液相氧化环己烷制备环己酮的鼓泡塔新工艺

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1、万方数据第5卷第6期2005年12月过程工程学报TheChiIleseJoumalofProcessEng沁酬鹕、，oI．5No．6Dec．2005液相氧化环己烷制备环己酮的鼓泡塔新工艺郭志武1，靳海波1，项志军1，佟泽民1，程立泉2，胡镇华2(1．北京石油化工学院化工系，北京102617；2．中国石化股份有限公司巴陵分公司，湖南岳阳414007)摘要：在连续无搅拌鼓泡塔反应器中，以环烷酸钴为催化剂，研究了空气液相氧化环己烷制各环己酮的氧化过程，考察了空气流速、环己烷停留时间、催化剂浓度、压力及温度对反应效果的影响．结果表明，在无搅拌鼓泡塔中，采用空气氧化环己烷制备环己酮的

2、适宜操作条件为：反应温度413~423K，压力1．2～1．5MPa；当空气表观气速为2．5～3．5c“s、环己烷停留时间为30—0min时，反应转化率为5％o％，选择性达到80％一85％关键词：鼓泡塔；氧化；环己烷中图分类号：TQ234文献标识码：A文章编号：1009—606x(2005)06_0631-051前言环己酮是一种重要的化工原料，广泛应用于合成纤维、合成橡胶、工业涂料、医药、农药、有机溶剂等产品的制各．由于聚酰胺行业的迅速发展，使国内、国际市场上作为生产己内酰胺原料的环己酮也得到了快速发展．目前，国内外生产环己酮的主要方法是环己烷氧化法，其中以环己烷的催化氧化最

3、为重要．对传统催化氧化的改进集中在催化反应和反应工程方面[1，2]，主要包括：(1)寻找合适的催化剂、抑制剂以及相转移试剂和合适的反应条件，提高反应的转化率、选择性和单程收率；(2)通过对反应器的改进解决工艺中的结渣难题，提高生产的连续性；(3)反应条件温和化、生产安全化；(4)控制反应，避免深度氧化和污染环境．因此，有关环己酮合成的新工艺与新技术的研究开发一直受到学术界和企业的广泛关注．目前，工业环己烷催化氧化反应大都采用搅拌反应器，如荷兰S捌【IlicaIbon公司的钴盐催化氧化工艺、荷兰DSM法以及国内采用的环己烷钴盐催化氧化工艺，其目的在于加快含氧气体与环己烷的混合

4、．由于环己烷的氧化产物环己酮和环己醇比环己烷反应活性高，更容易被氧化，因此，为减少反应混合物的返混而采用多级串联反应器(5~6级最常见)，有利于缩短氧化产物的停留时间，可避免反应产物的深度氧化，从而提高目的产物的选择性和收率【3'4J．一般情况下，此类工艺的反应温度在423K左右，压力为0．8～1．2MPa，转化率约为4％，环己酮和环己醇总收率为75％一85％【5】．另外，由于环己烷的催化氧化在高压下进行，搅拌装置不仅增加了过程设备的投资，而且还增加了设备的复杂性、安全性和生产成本．本工作目的在于采用不带搅拌装置的立式鼓泡反应器，以多段进气方式来研究环己烷催化氧化制备环己酮

5、反应工艺，考察了空气流量、环己烷平均停留时间、反应压力以及反应温度等操作条件对均相催化氧化反应效果的影响，以期获得～种适宜的环己烷催化反应器形式及反应工艺条件．2实验2．1试剂和原料原料为环己烷，北京化工厂，分析纯；液相氧化反应的催化剂为环烷酸钴，北京化工厂，实验级．2．2实验装置实验装置主要由反应器、进料系统和冷凝回流系统3部分组成，如图l所示．反应器高1．8m，内径函0．06m，反应器有效体积约为5L，外壁设有加热装置，由几组热电偶和温控仪控制反应器内不同反应区的反应温度．反应器内部设有与进气管道相连的多管式气体分布器，分布器为26个矽1．0mm的孔，在管上呈等边三角形

6、排列．进料系统包括空气进料和环己烷进料两部分，空气经压缩机加压后，通过流量计计量，进入反应器．环己烷经计量泵、再经预热器加热到反应所需温度后进入反应器．在反应器上端，氧化产物可以从反应器一侧的溢流管流出，经冷凝器冷却后收集．冷凝回流系统由冷凝器、气液分离器和回料泵组成．未反应完的气体、部分环己烷蒸汽以及少部分低沸点氧化产物(主要是水)从反应器顶部引出，经冷凝后，环己烷重新打回到反应器底部继续氧化，反应生成的水和未反应的气体则被移出反应体系．收稿日期：2004_12—27，修回日期：2005—05—23作者简介：郭志武(1971一)，男，湖南省益阳市人，本科，工程师，化学工艺

7、专业；靳海波，通讯联系人，E—mail：jinhaibo@biptedu‘cn．万方数据632过程工程学报第5卷图1实验装置图F培1EXper曲entalsetllp工业上采用的催化剂环烷酸钴为均相催化剂，在进入反应器前与环己烷料液进行预混，反应后催化剂随产物带走，不回收．本研究也采用这一方式．2．3试样分析与数据处理2．3．1分析方法反应混合物中的环己基过氧化氢采用碘量法测定，酸和酯通过酸碱滴定法测量，反应混合物中环己烷、酮和醇用内标气相色谱分析方法测定，用工作曲线法计算烷、酮、醇含量．气相色谱法测定的醇含量减去