一種氨肟化反應與分離耦合工藝及裝置製造方法
2023-05-27 13:36:11 1
一種氨肟化反應與分離耦合工藝及裝置製造方法
【專利摘要】本發明公開了一種氨肟化反應與分離耦合工藝。將反應原料和溶劑從反應釜外分組連續加入管道反應器進行反應，再經混合器混合後送入反應釜內進行充分反應。反應釜上部為反應區，下部為過濾分離區，過濾分離區使反應產物環己酮肟與催化劑分離，分離出的環己酮肟進入後續工序，催化劑經反應釜外部的管道反應器等設備循環回反應釜內繼續參與反應。每間隔10～300S進行一次反衝，以保證反應分離的連續性。原料與催化劑接觸充分，反應完全，環己酮轉化率達99.9～100%。整套反應分離裝置結構布局合理，反應平穩。
【專利說明】一種氨肟化反應與分離耦合工藝及裝置
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種氨肟化反應工藝，特別是一種氨肟化製備環己酮肟的反應與分離耦合工藝。
【背景技術】
[0002]環己酮肟是製備己內醯胺的重要原料。製備環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法由於副產物價值低，因此採用的越來越少；ΗΡ0法由於其工藝複雜，操作難度大，在工業生產上逐漸為環己酮氨肟化法取代。環己酮氨肟化工藝，由於其工藝簡單、操作容易、副產物少，工業化應用越來越多。環己酮氨肟化法是指環己酮在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生成環己酮肟，反應完成後需要反應物料與固體催化劑的固液分離裝置，實現固體催化劑的循環使用。傳統的氨肟化催化反應分離工藝主要有兩種:一種是把反應產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，反應產物環己酮肟清液滲透進入後續工藝，被截留的催化劑濃液返回至反應釜內繼續參與催化反應。該方法存在的不足是，反應料液需要輸送至反應釜外，造成能耗增加，催化劑在輸送過程中，由於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分離工藝是過濾器在反應釜內，環己酮氨肟化在進行反應的同時，進行反應產物與催化劑的分離，該分離方式最大的缺點是反應物料容易走短路，有些反應原料未經反應就隨反應產物一起移出反應釜外，從而造成反應轉化率低，反應釜內返混嚴重等缺點。
[0003]為了解決氨肟化反應分離工藝中的上述問題，提高環己酮反應轉化率，充分利用反應過程中的反應熱，降低能耗和生產成本，有必要對氨肟化反應
分離工藝進行改進。
【發明內容】
[0004]本發明的目的是針對現有工藝的不足，提供一種氨肟化反應與分離耦合工藝，以提高環己酮轉化率，確保環己酮肟質量，降低能耗。
[0005]本發明的目的還在於提供一種氨肟化反應與分離裝置。
[0006]本發明解決其技術問題採取的方案是這樣的，一種氨肟化反應與分離耦合工藝，包括以下步驟:
(1)向反應釜內加入原料氨氣、雙氧水、環己酮和溶劑叔丁醇以及鈦矽分子篩催化劑，調節反應釜內溫度75?95°C，壓力0.3?0.6Mpa，建立循環；
(2)向反應釜內連續補加鈦矽分子篩催化劑，使物料進行反應；
在反應釜外，將原料氨氣和雙氧水為一組、環己酮和溶劑叔丁醇為一組分別連續加入不同的管道反應器內，再進入混合器混合，在管道反應器內，原料氨氣和雙氧水反應生成羥胺，羥胺再和環己酮在溶劑叔丁醇的存在下反應生成環己酮肟，在管道式反應器內環己酮的轉化率達90?99%，最後進入反應釜上部進行充分反應，其中，氨氣、雙氧水、環己酮與叔丁醇的摩爾比為(I?2):(1?2):1: ( 3?3.5);
(3)反應釜中間設有開有通孔的隔板，隔板將反應釜分為上下兩層，反應釜上部(層)為反應熟化區，下部(層)為過濾區，設置金屬膜過濾裝置，在反應熟化區，在攪拌作用下，使經過管道反應器未反應的少量環己酮在反應釜上部進行充分反應，得到環己酮肟、催化劑的混合溶液；在過濾區，經過濾器過濾出的環己酮肟清液進入後續工序，被過濾器截留的催化劑留在反應釜內，通過反應釜外部的循環泵與經管道反應器新加入的原料再次混合後繼續進行氨肟化催化反應；
(4)反應釜下部的過濾器分離採用死端過濾，每隔10?300S進行一次反衝，以保證反應分離的連續性，隨著環己酮肟清液連續不斷的滲出，原料、溶劑和催化劑不斷補加，實現氨肟化催化反應與分離的連續進行。
[0007]本發明中，作為較優選的方案，原料在反應釜外的管道反應器的加入分成2組，管道反應器為2套，一組管道反應器加入氨氣和雙氧水，另一組管道反應器加入叔丁醇和環己酮。其中，兩套管道反應器的排列先後順序對反應結果無影響。
[0008]本發明的一種氨肟化反應與分離裝置，包括反應釜，反應釜外部管道上的循環泵等設備，反應釜分上下兩層，中間設有開有通孔的隔板，循環泵出口依次連接一級換熱器、一組管道反應器、二組管道反應器、二級換熱器和物料混合器，物料混合器通過管道連接反應釜。
[0009]反應釜上部設置物料分布器，攪拌器，反應釜下部採用金屬膜過濾器等常規結構，可確保反應溫度平穩，原料接觸充分，催化劑與反應產物有效分離。
[0010]本發明取得的有益效果如下:
1、原料氨氣、雙氧水、環己酮和溶劑叔丁醇從反應釜外的管道上分組預混後進入反應釜，在管道中就開始進行催化反應，而且反應釜上半部無過濾器，降低了反應器內反應物料的返混程度，減少了反應器進口物料直接走短路離開反應器的概率，使反應更完全，使轉化率高達99.9%以上。
[0011]2、催化劑為連續補加，確保了催化效果，降低了生產成本。
[0012]3、反應原料在管道上充分混合，使反應釜內部結構簡化，降低設備成本。
[0013]4、在反應釜外部管道上分布冷凝器，實現了反應熱的再利用，反應過程安全，反應原料間有效接觸，降低了能耗。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0014]圖1為本發明氨肟化反應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、環己酮 D、叔丁醇 E、催化劑 F、環己酮肟；
1、反應釜2、金屬膜過濾器3、循環泵4，7、換熱器5，6、管道反應器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]以下結合實施例對本發明做進一步說明。
[0017]實施例1 參見圖1給出的本發明氨肟化反應與分離裝置的安裝示意圖，本發明工藝過程包括如下步驟:
(1)向反應釜I內按摩爾比(I?2):(1?2):1: ( 3?3.5)加入原料
氨氣A、雙氧水B、環己酮C和溶劑叔丁醇D和適量催化劑鈦矽分子篩E，調節反應釜I內的溫度為75?95°C，壓力為0.3?0.6Mpa，建立循環；
(2)控制反應釜I溫度和壓力為以上條件，向反應釜I內連續補加催化劑鈦矽分子篩E，物料進行反應。在反應釜I外部管道上，原料氨氣A與雙氧水B連續不斷的進入管道反應器5，原料環己酮C與溶劑叔丁醇D連續進入管道反應器6，氨氣A與雙氧水B的接觸反應生成羥胺，羥胺再與環己酮C在溶劑叔丁醇D的存在下反應生成環己酮肟F後經混合器8混合後進入反應釜I內，其中氨氣A、雙氧水B、環己酮C和溶劑叔丁醇D的加入摩爾比為(I ?2):(1 ?2):1: ( 3 ?3.5);
(3)在反應釜I上部為反應熟化區，分布有物料分布器11和擋板10，在攪拌9作用下，使經過管道反應器(5、6)未反應的少量環己酮C進行充分反應，使環己酮C轉化率達99.9 ?100% ；
(4)在反應釜I下部設有金屬膜過濾器2，為物料過濾區，可將反應產物環己酮肟F與催化劑E進行分離。經金屬膜過濾器過濾出的環己酮肟F清液進入後續工序；被金屬膜過濾器截留的催化劑E留在反應釜I內，通過反應釜I外部的循環泵3與經管道反應器(5、6)新加入的原料再次混合進行氨肟化催化反應；
(5)反應釜I下部的金屬膜過濾器2分離採用死端過濾，為了保證金屬膜的通量，分離的連續性，每隔10?300S進行一次反衝，隨著環己酮肟F清液連續不斷的滲出，原料、溶劑和催化劑不斷加入，實現氨肟化催化反應分離的連續進行。
[0018]反應原料氨氣A、雙氧水B、環己酮C、溶劑叔丁醇D、催化劑E的加入質量和等於環己酮肟F清液滲出的質量。
[0019]見圖1給出的一種氨肟化反應與分離裝置安裝結構示意圖，反應釜I外部連接依次為循環泵3、一級換熱器4、一組管道反應器5、二組管道反應器6、二級換熱器7、物料混合器8，物料混合器8通過管道相連反應釜I。
[0020]反應釜I中間設有開有通孔的隔板11，隔板11將反應釜分為上、下兩層，上半部為反應熟化區，下半部為過濾區，過濾區設置金屬膜過濾裝置。
[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器5為原料環己酮C和溶劑叔丁醇D連續不斷的加入，二組管道反應器6為原料氨氣A、雙氧水B連續不斷的加入。
【權利要求】
1.一種氨肟化反應與分離耦合工藝，其特徵是包括以下步驟: (1)向反應釜內加入原料氨氣、雙氧水、環己酮和溶劑叔丁醇以及鈦矽 分子篩催化劑，調節反應釜內溫度75?95°C，壓力0.3?0.6Mpa，建立循環； (2)向反應釜內連續補加鈦矽分子篩催化劑，使物料進行反應； 在反應釜外，將原料氨氣和雙氧水為一組、環己酮和溶劑叔丁醇為一組分別連續加入不同的管道反應器內，再進入混合器混合，在管道反應器內，原料氨氣和雙氧水反應生成羥胺，羥胺再和環己酮在溶劑叔丁醇的存在下反應生成環己酮肟，最後進入反應釜上部進行充分反應，其中，氨氣、雙氧水、環己酮與叔丁醇的摩爾比為(1?2):(1?2):1: ( 3?3.5)； (3 )反應釜分上下兩層，在反應釜上部，在攪拌作用下，使經過管道反 應器未反應的少量環己酮在反應釜上層進行充分反應，得到環己酮肟、催化劑的混合溶液，經反應釜下部的過濾器過濾出的環己酮肟清液進入後續工序，被過濾器截留的催化劑留在反應釜內，通過反應釜外部的循環泵與經管道反應器新加入的原料再次混合後繼續進行氨肟化催化反應； (4)反應釜下部的過濾器分離採用死端過濾，每隔10?300S進行一次反衝，隨著環己酮肟清液連續不斷的滲出，原料、溶劑和催化劑不斷補加，實現氨肟化催化反應與分離的連續進行。
2.根據權利要求1所述的氨肟化反應與分離耦合工藝，其特徵是原料和溶劑在反應釜外的管道反應器中加入，管道反應器分成2組，一組管道反應器加入氨氣和雙氧水，另一組管道反應器加入環己酮和溶劑叔丁醇。
3.根據權利要求1所述的氨肟化反應與分離耦合工藝，其特徵是通過 管道反應器加入的原料氨氣、雙氧水、環己酮和溶劑叔丁醇、以及反應釜補加的催化劑的質量之和等於環己酮肟清液滲出的質量。
4.一種氨肟化反應與分離裝置，包括反應釜、反應釜外部管道上的循環泵，其特徵是反應釜分上下兩層，中間設有開有通孔的隔板，循環泵出口依次連接一級換熱器、一組管道反應器、二組管道反應器、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 優先權日:2014年9月2日
【發明者】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