additional baffle is provided which is fixed to the baffle baffle, wherein the modification of the above reactor has a modified baffle wall such that the distance between the baffle baffle and the reactor jacket wall is 1 to 400 mm, preferably 10 to 100 mm. (Polish Patent No. 134,291)

Dlhodobým chodom oxidačného reaktora o výkone 10 t/h cyklohexanonu, v ktorom sa niektoré z uvedených poznatkoví uplatnili, nedošlo k výraznejšiemu zníženiu tvorby živičnatých zlúčenín.The long-term operation of the 10 t / h cyclohexanone oxidation reactor, in which some of the above knowledge was applied, did not significantly reduce the formation of bituminous compounds.

Modelovými skúškami v laboratórnych podmienkach boli za rovnakých podmienok porovnávané hydrodynamické účinky niektorých známých úprav oxidačného reaktora. V priebehu experimentovania bolo zistené, že podstatné účinnějším spósobom, ako už bolo uvedené, je možné riešiť hydrodynamické poměry v jednotlivých komorách, a to- vhodné umiestnenými pozdížnymi přepážkami, ktoré sú aj z konštrukčného hladiska riešené požadovaným spósobom.The hydrodynamic effects of some known oxidation reactor modifications were compared under the same conditions by model tests under laboratory conditions. During the experimentation, it has been found that in a substantially more efficient manner, as mentioned above, it is possible to solve the hydrodynamic conditions in the individual chambers by suitably positioned longitudinal baffles, which are also solved in the desired manner from the structural point of view.

Predmetom tohto vynálezu je oxidačný reaktor pre získáváme zmesi cyklohexanolu a cyklohexanonu pósobením plynov s obsahom kyslíka na cyklohexán v kvapalnej fáze, ktorý je zložený z horizontálně umiestneného cylindrického plášťa, vo vnútri rozděleného na sériu komór dvojicamiIt is an object of the present invention to provide an oxidation reactor for obtaining mixtures of cyclohexanol and cyclohexanone by reacting oxygen-containing gases to cyclohexane in a liquid phase consisting of a horizontally positioned cylindrical shell divided into a series of chambers by pairs

263387 prepážok, s horizontálně orientovanými dispergátormi plynu do kvapaliny, pričom pozdlž dispergátorov plynu sú aspoň v jednej komoře umiestnené usmerňovacie přepážky. Dížka usměrňovačích prepážok je 50 až 100 % dlžky komory, s výhodou 100 %, pričom můžu byť rovné alebo v spodnej časti zahnuté smerom k středu dispergátorov. Pre zakrivenie platí, že koniec zakrivenej plochy siaha maximálně do polovice vzájomnej osovej vzdialenosti krajného a sousedného ramena dispergátora a minimálně na začiatok jeho krajného ramena, pričom poměr vzdialenosti dolnej hrany zakrivenej usmerňovacej přepážky oid okraja dispergátora ku jej vzdialenosti od plášťa reaktora je 0,1 až 2, s výhodou 1. Výška usmerňovacej přepážky je najvýhodnejšie 30 až 80 % výšky prepadovej přepážky, pričom jej maximálně výška je danná výškou prepadovej přepážky.263387 partitions, with horizontally oriented gas dispersants into the liquid, wherein along the gas dispersers there are rectifying baffles located in at least one chamber. The length of the baffles is 50 to 100% of the length of the chamber, preferably 100%, and may be straight or bent toward the center of the dispersants. For curvature, the end of the curved surface extends up to a maximum of half the mutual axial distance of the extreme and adjacent disperser arms and at least the beginning of its extreme arm, the ratio of the lower edge of the curved baffle oid edge of disperser to its distance from the reactor jacket is 0.1 to 2, preferably 1. The height of the baffle is most preferably 30 to 80% of the height of the overflow bar, its maximum height being given by the height of the overflow bar.

Horizontálna vzdialenosť usměrňovačích prepážok od okraja dispergátora je v rozsáhu 0,5 d až 5 d, s výhodou 1,5 d, kde d je priemer ramena dispergátora.The horizontal distance of the baffles from the edge of the dispersant is in the range of 0.5 d to 5 d, preferably 1.5 d, where d is the diameter of the disperser arm.

Výhodou takto konštruovanej vestavby oxidačného reaktora je odstránenie menej intenzívně miešaných miest, zvýšením ejekčného efektu v priestore komory, čím sa dosiahne zníženie zanášania komor oxidačného reaktora a tým predlženie fondu pracovnej doby, ako aj k zlepšenie selektivity procesu oxidácie cyklohexánu.The advantage of this built-in installation of the oxidation reactor is the elimination of less intensively stirred places, increasing the ejection effect in the chamber space, thereby reducing the fouling of the oxidation reactor chambers and thereby prolonging the working time pool and improving the selectivity of the cyclohexane oxidation process.

'Princip vynálezu je uvedený v příklade na obrázku ako priečny rez reaktora.The principle of the invention is shown in the example in the figure as a cross-section of the reactor.

Najdoležitejšie časti reaktora, ktoré úzko súvisia s predmetom tejto přihlášky vynálezu sú cylindrický plášť 5, ktorý je rozdělený na niekolko samostatných komůr přepadovými přepážkami 2. Vzduch sa vedie do pozdlžneho dispergátora 1, ktorý je tvořený vhodné voleným počtom ramien pozdlžného dispergátora 4. Pozdížne usmerňovacie přepážky 3 sú na obrázku znázorněné výraznejšie.The most important parts of the reactor which are closely related to the subject-matter of the present invention are a cylindrical shell 5 which is divided into several separate chambers by the overflow baffles 2. The air is directed to the longitudinal disperser 1 which is formed by a suitable number of arms of the longitudinal disperser 4. 3 are more clearly shown in the figure.

Claims

Apparatus for obtaining a mixture of cyclohexanone and cyclohexanone by the action of oxygen-containing gases on a cyclohexane in a liquid phase, consisting of a horizontally positioned cylindrical shell, internally divided into a series of chambers by pairs of baffles, with horizontally oriented gas dispersers into the liquid; along the gas dispersants (1), at least one chamber is provided with baffle baffles (3) having a length of 50 to 100% of the chamber length, preferably 100%, which are straight or curved towards the center of the dispersers, the end of the curved surface extending

SUMMARY OF THE INVENTION Half of the relative distance between the extreme and adjacent disperser arms (4), at least at the beginning of its extreme arm and the ratio of the lower edge of the curved baffle from the disperser edge to its distance from the reactor jacket is 0.1 to 2 preferably 1; the height of the baffle is determined by the height of the baffle (2), preferably 30 to 80% of its height, and the horizontal distance of the baffle to the edge of the dispersant is in the range of 0.5 d to 5 d, preferably 1.5 d, where d is diameter dispersing arms.