[發明專利]一種環己烷氧化反應器及其使用方法

有效

• 申請號: 201610417344.1
• 申請日: 2016-06-14
• 公開（公告）號: CN107497374B
• 公開（公告）日: 2021-06-04
• 發明（設計）人: 周小文;劉洪武;黎樹根
• 申請（專利權）人: 中國石油化工股份有限公司;中國石油化工股份有限公司巴陵分公司
• 主分類號: B01J10/00
• 分類號: B01J10/00;B01J19/00;B01J19/24;C07C27/12;C07C29/50;C07C35/08;C07C45/33;C07C49/403;C07C407/00;C07C409/14
• 代理公司: 長沙市融智專利事務所(普通合伙) 43114
• 代理人: 魏娟

本發明公開了一種環己烷氧化反應器及其使用方法，反應器殼體內套設多層導流筒，每個導流筒的直徑不同，將反應器殼體內分隔成多級環形區域，每個導流筒的底部與反應器殼體之間留有過水縫隙，并且導流筒的高度沿中心向外側逐級降低，位于中心的導流筒連通進液口，每級環形區域以及中心的導流筒內均連通進氣口，最外層的環形區域連通出液口，反應器殼體頂部設有出氣口。本發明的反應器中，至少一半以上的液相環己烷從導流筒底部與反應器殼體之間的縫隙逐層流過，至多不超過一半的液相環己烷從導流筒頂部逐層溢流。本發明改善了反應器中環己烷的流動狀況，提高了過程的選擇性，與現有技術比可提高環己烷氧化選擇性1.5％～3.0％。

技術領域

本發明涉及一種環己烷氧化反應器及其使用方法。

背景技術

制備環己醇和環己酮，通常是用含分子氧的氣體氧化環己烷，首先生成含環己基過氧化氫、環己醇和環己酮的氧化混合物(環己烷氧化液)，然后處理這種氧化混合物，使其中的環己基過氧化氫分解生成環己醇和環己酮，反應產物經多次精餾得到環己醇和環己酮，環己烷則循環使用。

環己烷氧化反應器一般為鼓泡塔，可在塔中加導流筒等內構件來改善傳質，也可加裝攪拌。在鼓泡塔中，一般不需要對液相進行劇烈攪拌，氣相可高度分散在液相中，有較大的持液量和相界接觸表面，傳質和傳熱效率較高，適用于緩慢化學反應和強放熱情況，反應器結構簡單、操作穩定、投資和維修費用低。帶攪拌的鼓泡反應器能加速氣液兩相之間的傳質和傳熱，更易于操控。

因為含氧氣體氧化環己烷生成的中間產物環己基過氧化氫、環己醇和環己酮等都比環己烷更容易氧化，而這些中間產物又是所需要的目的產物，用單一的攪拌鼓泡反應器反應時，液相返混嚴重，而改用多釜串聯之后，液相的流動接近平推流，與全混方式相比可以減少中間產物被進一步氧化，從而提高目的產物的收率。串聯反應器的個數越多，液相混合物的流動就越接近平推流，反應產物的收率也越高。但考慮實際操作和成本，一般選擇的串聯反應器的個數為3～8個，更多的選擇5～6個。但是，串聯的反應器數量較多時設備數量龐大因而初期投資高，串聯的反應器數量較少時實際效果與平推流反應器差距較大，使得最終的目的產物的選擇性仍然偏低。

為提高目的產物選擇性，氧化過程一般采用多釜串聯，環己烷依次流經各反應器，環己烷氧化液中的環己醇和環己酮維持在一個較低的濃度內，環己烷的轉化率一般控制在3％～5％之間。目前，國內由環己烷氧化生產環己酮的第一步——用空氣氧化環己烷制備環己烷氧化液的工業裝置由多個(一般3～8個)攪拌鼓泡反應器或氣升式環流反應器串聯組成，如中國專利ZL200610031689.X、ZL200610031809.6、ZL201120157789.3和CN103804161A所述。

ZL200510130561.4公開了一種用于環己烷氧化制環己酮的超重力反應器——旋轉填充床，可以強化環己烷的氧化過程。超重力反應器能大幅提高傳質和傳熱速度，但對于環己烷氧化制環己酮這樣化學反應為控制步驟的慢反應過程， 提高傳質速率對反應結果的影響有限。

ZL200710098839.3公開了一種用于環己烷氧化制環己酮的微通道或微管反應器，與鼓泡反應器相比，微通道或微管反應器比較復雜，初期投入較大，尚未有工業化生產的范例。

CN1834078A公開了一種環己烷液相氧化工藝——液相環己烷以平推流的方式通過鼓泡反應器，可以提高環己烷氧化的收率。然而，除非液相環己烷在反應器中的停留時間很短，使環己烷向上流動的速度接近氣泡上升的速度，否則上升的氣泡會造成液體的擾動，鼓泡塔內液體的流動形式會遠離平推流，而更接近于全混流。在現有的工業裝置上，環己烷氧化時液態物料的總停留時間一般為20～80分鐘，折算到每級反應器內也有4～16分鐘，而反應器內氣泡從塔釜上升至塔頂只需幾秒。因此，在直徑較大的鼓泡塔內使液體呈平推流狀態是難以實現的。

波蘭塔爾努夫氮化物工廠在CN1172098中公開了一種一釜多室水平流氧化反應器，在反應器內設置擋板，將物料分隔成多個區域，達到在一級反應器內實現多釜串聯的效果。但該專利未提及反應器的形狀，也未提及相應的結構尺寸。