EA 025632B1 20170130

	Патентная документация ЕАПВ
Запрос:	ea000025632b*\id
Результат:	ID\|Номер и дата охранного документа

больше ...

Термины запроса в документе

Реферат

[RU]

1. Непрерывный способ получения смеси, содержащей циклогексанон и циклогексанол, который включает: a) окисление циклогексана в секции окисления без катализатора, содержащего переходный металл, в присутствии кислородсодержащего газа с образованием окисленной реакционной смеси; b) охлаждение окисленной реакционной смеси в секции охлаждения; c) разложение окисленной реакционной смеси в секции разложения при температуре ниже 130°С в присутствии катализатора, содержащего переходный металл, и водного каустического раствора с образованием разложенной реакционной смеси; d) извлечение циклогексана в секции извлечения из разложенной реакционной смеси, при этом получают смесь, содержащую циклогексанон и циклогексанол; отличающийся тем, что стадия b) включает: i) испарение циклогексана в одной или нескольких ректификационных колоннах, работающих при более низком давлении, чем давление в секции окисления, без подведенного извне тепла, и возвращение части испарившегося таким образом циклогексана в секцию окисления; ii) охлаждение реакционной смеси в одном или нескольких непрямых теплообменниках.

2. Способ по п.1, в котором на стадии b) i) часть циклогексана, возвращаемая в секцию окисления, содержит не более 2 мас.% соединений, отличных от циклогексана.

3. Способ по п.1 или 2, в котором часть циклогексана, возвращаемая в секцию окисления, составляет от 10 до 40 мас.% циклогексана, присутствующего в окисленной реакционной смеси.

4. Способ по любому из пп.1-3, в котором секция окисления работает при давлении от 0,8 до 1,5 МПа.

5. Способ по любому из пп.1-4, в котором одна или несколько ректификационных колонн на стадии (i) работают при давлении от 0 до 0,6 МПа.

6. Способ по п.5, в котором одна или несколько ректификационных колонн на стадии (i) работают при давлении от 0,03 до 0,20 МПа.

7. Способ по п.5 или 6, в котором одна или несколько ректификационных колонн на стадии (i) работают при давлении от 0,05 до 0,15 МПа.

8. Способ по любому из пп.1-7, в котором по меньшей мере одна ректификационная колонна на стадии (i) имеет по меньшей мере 2 теоретические тарелки.

9. Способ по любому из пп.1-8, в котором часть разложенной реакционной смеси, покидающей секцию разложения, рециркулируют в непрямой теплообменник (теплообменники) в секцию охлаждения (ii).

10. Способ по любому из пп.1-9, в котором часть циклогексана, возвращаемую в секцию окисления, перед возвращением в секцию окисления пропускают сначала через теплообменник, снабжаемый отходящим газом из секции окисления.

11. Способ по любому из пп.1-10, в котором окисленная реакционная смесь используется для нагревания разложенной реакционной смеси с помощью внутрипроцессного теплообменника.

12. Устройство, подходящее для осуществления способа по любому из пп.1-10, причем указанное устройство содержит: a) секцию окисления; b) секцию охлаждения; c) секцию разложения; d) секцию извлечения циклогексана; которое отличается тем, что секция охлаждения содержит: i) одну или несколько ректификационных колонн, работающих без подведенного извне тепла, при этом одна или несколько ректификационных колонн выполнены с возможностью работы при более низком давлении, чем давление, используемое на стадии окисления, и с возможностью возвращения части испарившегося в ректификационных колоннах циклогексана в секцию окисления; ii) один или несколько непрямых теплообменников.

13. Устройство по п.12, в котором секция разложения дополнительно содержит рециркуляционный контур, выполненный с возможностью рециркуляции разложенной реакционной смеси, покидающей секцию разложения, обратно в непрямые теплообменники в секции охлаждения.

14. Устройство по п.12 или 13, в котором секция охлаждения содержит по меньшей мере одну ректификационную колонну, работающую без подведенного извне тепла и имеющую по меньшей мере две теоретические тарелки, за которой следует один или несколько непрямых теплообменников.

15. Устройство по любому из пп.11-14, в котором секция извлечения циклогексана содержит последовательность ректификационных колонн, которые объединены таким образом, что головной поток из первой ректификационной колонны используется в качестве источника тепла второй ректификационной колонны.

Полный текст патента

(57) Реферат / Формула:

4. Способ по любому из пп.1-3, в котором секция окисления работает при давлении от 0,8 до 1,5 МПа.

Евразийское 025632 (13) B1
патентное
ведомство
(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ЕВРАЗИЙСКОМУ ПАТЕНТУ
(45) Дата публикации и выдачи патента 2017.01.30
(21) Номер заявки 201400658
(22) Дата подачи заявки
2012.12.03
(51) Int. Cl. C07C29/132 (2006.01) C07C 45/33 (2006.01) C07C 45/53 (2006.01)
C07C 31/135 (2006.01) C07C 49/403 (2006.01)
B01J10/00 (2006.01)
(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СМЕСИ, СОДЕРЖАЩЕЙ ЦИКЛОГЕКСАНОЛ И ЦИКЛОГЕКСАНОН
(31) 11192436.1 (56) US-A1-2008064902
(32) 2011.12.07 EP-A1-05?9323
(33) EP
(43) 2014.11.28
(86) PCT/EP2012/074216
(87) WO 2013/083513 2013.06.13
(71) (73) Заявитель и патентовладелец:
КАП III Б.В. (NL)
(72) Изобретатель:
Тинге Йохан Томас, Дагинет Коринн, Версюрен Ирис (NL)
(74) Представитель:
Воробьева Е.В. (RU)
(57) Непрерывный способ получения смеси циклогексанона и циклогексанола, где указанный способ включает в себя: a) окисление циклогексана в секции окисления, без катализатора, содержащего переходный металл, в присутствии кислородсодержащего газа с образованием окисленной реакционной смеси; b) охлаждение окисленной реакционной смеси в секции охлаждения; c) разложение окисленной реакционной смеси в секции разложения, при температуре ниже 130°С в присутствии катализатора, содержащего переходный металл, и водного каустического раствора, с образованием разложенной реакционной смеси; и d) извлечение циклогексана в секции извлечения из разложенной реакционной смеси; отличающийся тем, что стадия b) включает в себя i) испарение циклогексана в одной или нескольких ректификационных колоннах, работающих при более низком давлении, чем давление в секции окисления, без подведенного извне тепла, и возвращение части испарившегося таким образом циклогексана в секцию окисления; ii) охлаждение реакционной смеси в одном или нескольких непрямых теплообменниках; и устройство для осуществления этого способа.
Изобретение относится к способу получения смеси, содержащей циклогексанол и циклогексанон.
Циклогексанол и циклогексанон могут быть получены в промышленном масштабе из циклогексана двухстадийным способом. На первой стадии происходит окисление циклогексана кислородсодержащим газом с образованием смеси, содержащей циклогексанол, циклогексанон и циклогексилгидропероксид. Обычно на этом первом этапе циклогексан окисляется в жидкой фазе воздухом. В промышленном масштабе данное окисление обычно проводят или некатализируемым или катапизируемым способом с растворимым кобальтовым катализатором, в одном или более реакторах при температурах в диапазоне 130-200°С. Испарившийся циклогексан и другие продукты в газообразном выходящем потоке конденсируются и извлекаются, и отходящие газы покидают систему. Смесь продукта получают из выходящего жидкого потока из реактора или реакторов, и непрореагировавший циклогексан рециркулируют (Kirk-Othmer, Encyclopedia of Chemical Technology, John Wiley & Sons, New York, 1979, 3d Edition, Vol. 7, p. 410-416; и Ullmanns, Encyklopadie der Technischen Chemie, Verlag Chemie, Weinheim, 1975, 4th Edition, Vol. 9, p.689-698).
В известных способах, как правило, первая стадия (окисление) происходит в секции окисления, где происходит реакция (I). Полученная окисленная реакционная смесь состоит из циклогексанола, цикло-гексанона, циклогексилгидропероксида, непрореагировавшего циклогексана и некоторых незначительных побочных продуктов. На второй стадии данная окисленная реакционная смесь разлагается в присутствии фазы, содержащей гидроксид-ионы, и кобальтового катализатора, по реакции (II) в секции разложения с образованием разложенной реакционной смеси. Гидроксид-ионы также нейтрализуют кислые побочные продукты (не показано). Для простоты реакции (I) и (II) показаны здесь в виде несбалансированных уравнений. Побочные продукты, образованные в реакции (I) и в реакции (II), обычно отличаются по составу, концентрациям и количествам.
(I) Cdhz + 02-+ С6Н|Р0 + С6Н, [ОН + С6Н, ,ООН + побочные продукты
(II) С,НпООН-'2^^С(1Н|0О + С(,Н,,ОН+ побочные продукты
Разложенную реакционную смесь затем направляют к секции ректификации, и циклогексан отгоняют оттуда. Дальнейшие стадии переработки дают смесь циклогексанона и циклогексанола.
В ЕР 0579323 описан такой способ, в котором окисленную реакционную смесь, выходящую из секции окисления, охлаждают по меньшей мере на 10°С, предпочтительно по меньшей мере на 30°С, перед тем, как позволить произойти разложению циклогексилгидропероксида. Разложение циклогексилгидро-пероксида осуществляют после охлаждения под действием катализатора, содержащего переходный металл. Охлаждение может осуществляться с помощью теплообменников или за счет расширения.
В такой системе существует проблема, заключающаяся в том, что когда охлаждение применяется к окисленной реакционной смеси, например при водяном охлаждении, из реакционной смеси отводится энергия. Кроме того, энергия должна подводиться в реакционную смесь позднее в способе для извлечения циклогексана из реакционной смеси для выхода желаемого продукта, состоящего из смеси циклогек-санола и циклогексанона.
В US 2931834 описан способ, в котором устройство мгновенной дистилляции оснащено ребойле-ром, расположенным между реактором окисления и реактором разложения. Низкокипящие кислоты, вода и большая часть (примерно 90%) непрореагировавшего циклогексана удаляются перегонкой из окисленной реакционной смеси. Циклогексан рециркулируют в реактор окисления. Концентрированные окисленные продукты подают в реактор разложения. Окисление и разложение проводят в отсутствие катализаторов. В примерах приводится концентрация окисленных продуктов от 14,6 до 16,8 мас.%, дающая более высокий выход продукта, чем сравнительный пример, где описана концентрация до
28,7 мас.%.
Одна из проблем такой системы заключается в том, что объем циклогексана в концентрированной окисленной реакционной смеси уменьшается. Поэтому теплота, образованная в экзотермической реакции разложения, приводит к тому, что реакция разложения происходит при более высокой температуре, чем она происходила бы в более разбавленной реакционной смеси. Такая высокая температура означает меньшую селективность реакции для образования циклогексанона и циклогексанола.
Одно из возможных решений данной проблемы заключается в охлаждении концентрированной окисленной реакционной смеси до более низкой температуры, например 35-40°С, вместо приблизительно 60°С, перед тем, как смесь поступает в секцию разложения. Однако охлаждение до такой температуры может привести к осаждению органических кислот, например адипиновой кислоты, в окисленной реакционной смеси, поскольку температура падает ниже температуры растворимости данных соединений. Такие осадки загрязняют и могут в конечном счете забить трубы, приводя к остановке химической установки на техобслуживание.
Соответственно задачей настоящего изобретения является обеспечение усовершенствованного способа получения смеси циклогексанона и циклогексанола. В частности, обеспечение способа, в котором, вслед за частичным мгновенным испарением циклогексана из окисленной реакционной смеси, циклогек-силгидропероксид может быть подвергнут эффективному разложению без осаждения органических кислот и без уменьшения выхода циклогексанола или циклогексанона.
Авторы настоящего изобретения осуществили способ для поддержания реакции разложения при температуре, ниже которой циклогексанон и циклогексанол образуются с хорошим выходом в результате разложения циклогексилгидропероксида; и в котором органические кислоты не осаждаются в окисленной реакционной смеси. Соответственно, настоящее изобретение предлагает непрерывный способ получения смеси циклогексанона и циклогексанола, причем указанный способ включает в себя:
a) окисление циклогексана в секции окисления, без катализатора, содержащего переходный металл, в присутствии кислородсодержащего газа с образованием окисленной реакционной смеси;
b) охлаждение окисленной реакционной смеси в секции охлаждения;
c) разложение окисленной реакционной смеси в секции разложения, при температуре ниже 130°С в присутствии катализатора, содержащего переходный металл, и водного каустического раствора, с образованием разложенной реакционной смеси;
d) извлечение циклогексана в секции извлечения из разложенной реакционной смеси;
отличающийся тем, что b) включает в себя:
i) испарение циклогексана в одной или нескольких ректификационных колоннах, работающих при
более низком давлении, чем давление в секции окисления, без подведенного извне тепла, и возвращение
части испарившегося таким образом циклогексана в секцию окисления;
ii) охлаждение реакционной смеси в одном или нескольких непрямых теплообменниках.
Настоящее изобретение дополнительно включает устройство, подходящее для осуществления опи-
санного выше способа, причем указанное устройство содержит:
a) секцию окисления;
b) секцию охлаждения;
c) секцию разложения;
d) секцию извлечения циклогексана;
отличающееся тем, что секция охлаждения содержит i) одну или несколько ректификационных колонн, работающих без подведенного извне тепла; и ii) один или несколько непрямых теплообменников.
Понижение температуры окисленной реакционной смеси перед разложением желательно для того, чтобы повысить селективность реакции разложения циклогексилгидропероксида. Как правило, для этого применяется секция охлаждения в установке циклогексанона. Преимущества системы рециркуляции циклогексана с помощью устройства частичного мгновенного испарения из окисленной реакционной смеси в секцию окисления не выявлены полностью в US 2931834. Основное преимущество заключается в использовании энергии, высвобождаемой при понижении давления окисленной реакционной смеси, для удаления некоторого количества циклогексана и возвращения его в секцию окисления. Это приводит к следующим преимуществам ниже по потоку:
1. удаление значительной части циклогексана происходит раньше, чем в способах известного уровня техники, т.е. перед секцией извлечения циклогексана, тем самым сберегая энергию в секции извлечения циклогексана. Такую энергию обычно выражают в виде количества пара, необходимого для перегонки циклогексана;
2. меньшее количество циклогексана, чем в способах известного уровня техники, проходит через все технологические стадии ниже по потоку от секции охлаждения. Поэтому мощность расположенного ниже по потоку оборудования установки эффективно увеличивается в отношении количества образуемого циклогексанола и циклогексанона;
3. меньшее образование побочных продуктов, например органических кислот, которые могут формироваться при окислении циклогексанона и циклогексанола в секции окисления. Это связано с уменьшением рециркулята циклогексанона и циклогексанола, проходящего через секцию окисления из секции извлечения циклогексана (дополнительное окисление). Это также может быть связано с протеканием реакции окисления при более низкой конверсии и, таким образом, более высокой селективности без дополнительных затрат энергии. Это, в свою очередь, приводит к повышенному выходу циклогексанона и циклогексанола в результате окисления циклогексана. Это также приводит к уменьшению потребления каустического раствора для нейтрализации органических кислот в секции разложения. Последнее усовершенствование особенно благоприятно для окружающей среды.
Авторы настоящего изобретения поняли, что имеется еще дополнительное преимущество, заключающееся в испарении циклогексана в данный момент в процессе, а не в секции извлечения циклогекса-на. Оно связано с тем, что циклогексилгидропероксид является значительно менее летучим, чем цикло-гексанон или циклогексанол. Соответственно, требуется меньшее количество энергии для отделения циклогексана от циклогексилгидропероксида (главного продукта окисления), чем нужно для отделения циклогексана от смеси циклогексанона и циклогексанола. Таким образом, извлечение циклогексана до разложения в соответствии с настоящим изобретением снижает энергопотребление химической установки по сравнению с извлечением циклогексана после разложения, в соответствии со способами известного уровня техники.
Испарение циклогексана в одной или нескольких ректификационных колоннах в секции охлаждения и рециклирование указанного циклогексана в секцию окисления в соответствии с настоящим изобретением имеет дополнительное преимущество, заключающееся в том, что оно приводит к большему коли
честву вариантов для улучшения работы химической установки. Например, один вариант заключается в осуществлении реакции окисления при более высоких скоростях циркуляции циклогексана, т.е. более низкой конверсии. Это увеличивает селективность реакции по циклогексилгидропероксиду. Секция охлаждения, содержащая ректификационную колонну, противодействует увеличению потока, выходящего из секции окисления.
Используемый в настоящем документе термин "окисленная реакционная смесь" относится к реакционной смеси, которая была подвергнута окислению в секции окисления, но еще не подвергалась разложению в секции разложения. "Окисленная" означает, что произошла описанная выше реакция (I). Следует понимать, что данный термин не означает, что реакционная смесь полностью окисляется.
Секция окисления обычно представляет собой систему реакторов, расположенных последовательно или в трубчатом реакторе с отделениями. Обычно кислород или кислородсодержащие газы подают в каждый реактор или часть реактора. Окисление проводится без катализатора, содержащего переходный металл. Оно может называться некатализируемым окислением.
В качестве кислородсодержащего газа можно использовать кислород как таковой, воздух с высоким или низким содержанием кислорода, или кислород в смеси с азотом или другим инертным газом. Воздух является предпочтительным, но его можно смешивать с дополнительным количеством инертного газа, чтобы исключить риск возникновения взрывов. В таком случае обычно вводят такое количество кислородсодержащего газа в реакторы, чтобы концентрация кислорода в отходящем газе оставалась ниже предела взрывоопасности.
Используемый в настоящем документе термин "без катализатора, содержащего переходный металл" означает без эффективного количества такого катализатора.
Следовые количества катализатора, содержащего переходный металл, могут присутствовать в реакционной смеси и не оказывают ощутимого влияния. Таким образом, может присутствовать количество катализатора, содержащего переходный металл, которое практически не оказывает влияние на фракцию циклогексилгидропероксида.
Секция разложения содержит одно или несколько устройств разложения, расположенных последовательно. Устройство разложения представляет собой реактор, в котором осуществляется реакция (II). Используемый в настоящем документе термин "разложенная реакционная смесь" относится к реакционной смеси, которая была подвергнута разложению в секции разложения. "Разложенная" означает, что произошла описанная выше реакция (II). Следует понимать, что данный термин не означает, что реакционная смесь полностью разложена. По определению разложенная реакционная смесь уже подверглась окислению, как описано выше.
Температура в каждом устройстве разложения ниже 130°С. Это уменьшает образование побочных продуктов. Как правило, она составляет от 20 до 120°С; предпочтительно от 50 до 100°С. Разложение циклогексилгидропероксида осуществляют с использованием катализатора, содержащего переходный металл, например кобальт или хром, или их смесь. Водный каустический раствор также присутствует и выступает катализатором разложения. Для повышения эффективности разложение, как правило, проводят при более низкой температуре, чем окисление. Оно осуществляется предпочтительно как описано в ЕР 004105 А или ЕР 092867 А.
Секция разложения может содержать одно или несколько промывочных устройств. Секция разложения может содержать один или несколько теплообменников. В одном варианте осуществления секция разложения содержит промывочное устройство, за которым следует теплообменник, за которым следует промывочное устройство.
Циклогексан может быть извлечен из разложенной реакционной смеси методами, известными специалистам в данной области техники. Как правило, циклогексан отгоняют из реакционной смеси в секции ректификации. Секция ректификации, как правило, содержит несколько ректификационных колонн, расположенных последовательно. Секции ректификации может предшествовать частичное мгновенное; испарение циклогексана из реакционной смеси. Присутствие операции частичного мгновенного испарения имеет преимуществом удаление фракции низкокипящих компонентов, в том числе инертных газов, которые препятствуют теплопередаче в конденсаторах/ребойлерах. Это особенно важно, когда различные ректификационные колонны работают последовательно. Влияние присутствия частичного мгновенного испарения на теплоту, необходимую для введения в разложенную реакционную смесь для отгонки циклогексана, может быть довольно ограниченным.
Теплообменник представляет собой устройство для передачи тепла от одного потока текучей среды к другому. Теплообменник может быть прямым (в котором смешиваются потоки текучей среды) или непрямым (в котором потоки текучей среды остаются отделенными друг от друга разделительной стенкой). Непрямые теплообменники хорошо известны специалистам в данной области техники. Примерами непрямых теплообменников, подходящих для настоящего изобретения, являются кожухотрубные, пластинчатые и трубчатые теплообменники. Как правило, непрямой теплообменник содержит кожухотрубный непрямой теплообменник. Кожухотрубный непрямой теплообменник является предпочтительным, поскольку он способен пропускать большой поток реакционных смесей.
Ректификационная колонна работает при более низком давлении, чем давление в секции окисления. По мере падения давления часть циклогексана испаряется, что охлаждает оставшуюся окисленную реакционную смесь. Ректификационная колонна не использует подведенное извне тепло, поскольку основной целью является понижение температуры окисленной реакционной смеси. Ректификационной колонна оснащена конденсатором для конденсации большей части головного погона. Жидкость, полученная в конденсаторе, частично используется в качестве орошения в ректификационной колонне для получения циклогексана высокой степени чистоты.
Важно, чтобы рециркулирующий циклогексан имел высокую чистоту. Если циклогексанон и/или циклогексанол, и/или циклогексилгидропероксид также рециклируют в секцию окисления, они будут дополнительно окисляться с образованием органических кислот, что означает не только потерю продукта, но и повышенное потребление каустика. Как правило, на стадии b), i) часть циклогексана, возвращаемая в секцию окисления, содержит не более 2 мас.% соединений, отличных от циклогексана. Предпочтительно данная часть содержит не более 1 мас.% соединений, отличных от циклогексана. Более предпочтительно она содержит не более 0,5 мас.%; наиболее предпочтительно - не более 0,25 мас.%
Количество циклогексана, удаленного в секции охлаждения, важно, поскольку оно определяет концентрацию окисленной реакционной смеси для разложения. Как указано выше, имеется много преимуществ, чтобы оно было большим количеством. Однако если оно является слишком высоким, повышение температуры в реакции разложения может стать слишком высоким, приводя к потерям продукта. Соответственно, как правило, часть циклогексана, возвращаемая в секцию окисления, составляет от 10 до 40 мас.% циклогексана, присутствующего в окисленной реакционной смеси.
Как правило, секция окисления работает при давлении от 0,8 до 1,5 МПа.
Как правило, в секции охлаждения одна или несколько ректификационных колонн работают при давлении от 0 до 0,6 МПа. Предпочтительно одна или несколько ректификационных колонн работают при давлении от 0,03 до 0,2 МПа. Более предпочтительно одна или несколько ректификационных колонн работают при давлении от 0,05 до 0,15 МПа.
Способ повышения чистоты циклогексана, возвращаемого в секцию окисления, заключается в использовании тарелок или насадки или их сочетания в ректификационной колонне. Это может быть выражено как число теоретических тарелок. Как правило, чем больше число теоретических тарелок, тем выше чистота циклогексана, покидающего ректификационную колонну. Как правило, по меньшей мере одна ректификационная колонна имеет по меньшей мере 2 теоретические тарелки. Предпочтительно все ректификационные колонны имеют по меньшей мере 2 теоретические тарелки. Более предпочтительно по меньшей мере одна ректификационная колонна имеет по меньшей мере 3 теоретические тарелки. Еще более предпочтительно все ректификационные колонны имеют по меньшей мере 3 теоретические тарелки.
Необязательно, часть разложенной реакционной смеси, покидающей секцию разложения, рецирку-лируют в один или несколько непрямых теплообменников в секции охлаждения. Преимущество этого заключается в увеличении объема реакционной смеси, проходящей через секцию разложения и, следовательно, повышении объема, в котором происходит поглощение тепла, образованного в реакции разложения. Это, в свою очередь, предотвращает повышение температуры реакции разложения до точки, в которой образование побочных продуктов чрезмерно возрастает.
Величина части разложенной реакционной смеси, покидающей секцию разложения, рециркулируе-мой к одному или более непрямому теплообменнику в секции охлаждения, определяется с учетом температуры и концентрации реакционной смеси, покидающей ректификационную колонну.
Циклогексан, испарившийся на стадии b), может быть подан непосредственно в реактор окисления, или, в качестве альтернативы, может быть нагрет перед подачей в реактор окисления. Предпочтительно часть циклогексана, возвращаемую в секцию окисления, перед возвращением в секцию окисления сначала пропускают через теплообменник, снабжаемый отходящим газом из секции окисления. Преимущество этого, конечно, заключается в использовании тепла отходящего газа, которое в противном случае будет потеряно или должно быть направлено в другую часть установки для утилизации. Тепло от рециркули-руемого циклогексана также может быть использовано для регулирования температуры реакторов окисления.
Дополнительный вариант повышения энергоэффективности установки с помощью теплопередачи в соответствии с настоящим изобретением заключается во введении внутрипроцессного теплообменника между секцией окисления и секцией разложения. В связи с этим предпочтительно окисленная реакционная смесь используется для нагревания разложенной реакционной смеси с помощью внутрипроцессного теплообменника. Внутрипроцессный теплообменник представляет собой непрямой теплообменник, в котором технологическая текучая среда из одной части процесса передает теплоту к технологической текучей среде в другой части процесса.
В устройстве настоящего изобретения необязательно секция разложения дополнительно включает рециркуляционный контур, выполненный с возможностью рециркуляции разложенной реакционной смеси, покидающей секцию разложения, обратно в один или несколько непрямых теплообменников в секции охлаждения.
Предпочтительно секция охлаждения содержит по меньшей мере одну ректификационную колонну, работающую без подведенного извне тепла и имеющую по меньшей мере две теоретические тарелки, за которой следует один или несколько непрямых теплообменников.
Предпочтительно секция извлечения циклогексана содержит последовательность ректификационных колонн, которые объединены таким образом, что головной поток из первой ректификационной колонны используется в качестве источника тепла второй ректификационной колонны.
На фиг. 1 представлен вариант осуществления способа известного уровня техники, в котором настоящее изобретение не было реализовано. Свежий циклогексан подают по каналу (11) в секцию окисления (А), содержащую один или несколько реакторов окисления. Кислородсодержащий газ подают в (А) по каналу (12). Окисленная реакционная смесь, содержащая циклогексанон, циклогексанол, циклогек-силгидропероксид, побочные продукты и непрореагировавший циклогексан, проходит по каналу (1) в охлаждающее устройство (D), которое содержит один или несколько непрямых теплообменников. Охлажденная окисленная реакционная смесь затем подается по каналу (4) в секцию разложения (Е), которая содержит один или несколько реакторов разложения и один или несколько жидкость-жидкостных сепараторов. Водный каустический раствор, содержащий катализатор переходного металла, пропускают в секцию разложения (Е) по каналу (13); отделенную водную фазу отводят по каналу (14). Разложенную реакционную смесь пропускают по каналу (5) в секцию извлечения циклогексана (G), содержащую одну или несколько ректификационных колонн. Удаляемый циклогексан подается по каналу (16) в секцию окисления (А). Смесь, содержащая, главным образом, циклогексанон, циклогексанол и циклогексан, выходит по каналу (15).
На фиг. 2 представлен вариант осуществления способа в соответствии с настоящим изобретением. Свежий циклогексан подают по каналу (11) в секцию окисления (А), содержащую один или несколько реакторов окисления. Кислородсодержащий газ подают в (А) по каналу (12). Окисленная реакционная смесь, содержащая циклогексанон, циклогексанол, циклогексилгидропероксид, побочные продукты и непрореагировавший циклогексан, проходит по каналу (1) во внутрипроцессное теплообменное устройство (В), которое содержит один или несколько внутрипроцессных теплообменников, где она охлаждается. Охлажденная окисленная реакционная смесь затем поступает по каналу (2) в секцию (С), содержащую ректификационную колонну, где часть циклогексана удаляется при испарении и возвращается по каналу (17) в (А). В результате данного мгновенного испарения остающаяся окисленная реакционная смесь охлаждается и концентрируется. Остающаяся окисленная реакционная смесь далее подается по каналу (3) в охлаждающее устройство (D), которое содержит один или несколько непрямых теплообменников, где она дополнительно охлаждается. Дополнительно охлажденная окисленная реакционная смесь подается по каналу (4) в секцию разложения (Е), которая содержит один или несколько реакторов разложения и один или несколько жидкость-жидкостных сепараторов. Водный каустический раствор, содержащий катализатор переходного металла, пропускают по каналу (13) в секцию разложения (Е); отделенную водную фазу отводят по каналу (14). Разложенная реакционная смесь поступает по каналу (5) во внутрипроцессное теплообменное устройство (В), где она нагревается. Нагретая разложенная реакционная смесь подается по каналу (6) в секцию (F) частичного мгновенного испарения, которая содержит один или несколько мгновенных испарителей, где часть низкокипящих компонентов удаляется с помощью мгновенного испарения. Отделившуюся при мгновенном испарении разложенную реакционную смесь затем пропускают по каналу (7) в секцию извлечения циклогексана (G), содержащую одну или несколько ректификационных колонн. Удаляемый циклогексан подается по каналу (16) в секцию окисления (А). В некоторых случаях секцию (F) частичного мгновенного испарения обходят, и нагретую разложенную реакционную смесь пропускают по каналу (6) непосредственно в секцию извлечения цикло-гексана (G) (не показано на фиг. 2). Смесь, содержащая, главным образом, циклогексанон, циклогексанол и циклогексан, выходит по каналу (15).
На фиг. 3 представлен вариант осуществления способа в соответствии с настоящим изобретением, аналогичный фиг. 2, но без внутрипроцессного теплообменного устройства (В) и секции (F) частичного мгновенного испарения и каналов (2), (6) и (7). Свежий циклогексан подают по каналу (11) в секцию окисления (А), содержащую один или несколько реакторов окисления. Кислородсодержащий газ подают в (А) по каналу (12). Окисленная реакционная смесь, содержащая циклогексанон, циклогексанол, цикло-гексилгидропероксид, побочные продукты и непрореагировавший циклогексан, поступает по каналу (1) в секцию (С), содержащую ректификационную колонну, где часть циклогексана удаляется испарением и возвращается по каналу (17) в (А). В результате данного мгновенного испарения остающаяся окисленная реакционная смесь охлаждается и концентрируется. Остающаяся окисленная реакционная смесь далее подается по каналу (3) в охлаждающее устройство (D), которое содержит один или несколько непрямых теплообменников, где она дополнительно охлаждается. Дополнительно охлажденная окисленная реакционная смесь подается по каналу (4) в секцию разложения (Е), которая содержит один или несколько реакторов разложения и один или несколько жидкость-жидкостных сепараторов. Водный каустический раствор, содержащий катализатор переходного металла, пропускают по каналу (13) в секцию разложения (Е); отделенную водную фазу отводят по каналу (14). Разложенную реакционную смесь пропускают по каналу (5) в секцию извлечения циклогексана (G), содержащую одну или несколько ректификационных
колонн. Удаляемый циклогексан подается по каналу (16) в секцию окисления (А). Смесь, содержащая, главным образом, циклогексанон, циклогексанол и циклогексан, выходит по каналу (15).
Настоящее изобретение иллюстрируется, но не обязательно ограничивается следующими примерами.
Примеры.
Примеры осуществляли в действующей установке циклогексанона. Для удобства сравнения данные, представленные в примерах в соответствии с изобретением, рассчитывали для такой же мощности установки, что и установка, описанная в сравнительном примере. Для примеров в соответствии с изобретением представлены результаты, которые были получены с помощью моделирования установки в соответствии с изобретением, как описано ниже.
Сравнительный пример.
Установка циклогексанона, состоящая из секции некатализируемой реакции окисления циклогекса-на, охлаждающего устройства, секции разложения и секции извлечения циклогексана, как описано выше со ссылкой на фиг. 1, непосредственно после очистки всей установки, в том числе ребойлера первой ректификационной колонны в секции извлечения циклогексана, эксплуатировалась при часовом массовом расходе разложенной реакционной смеси, покидающей секцию разложения, 500 метрических тонн. Сумма массовых долей циклогексанола и циклогексанона в органическом потоке, полученном после разложения, сохранялась на уровне 3,4%. В данном сравнительном примере секция окисления состоит из пяти последовательно соединенных реакторов окисления, использующих воздух в качестве источника кислорода. Секция охлаждения состоит из последовательности из 6 непрямых теплообменников кожухотруб-ного типа. Окисленная реакционная смесь, покидающая секцию некатализируемой реакции окисления циклогексана, имеет температуру примерно 165°С и давление примерно 1,2 МПа и протекает внутри трубок теплообменников. Вода используется в качестве охладителя и подается снаружи трубок теплообменников секции охлаждения. Охлажденная окисленная реакционная смесь, покидающая секцию охлаждения, подается в секцию разложения.
Секция разложения состоит из секции предварительной нейтрализации и секции двухфазного разложения. В секции предварительной нейтрализации входящая окисленная реакционная смесь промывается отработанным водным каустическим раствором, полученным из секции разложения. В секции двухфазного разложения промытая органическая фаза разлагалась с помощью водного каустического раствора в присутствии Co-содержащего гомогенного катализатора, с последующим фазовым разделением полученной органической фазы и отработанного водного каустического раствора. Поток водного каустического раствора, полученный после промывки в секции предварительной нейтрализации, удаляли. В секции разложения температура органической фазы повышается благодаря высвобождению теплоты реакций нейтрализации и разложения циклогексилгидропероксида. Температура органического потока, разложенной реакционной смеси, покидающей секцию разложения, поддерживалась постоянной с помощью регулировки водного потока в секции охлаждения. Разложенная реакционная смесь подается в секцию извлечения циклогексана.
Секция извлечения циклогексана состоит из 3-х ректификационных колонн, которые работают по ступенчатому принципу. Иными словами, пары из первой ректификационной колонны используются для нагревания второй ректификационной колонны, и пары из второй ректификационной колонны используются для нагревания третьей ректификационной колонны. Разложенная реакционная смесь подается в первую колонну ректификации циклогексана, которая оснащена паровым ребойлером. Давление на выходе из этих трех ректификационных колонн составляет примерно 0,5 МПа, 0,3 МПа и 0,1 МПа соответственно. Все эти ректификационные колонны работают с орошением для получения головных погонов, главным образом, циклогексана, с низкими концентрациями циклогексанона и циклогексанола. Полученные головные погоны используются повторно в секции окисления. Кубовый поток из последней ректификационной колонны содержит примерно 66 мас.% циклогексана, при этом остальная часть является главным образом циклогексаноном, циклогексанолом, легкими и тяжелыми фракциями. Кубовый поток из последней ректификационной колонны направляли в секцию очистки циклогексанона для дальнейшей очистки и превращения циклогексанола в циклогексанон.
При этих условиях наблюдается следующая производительность, установки циклогексанона:
Общая производительность охладителей в секции охлаждения
8,1 ГДж/т циклогексанона*
Производительность ребойлера первой ректификационной колонны в секции извлечения циклогексана
7,6 ГДж/т
циклогексанона
Количество циклогексанола и циклогексанона в извлекаемых головных погонах в секции извлечения циклогексана
74 кг/т
циклогексанона
Общая селективность установки циклогексанона
83,0%
на основе циклогексанона на выходе из установки циклогексанона. Пример 1.
Установка циклогексанона, состоящая из секции некатализируемой реакции окисления циклогекса-на, секции, содержащей ректификационную колонну, секции охлаждения, секции разложения и секции
извлечения циклогексана, как описано выше со ссылкой на фиг. 3, работала при часовом массовом расходе разложенной реакционной смеси, подаваемой в секцию извлечения циклогексана, примерно 357 метрических тонн. Сумма массовых долей циклогексанола и циклогексанона в органическом потоке, полученном после разложения, сохранялась на уровне 4,8%. Секция окисления состояла из пяти последовательно соединенных реакторов окисления, использующих воздух в качестве источника кислорода. Окисленная реакционная смесь, покидающая секцию некатализируемой реакции окисления циклогекса-на, имела температуру примерно 165°С и давление примерно 1,2 МПа и подавалась в секцию, содержащую ректификационную колонну.
Секция, содержащая ректификационную колонну, содержала ректификационную колонну, конденсатор с водяным охлаждением и емкость для орошения. Ректификационная колонна содержала 8 тарелок с расчетной эффективностью по Мерфри 65% и не была оснащена внешним источником тепла. Данная ректификационная колонна работала с орошением для получения головных погонов, главным образом, циклогексана, с низкими концентрациями циклогексанона, циклогексанола и циклогексилгидроперокси-да. Сумма массовых долей циклогексанола, циклогексанона и циклогексилгидропероксида в полученном головном потоке сохранялась на уровне приблизительно 0,10 мас.% Полученные головные погоны использовались повторно без дополнительной очистки в секции окисления. Давление наверху ректификационной колонны поддерживали на уровне приблизительно 0,20 МПа. В данной секции примерно 29% количества циклогексана, присутствующего в подаче, извлекали в виде головного продукта ректификационной колонны. Кубовый поток из секции, содержащей ректификационную колонну, подавался после повторного сжатия в секцию охлаждения.
Секция охлаждения состояла из последовательности из 3 непрямых теплообменников кожухотруб-ного типа. Окисленная реакционная смесь, покидающая секцию, содержащую ректификационную колонну, протекала внутри трубок теплообменников. Вода использовалась в качестве охладителя и подавалась снаружи трубок теплообменников секции охлаждения. Охлажденная окисленная реакционная смесь, покидающая секцию охлаждения, подавалась в секцию разложения. Секция разложения состояла из секции предварительной нейтрализации, в которой входящая окисленная реакционная смесь промывалась отработанным водным каустическим раствором, полученным из секции разложения; и секции двухфазного разложения, в которой промытая органическая фаза разлагалась водным каустическим раствором в присутствии Co-содержащего гомогенного катализатора, с последующим фазовым разделением полученной органической фазы и отработанного водного каустического раствора. Поток водного каустического раствора, полученный после промывки в секции предварительной нейтрализации, удаляли. В секции разложения температура органической фазы повышалась благодаря высвобождению теплоты реакций нейтрализации и разложения циклогексилгидропероксида. Температура разложенной реакционной смеси, покидающей секцию разложения, поддерживалась постоянной на том же самом уровне, что и температура в сравнительном примере, с помощью регулировки водного потока в секции охлаждения. Разложенную реакционную смесь подавали в секцию извлечения циклогексана. Для предотвращения осаждения адипиновой кислоты в секции охлаждения, примерно 30 тонн в час разложенной реакционной смеси, покидающей секцию разложения, рециркулировали в поток, покидающий ректификационную колонну (не показано на фиг. 3).
Секция извлечения циклогексана состояла из 3-х ректификационных колонн, которые работали по ступенчатому принципу. Иными словами, пары из первой ректификационной колонны использовались для нагревания второй ректификационной колонны, и пары из второй ректификационной колонны использовались для нагревания третьей ректификационной колонны. Разложенную реакционную смесь, полученную в секции разложения, имеющую давление примерно 1,2 МПа, подавали в первую колонну ректификации циклогексана, которая была оснащена паровым ребойлером. Давление на выходе из этих трех ректификационных колонн составляло примерно 0,5 МПа, 0,3 МПа и 0,1 МПа соответственно. Все эти ректификационные колонны работали с орошением для получения головных погонов, главным образом, циклогексана, с низкими концентрациями циклогексанона и циклогексанола. Полученные головные погоны использовались повторно в секции окисления. Кубовый поток из последней ректификационной колонны содержал примерно 66 мас.% циклогексана, при этом остальная часть являлась главным образом циклогексаноном, циклогексанолом, легкими и тяжелыми фракциями. Кубовый поток из последней ректификационной колонны направляли в секцию очистки циклогексанона для дальнейшей очистки и превращения циклогексанола в циклогексанон. При этих условиях наблюдалась следующая производительность установки циклогексанона:
Сумма производительностей конденсатора секции, содержащей ректификационную колонну, и конденсаторов в секции ректификации циклогексана практически равна производительности конденсаторов в секции ректификации циклогексана, как описано в сравнительном примере.
Данный пример ясно показывает, что общая холодопроизводительность, необходимая в секции охлаждения, может быть в значительной степени снижена за счет введения секции, содержащей ректификационную колонну. Кроме того, показано, что производительность ребойлера первой ректификационной колонны в секции извлечения циклогексана может быть снижена примерно на 28%. Также показано, что за счет сниженного количества циклогексилгидропероксида, циклогексанола и циклогексанона в полученных головных погонах общая селективность установки циклогексанона увеличивается примерно на
0,2%.
Пример 2.
Установка циклогексанона, состоящая из секции некатализируемой реакции окисления циклогекса-на, секции, содержащей ректификационную колонну, секции охлаждения, секции разложения и секции извлечения циклогексана, как описано выше со ссылкой на фиг. 2, работала при часовом массовом расходе разложенной реакционной смеси, подаваемой в непрямой теплообменник, примерно 359 метрических тонн. Сумма массовых долей циклогексанола и циклогексанона в органическом потоке, полученном после разложения, сохранялась на уровне 4,7%. Секция окисления состояла из пяти последовательно соединенных реакторов окисления, использующих воздух в качестве источника кислорода. Окисленная реакционная смесь, покидающая секцию некатализируемой реакции окисления циклогексана, имела температуру примерно 165°С и давление примерно 1,2 МПа и подавалась в секцию, содержащую внут-рипроцессный теплообменник.
В секции, содержащей внутрипроцессный теплообменник, окисленная реакционная смесь, образовавшаяся в результате некатализируемой реакции окисления цилогексана, охлаждалась, одновременно нагревая в противотоке разложенную реакционную смесь, вышедшую из секции разложения. Секция, содержащая внутрипроцессный теплообменник, состояла из последовательности из 3 непрямых теплообменников кожухотрубного типа. Окисленная реакционная смесь, образовавшаяся в результате неката-лизируемой реакции окисления циклогексана, протекала снаружи трубок теплообменников. Разложенная реакционная смесь, покидающая секцию разложения, протекала внутри трубок теплообменников и нагревалась до примерно 155°С перед подачей в секцию извлечения циклогексана. Охлажденная окисленная реакционная смесь подавалась в секцию, содержащую ректификационную колонну.
Секция, содержащая ректификационную колонну, содержала ректификационную колонну, конденсатор с водяным охлаждением и емкость для орошения. Ректификационная колонна содержала 8 тарелок с расчетной эффективностью по Мерфри 65% и не была оснащена внешним источником тепла. Данная ректификационная колонна работала с орошением для получения головных погонов, главным образом, циклогексана, с низкими концентрациями циклогексанона, циклогексанола и циклогексилгидроперокси-да. Сумма массовых долей циклогексанола, циклогексанона и циклогексилгидропероксида в полученном головном потоке сохранялась на уровне приблизительно 0,10 мас.% Полученные головные погоны использовались повторно без дополнительной очистки в секции окисления. Давление наверху ректификационной колонны поддерживали на уровне приблизительно 0,070 МПа. В данной секции примерно 28% количества циклогексана, присутствующего в подаче, извлекали в виде головного продукта ректификационной колонны. Кубовый поток из секции, содержащей ректификационную колонну, подавался после повторного сжатия в секцию охлаждения.
Секция охлаждения состояла из последовательности из 3 непрямых теплообменников кожухотруб-ного типа. Окисленная реакционная смесь, покидающая секцию, содержащую ректификационную колонну, протекала внутри трубок теплообменников. Вода использовалась в качестве охладителя и подавалась снаружи трубок теплообменников секции охлаждения. Охлажденная окисленная реакционная смесь, покидающая секцию охлаждения, подавалась в секцию разложения. Секция разложения состояла из секции предварительной нейтрализации, в которой входящая окисленная реакционная смесь промывалась отработанным водным каустическим раствором, полученным из секции разложения; и секции двухфазного разложения, в которой промытая органическая фаза разлагалась водным каустическим раствором в присутствии Co-содержащего гомогенного катализатора, с последующим фазовым разделением полу
ченной органической фазы и отработанного водного каустического раствора. Поток водного каустического раствора, полученный после промывки в секции предварительной нейтрализации, удаляли. В секции разложения температура органической фазы повышалась благодаря высвобождению теплоты реакций нейтрализации и разложения циклогексилгидропероксида. Температура разложенной реакционной смеси, покидающей секцию разложения, поддерживалась постоянной на том же самом уровне, что и температура в сравнительном примере, с помощью регулировки водного потока в секции охлаждения. Разложенную реакционную смесь подавали в секцию извлечения циклогексана. Для предотвращения осаждения адипиновой кислоты в секции охлаждения, примерно 30 тонн в час разложенной реакционной смеси, покидающей секцию разложения, рециркулировали в поток, покидающий ректификационную колонну (не показано на фиг. 2).
После нагревания в секции, содержащей внутрипроцессный теплообменник, разложенная реакционная смесь, имеющая давление 1,2 МПа, была подана в одноступенчатый аппарат частичного мгновенного испарения для удаления низкокипящих компонентов. Одноступенчатый аппарат частичного мгновенного испарения работал при давлении 0,80 МПа.
Секция извлечения циклогексана состояла из 3-х ректификационных колонн, которые работали по ступенчатому принципу. Иными словами, пары из первой ректификационной колонны использовались для нагревания второй ректификационной колонны, и пары из второй ректификационной колонны использовались для нагревания третьей ректификационной колонны. Кубовый поток из одноступенчатого аппарата частичного мгновенного испарения подавали в первую колонну ректификации циклогексана, которая оснащена паровым ребойлером. Давление на выходе из этих трех ректификационных колонн составляло примерно 0,5 МПа, 0,3 МПа и 0,1 МПа соответственно. Все эти ректификационные колонны работали с орошением для получения головных погонов, главным образом, циклогексана, с низкими концентрациями циклогексанона и циклогексанола. Полученные головные погоны использовались повторно в секции окисления. Кубовый поток из последней ректификационной колонны содержал примерно 66 мас.% циклогексана, при этом остальная часть являлась главным образом циклогексаноном, цикло-гексанолом, легкими и тяжелыми фракциями. Кубовый поток из последней ректификационной колонны направляли в секцию очистки циклогексанона для дальнейшей очистки и превращения циклогексанола в циклогексанон. При этих условиях наблюдалась следующая производительность установки циклогекса-нона:
Сумма производительностей конденсатора секции, содержащей ректификационную колонну, и конденсаторов в секции ректификации циклогексана была практически равна производительности конденсаторов в секции ректификации циклогексана, как описано в сравнительном примере.
Данный пример ясно показывает, что общая холодопроизводительность, необходимая в секции охлаждения, может быть в значительной степени снижена за счет введения секции, содержащей ректификационную колонну, в сочетании с секцией, содержащей внутрипроцессный теплообменник. Кроме того, показано, что производительность ребойлера первой ректификационной колонны в секции извлечения циклогексана может быть снижена примерно на 72%. Также показано, что зг. счет уменьшения количества циклогексилгидропероксида, циклогексанола и циклогексанона в полученных головных погонах общая селективность установки циклогексанона увеличивается примерно на 0,2%.
Пример 3.
Пример 2 повторяли, за исключением того, что верхнее давление в секции, содержащей ректификационную колонну, поддерживали на уровне приблизительно 0,10 МПа. В результате, примерно 20% количества циклогексана, присутствующего в подаче, было получено в виде головного продукта секции, содержащей ректификационную колонну, и часовой массовый расход разложенной реакционной смеси, покидающей секцию разложения, составлял приблизительно 400 метрических тонн. В секции охлаждения не ожидается никакого осаждения адипиновой кислоты.
При этих условиях наблюдается следующая производительность установки циклогексанона:
Сумма производительностей конденсатора секции, содержащей ректификационную колонну, и конденсаторов в секции ректификации циклогексана была практически равна производительности конденсаторов в секции ректификации циклогексана, как описано в сравнительном примере.
Данный пример ясно показывает, что общая холодопроизводительность, необходимая в секции охлаждения, может быть в значительной степени снижена за счет введения секции, содержащей ректификационную колонну, в сочетании с секцией, содержащей внутрипроцессный теплообменник. Кроме того, показано, что производительность ребойлера первой ректификационной колонны в секции извлечения циклогексана может быть снижена примерно на 69%. Также показано, что за счет уменьшения количества циклогексилгидропероксида, циклогексанола и циклогексанона в полученных головных погонах общая селективность установки циклогексанона увеличивается примерно на 0,2%.
Пример 4.
Пример 2 повторяли, за исключением того, что часовой массовый расход разложенной реакционной смеси, покидающей секцию разложения, составлял примерно 500 метрических тонн, и сумму массовых долей циклогексанола и циклогексанона в данном потоке поддерживали на уровне примерно 3,4% за счет уменьшения конверсии в секции окисления. В секции охлаждения не ожидается никакого осаждения адипиновой кислоты.
В данном случае сумма производительностей конденсатора секции, содержащей ректификационную колонну, и конденсаторов в секции ректификации циклогексана составляла примерно 18 ГДж на тонну полученного циклогексанона. Это примерно на 60% больше, чем производительность конденсаторов в секции ректификации циклогексана, как описано в сравнительном примере.
Данный пример ясно показывает, что общая холодопроизводительность, необходимая в секции охлаждения, может быть в значительной степени снижена за счет введения секции, содержащей ректификационную колонну, в сочетании с секцией, содержащей внутрипроцессный теплообменник. Кроме того, показано, что производительность ребойлера первой ректификационной колонны в секции извлечения циклогексана может быть снижена примерно на 63%. Также показано, что за счет уменьшения количества циклогексилгидропероксида, циклогексанола и циклегексанона в полученных головных погонах и, главным образом, за счет снижения конверсии в секции окисления, общая селективность установки цик-логексанона повышается примерно на 3,0%.
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
1. Непрерывный способ получения смеси, содержащей циклогексанон и циклогексанол, который включает:
a) окисление циклогексана в секции окисления без катализатора, содержащего переходный металл, в присутствии кислородсодержащего газа с образованием окисленной реакционной смеси;
b) охлаждение окисленной реакционной смеси в секции охлаждения;
c) разложение окисленной реакционной смеси в секции разложения при температуре ниже 130°С в присутствии катализатора, содержащего переходный металл, и водного каустического раствора с образованием разложенной реакционной смеси;
d) извлечение циклогексана в секции извлечения из разложенной реакционной смеси, при этом получают смесь, содержащую циклогексанон и циклогексанол;
a)
отличающийся тем, что стадия b) включает:
i) испарение циклогексана в одной или нескольких ректификационных колоннах, работающих при более низком давлении, чем давление в секции окисления, без подведенного извне тепла, и возвращение части испарившегося таким образом циклогексана в секцию окисления;
ii) охлаждение реакционной смеси в одном или нескольких непрямых теплообменниках.
2. Способ по п.1, в котором на стадии b) i) часть циклогексана, возвращаемая в секцию окисления, содержит не более 2 мас.% соединений, отличных от циклогексана.
3. Способ по п.1 или 2, в котором часть циклогексана, возвращаемая в секцию окисления, составляет от 10 до 40 мас.% циклогексана, присутствующего в окисленной реакционной смеси.
4. Способ по любому из пп.1-3, в котором секция окисления работает при давлении от 0,8 до 1,5 МПа.
5. Способ по любому из пп.1-4, в котором одна или несколько ректификационных колонн на стадии
(i) работают при давлении от 0 до 0,6 МПа.
6. Способ по п.5, в котором одна или несколько ректификационных колонн на стадии (i) работают при давлении от 0,03 до 0,20 МПа.
7. Способ по п.5 или 6, в котором одна или несколько ректификационных колонн на стадии (i) работают при давлении от 0,05 до 0,15 МПа.
8. Способ по любому из пп.1-7, в котором по меньшей мере одна ректификационная колонна на стадии (i) имеет по меньшей мере 2 теоретические тарелки.
9. Способ по любому из пп.1-8, в котором часть разложенной реакционной смеси, покидающей секцию разложения, рециркулируют в непрямой теплообменник (теплообменники) в секцию охлаждения
(ii) .
10. Способ по любому из пп.1-9, в котором часть циклогексана, возвращаемую в секцию окисления, перед возвращением в секцию окисления пропускают сначала через теплообменник, снабжаемый отходящим газом из секции окисления.
11. Способ по любому из пп.1-10, в котором окисленная реакционная смесь используется для нагревания разложенной реакционной смеси с помощью внутрипроцессного теплообменника.
12. Устройство, подходящее для осуществления способа по любому из пп.1-10, причем указанное устройство содержит:
a) секцию окисления;
b) секцию охлаждения;
c) секцию разложения;
d) секцию извлечения циклогексана;
которое отличается тем, что секция охлаждения содержит:
i) одну или несколько ректификационных колонн, работающих без подведенного извне тепла, при этом одна или несколько ректификационных колонн выполнены с возможностью работы при более низком давлении, чем давление, используемое на стадии окисления, и с возможностью возвращения части испарившегося в ректификационных колоннах циклогексана в секцию окисления;
ii) один или несколько непрямых теплообменников.
13. Устройство по п.12, в котором секция разложения дополнительно содержит рециркуляционный контур, выполненный с возможностью рециркуляции разложенной реакционной смеси, покидающей секцию разложения, обратно в непрямые теплообменники в секции охлаждения.
14. Устройство по п.12 или 13, в котором секция охлаждения содержит по меньшей мере одну ректификационную колонну, работающую без подведенного извне тепла и имеющую по меньшей мере две теоретические тарелки, за которой следует один или несколько непрямых теплообменников.
15. Устройство по любому из пп.11-14, в котором секция извлечения циклогексана содержит последовательность ректификационных колонн, которые объединены таким образом, что головной поток из первой ректификационной колонны используется в качестве источника тепла второй ректификационной колонны.
13.
13.
Евразийская патентная организация, ЕАПВ Россия, 109012, Москва, Малый Черкасский пер., 2
025632
- 1 -
(19)
025632
- 1 -
(19)
025632
- 4 -
(19)
025632
- 12 -