一種氨肟化反應(yīng)與分離耦合工藝及裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種氨肟化反應(yīng)與分離耦合工藝。將反應(yīng)原料和溶劑從反應(yīng)釜外分組連續(xù)加入管道反應(yīng)器進行反應(yīng)，再經(jīng)混合器混合后送入反應(yīng)釜內(nèi)進行充分反應(yīng)。反應(yīng)釜上部為反應(yīng)區(qū)，下部為過濾分離區(qū)，過濾分離區(qū)使反應(yīng)產(chǎn)物環(huán)己酮肟與催化劑分離，分離出的環(huán)己酮肟進入后續(xù)工序，催化劑經(jīng)反應(yīng)釜外部的管道反應(yīng)器等設(shè)備循環(huán)回反應(yīng)釜內(nèi)繼續(xù)參與反應(yīng)。每間隔10～300S進行一次反沖，以保證反應(yīng)分離的連續(xù)性。原料與催化劑接觸充分，反應(yīng)完全，環(huán)己酮轉(zhuǎn)化率達99.9～100%。整套反應(yīng)分離裝置結(jié)構(gòu)布局合理，反應(yīng)平穩(wěn)。
【專利說明】一種氨肟化反應(yīng)與分離耦合工藝及裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種氨肟化反應(yīng)工藝，特別是一種氨肟化制備環(huán)己酮肟的反應(yīng)與分離耦合工藝。

【背景技術(shù)】
[0002]環(huán)己酮肟是制備己內(nèi)酰胺的重要原料。制備環(huán)己酮肟的工藝主要有HSO法(硫酸羥胺法)、ΗΡ0法(磷酸羥胺法)、N0還原法以及氨肟化法。NO還原法、HSO法由于副產(chǎn)物價值低，因此采用的越來越少；ΗΡ0法由于其工藝復(fù)雜，操作難度大，在工業(yè)生產(chǎn)上逐漸為環(huán)己酮氨肟化法取代。環(huán)己酮氨肟化工藝，由于其工藝簡單、操作容易、副產(chǎn)物少，工業(yè)化應(yīng)用越來越多。環(huán)己酮氨肟化法是指環(huán)己酮在TS-1分子篩催化劑的作用下，與雙氧水及氨的混合溶液反應(yīng)生成環(huán)己酮肟，反應(yīng)完成后需要反應(yīng)物料與固體催化劑的固液分離裝置，實現(xiàn)固體催化劑的循環(huán)使用。傳統(tǒng)的氨肟化催化反應(yīng)分離工藝主要有兩種:一種是把反應(yīng)產(chǎn)物與催化劑的混合物引出至外置過濾器進行固液錯流過濾分離，反應(yīng)產(chǎn)物環(huán)己酮肟清液滲透進入后續(xù)工藝，被截留的催化劑濃液返回至反應(yīng)釜內(nèi)繼續(xù)參與催化反應(yīng)。該方法存在的不足是，反應(yīng)料液需要輸送至反應(yīng)釜外，造成能耗增加，催化劑在輸送過程中，由于泵的剪切會造成催化劑磨損，造成催化劑性能下降及催化劑損失。另外一種氨肟化反應(yīng)分離工藝是過濾器在反應(yīng)釜內(nèi)，環(huán)己酮氨肟化在進行反應(yīng)的同時，進行反應(yīng)產(chǎn)物與催化劑的分離，該分離方式最大的缺點是反應(yīng)物料容易走短路，有些反應(yīng)原料未經(jīng)反應(yīng)就隨反應(yīng)產(chǎn)物一起移出反應(yīng)釜外，從而造成反應(yīng)轉(zhuǎn)化率低，反應(yīng)釜內(nèi)返混嚴重等缺點。
[0003]為了解決氨肟化反應(yīng)分離工藝中的上述問題，提高環(huán)己酮反應(yīng)轉(zhuǎn)化率，充分利用反應(yīng)過程中的反應(yīng)熱，降低能耗和生產(chǎn)成本，有必要對氨肟化反應(yīng)
分離工藝進行改進。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有工藝的不足，提供一種氨肟化反應(yīng)與分離耦合工藝，以提高環(huán)己酮轉(zhuǎn)化率，確保環(huán)己酮肟質(zhì)量，降低能耗。
[0005]本發(fā)明的目的還在于提供一種氨肟化反應(yīng)與分離裝置。
[0006]本發(fā)明解決其技術(shù)問題采取的方案是這樣的，一種氨肟化反應(yīng)與分離耦合工藝，包括以下步驟:
(1)向反應(yīng)釜內(nèi)加入原料氨氣、雙氧水、環(huán)己酮和溶劑叔丁醇以及鈦硅分子篩催化劑，調(diào)節(jié)反應(yīng)釜內(nèi)溫度75?95°C，壓力0.3?0.6Mpa，建立循環(huán)；
(2)向反應(yīng)釜內(nèi)連續(xù)補加鈦硅分子篩催化劑，使物料進行反應(yīng)；
在反應(yīng)釜外，將原料氨氣和雙氧水為一組、環(huán)己酮和溶劑叔丁醇為一組分別連續(xù)加入不同的管道反應(yīng)器內(nèi)，再進入混合器混合，在管道反應(yīng)器內(nèi)，原料氨氣和雙氧水反應(yīng)生成羥胺，羥胺再和環(huán)己酮在溶劑叔丁醇的存在下反應(yīng)生成環(huán)己酮肟，在管道式反應(yīng)器內(nèi)環(huán)己酮的轉(zhuǎn)化率達90?99%，最后進入反應(yīng)釜上部進行充分反應(yīng)，其中，氨氣、雙氧水、環(huán)己酮與叔丁醇的摩爾比為(I?2):(1?2):1: ( 3?3.5);
(3)反應(yīng)釜中間設(shè)有開有通孔的隔板，隔板將反應(yīng)釜分為上下兩層，反應(yīng)釜上部(層)為反應(yīng)熟化區(qū)，下部(層)為過濾區(qū)，設(shè)置金屬膜過濾裝置，在反應(yīng)熟化區(qū)，在攪拌作用下，使經(jīng)過管道反應(yīng)器未反應(yīng)的少量環(huán)己酮在反應(yīng)釜上部進行充分反應(yīng)，得到環(huán)己酮肟、催化劑的混合溶液；在過濾區(qū)，經(jīng)過濾器過濾出的環(huán)己酮肟清液進入后續(xù)工序，被過濾器截留的催化劑留在反應(yīng)釜內(nèi)，通過反應(yīng)釜外部的循環(huán)泵與經(jīng)管道反應(yīng)器新加入的原料再次混合后繼續(xù)進行氨肟化催化反應(yīng)；
(4)反應(yīng)釜下部的過濾器分離采用死端過濾，每隔10?300S進行一次反沖，以保證反應(yīng)分離的連續(xù)性，隨著環(huán)己酮肟清液連續(xù)不斷的滲出，原料、溶劑和催化劑不斷補加，實現(xiàn)氨肟化催化反應(yīng)與分離的連續(xù)進行。
[0007]本發(fā)明中，作為較優(yōu)選的方案，原料在反應(yīng)釜外的管道反應(yīng)器的加入分成2組，管道反應(yīng)器為2套，一組管道反應(yīng)器加入氨氣和雙氧水，另一組管道反應(yīng)器加入叔丁醇和環(huán)己酮。其中，兩套管道反應(yīng)器的排列先后順序?qū)Ψ磻?yīng)結(jié)果無影響。
[0008]本發(fā)明的一種氨肟化反應(yīng)與分離裝置，包括反應(yīng)釜，反應(yīng)釜外部管道上的循環(huán)泵等設(shè)備，反應(yīng)釜分上下兩層，中間設(shè)有開有通孔的隔板，循環(huán)泵出口依次連接一級換熱器、一組管道反應(yīng)器、二組管道反應(yīng)器、二級換熱器和物料混合器，物料混合器通過管道連接反應(yīng)釜。
[0009]反應(yīng)釜上部設(shè)置物料分布器，攪拌器，反應(yīng)釜下部采用金屬膜過濾器等常規(guī)結(jié)構(gòu)，可確保反應(yīng)溫度平穩(wěn)，原料接觸充分，催化劑與反應(yīng)產(chǎn)物有效分離。
[0010]本發(fā)明取得的有益效果如下:
1、原料氨氣、雙氧水、環(huán)己酮和溶劑叔丁醇從反應(yīng)釜外的管道上分組預(yù)混后進入反應(yīng)釜，在管道中就開始進行催化反應(yīng)，而且反應(yīng)釜上半部無過濾器，降低了反應(yīng)器內(nèi)反應(yīng)物料的返混程度，減少了反應(yīng)器進口物料直接走短路離開反應(yīng)器的概率，使反應(yīng)更完全，使轉(zhuǎn)化率高達99.9%以上。
[0011]2、催化劑為連續(xù)補加，確保了催化效果，降低了生產(chǎn)成本。
[0012]3、反應(yīng)原料在管道上充分混合，使反應(yīng)釜內(nèi)部結(jié)構(gòu)簡化，降低設(shè)備成本。
[0013]4、在反應(yīng)釜外部管道上分布冷凝器，實現(xiàn)了反應(yīng)熱的再利用，反應(yīng)過程安全，反應(yīng)原料間有效接觸，降低了能耗。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1為本發(fā)明氨肟化反應(yīng)與分離裝置的安裝示意圖。
[0015]圖種各標號代表的含義如下:
A、氨氣 B、雙氧水 C、環(huán)己酮 D、叔丁醇 E、催化劑 F、環(huán)己酮肟；
1、反應(yīng)釜2、金屬膜過濾器3、循環(huán)泵4，7、換熱器5，6、管道反應(yīng)器8、混合器9、攪拌器10、擋板11、隔板12、物料分布器。

【具體實施方式】
[0016]以下結(jié)合實施例對本發(fā)明做進一步說明。
[0017]實施例1 參見圖1給出的本發(fā)明氨肟化反應(yīng)與分離裝置的安裝示意圖，本發(fā)明工藝過程包括如下步驟:
(1)向反應(yīng)釜I內(nèi)按摩爾比(I?2):(1?2):1: ( 3?3.5)加入原料
氨氣A、雙氧水B、環(huán)己酮C和溶劑叔丁醇D和適量催化劑鈦硅分子篩E，調(diào)節(jié)反應(yīng)釜I內(nèi)的溫度為75?95°C，壓力為0.3?0.6Mpa，建立循環(huán)；
(2)控制反應(yīng)釜I溫度和壓力為以上條件，向反應(yīng)釜I內(nèi)連續(xù)補加催化劑鈦硅分子篩E，物料進行反應(yīng)。在反應(yīng)釜I外部管道上，原料氨氣A與雙氧水B連續(xù)不斷的進入管道反應(yīng)器5，原料環(huán)己酮C與溶劑叔丁醇D連續(xù)進入管道反應(yīng)器6，氨氣A與雙氧水B的接觸反應(yīng)生成羥胺，羥胺再與環(huán)己酮C在溶劑叔丁醇D的存在下反應(yīng)生成環(huán)己酮肟F后經(jīng)混合器8混合后進入反應(yīng)釜I內(nèi)，其中氨氣A、雙氧水B、環(huán)己酮C和溶劑叔丁醇D的加入摩爾比為(I ?2):(1 ?2):1: ( 3 ?3.5);
(3)在反應(yīng)釜I上部為反應(yīng)熟化區(qū)，分布有物料分布器11和擋板10，在攪拌9作用下，使經(jīng)過管道反應(yīng)器(5、6)未反應(yīng)的少量環(huán)己酮C進行充分反應(yīng)，使環(huán)己酮C轉(zhuǎn)化率達99.9 ?100% ；
(4)在反應(yīng)釜I下部設(shè)有金屬膜過濾器2，為物料過濾區(qū)，可將反應(yīng)產(chǎn)物環(huán)己酮肟F與催化劑E進行分離。經(jīng)金屬膜過濾器過濾出的環(huán)己酮肟F清液進入后續(xù)工序；被金屬膜過濾器截留的催化劑E留在反應(yīng)釜I內(nèi)，通過反應(yīng)釜I外部的循環(huán)泵3與經(jīng)管道反應(yīng)器(5、6)新加入的原料再次混合進行氨肟化催化反應(yīng)；
(5)反應(yīng)釜I下部的金屬膜過濾器2分離采用死端過濾，為了保證金屬膜的通量，分離的連續(xù)性，每隔10?300S進行一次反沖，隨著環(huán)己酮肟F清液連續(xù)不斷的滲出，原料、溶劑和催化劑不斷加入，實現(xiàn)氨肟化催化反應(yīng)分離的連續(xù)進行。
[0018]反應(yīng)原料氨氣A、雙氧水B、環(huán)己酮C、溶劑叔丁醇D、催化劑E的加入質(zhì)量和等于環(huán)己酮肟F清液滲出的質(zhì)量。
[0019]見圖1給出的一種氨肟化反應(yīng)與分離裝置安裝結(jié)構(gòu)示意圖，反應(yīng)釜I外部連接依次為循環(huán)泵3、一級換熱器4、一組管道反應(yīng)器5、二組管道反應(yīng)器6、二級換熱器7、物料混合器8，物料混合器8通過管道相連反應(yīng)釜I。
[0020]反應(yīng)釜I中間設(shè)有開有通孔的隔板11，隔板11將反應(yīng)釜分為上、下兩層，上半部為反應(yīng)熟化區(qū)，下半部為過濾區(qū)，過濾區(qū)設(shè)置金屬膜過濾裝置。
[0021]實施例2
實施例2與實施例1不同之處是一組管道反應(yīng)器5為原料環(huán)己酮C和溶劑叔丁醇D連續(xù)不斷的加入，二組管道反應(yīng)器6為原料氨氣A、雙氧水B連續(xù)不斷的加入。
【權(quán)利要求】
1.一種氨肟化反應(yīng)與分離耦合工藝，其特征是包括以下步驟: (1)向反應(yīng)釜內(nèi)加入原料氨氣、雙氧水、環(huán)己酮和溶劑叔丁醇以及鈦硅 分子篩催化劑，調(diào)節(jié)反應(yīng)釜內(nèi)溫度75?95°C，壓力0.3?0.6Mpa，建立循環(huán)； (2)向反應(yīng)釜內(nèi)連續(xù)補加鈦硅分子篩催化劑，使物料進行反應(yīng)； 在反應(yīng)釜外，將原料氨氣和雙氧水為一組、環(huán)己酮和溶劑叔丁醇為一組分別連續(xù)加入不同的管道反應(yīng)器內(nèi)，再進入混合器混合，在管道反應(yīng)器內(nèi)，原料氨氣和雙氧水反應(yīng)生成羥胺，羥胺再和環(huán)己酮在溶劑叔丁醇的存在下反應(yīng)生成環(huán)己酮肟，最后進入反應(yīng)釜上部進行充分反應(yīng)，其中，氨氣、雙氧水、環(huán)己酮與叔丁醇的摩爾比為(1?2):(1?2):1: ( 3?3.5)； (3 )反應(yīng)釜分上下兩層，在反應(yīng)釜上部，在攪拌作用下，使經(jīng)過管道反 應(yīng)器未反應(yīng)的少量環(huán)己酮在反應(yīng)釜上層進行充分反應(yīng)，得到環(huán)己酮肟、催化劑的混合溶液，經(jīng)反應(yīng)釜下部的過濾器過濾出的環(huán)己酮肟清液進入后續(xù)工序，被過濾器截留的催化劑留在反應(yīng)釜內(nèi)，通過反應(yīng)釜外部的循環(huán)泵與經(jīng)管道反應(yīng)器新加入的原料再次混合后繼續(xù)進行氨肟化催化反應(yīng)； (4)反應(yīng)釜下部的過濾器分離采用死端過濾，每隔10?300S進行一次反沖，隨著環(huán)己酮肟清液連續(xù)不斷的滲出，原料、溶劑和催化劑不斷補加，實現(xiàn)氨肟化催化反應(yīng)與分離的連續(xù)進行。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氨肟化反應(yīng)與分離耦合工藝，其特征是原料和溶劑在反應(yīng)釜外的管道反應(yīng)器中加入，管道反應(yīng)器分成2組，一組管道反應(yīng)器加入氨氣和雙氧水，另一組管道反應(yīng)器加入環(huán)己酮和溶劑叔丁醇。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氨肟化反應(yīng)與分離耦合工藝，其特征是通過 管道反應(yīng)器加入的原料氨氣、雙氧水、環(huán)己酮和溶劑叔丁醇、以及反應(yīng)釜補加的催化劑的質(zhì)量之和等于環(huán)己酮肟清液滲出的質(zhì)量。
4.一種氨肟化反應(yīng)與分離裝置，包括反應(yīng)釜、反應(yīng)釜外部管道上的循環(huán)泵，其特征是反應(yīng)釜分上下兩層，中間設(shè)有開有通孔的隔板，循環(huán)泵出口依次連接一級換熱器、一組管道反應(yīng)器、二組管道反應(yīng)器、二級換熱器和物料混合器，物料混合器通過管道連接反應(yīng)釜。
【文檔編號】C07C249/04GK104262196SQ201410442194
【公開日】2015年1月7日 申請日期:2014年9月2日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月2日
【發(fā)明者】高文杲, 宛捍東, 金作宏, 王海東, 張玉新, 王富民 申請人:河北美邦工程科技有限公司