CN108503517A - 一种绿色节能的环己烷氧化制备环己酮的***及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种绿色节能的环己烷氧化制备环己酮的***及方法,一种绿色节能的环己烷氧化制备环己酮的***,包括反应装置(1)和高压气体循环装置(2),环己烷进料罐区(A)通过管道与反应装置连接,反应装置通过管道与高压气体循环装置连接,高压气体循环装置的出料管道与氧气罐区(B)的进料管道汇合后与反应装置连接,反应装置通过管道与后分离工段(C)连接。本发明的***,对反应后的高压尾气不经过泄压直接进行循环压缩后,与任意比例的氧气和空气混合后重新进入反应***,充分利用了尾气的余压,压缩机只需要提供尾气循环的少量能耗即可,大大较少了压缩机的能耗,具有流程简单、无尾气排放和能耗低等突出优点。
Description
技术领域
本发明涉及一种环己烷氧化制备环己酮的***及方法。
背景技术
环己酮是制备己内酰胺、己二酸的主要中间体,也是制备各种乙烯树脂漆的主要原料,并且被广泛用做许多高分子聚合物的溶剂。因此,环己酮在有机化工、涂料工业等方面都有着极其重要的作用。环己烷液相氧化法是制备环己酮最为普遍的方法,约占环己酮生产工艺的90%以上。该方法采用含氧气体为氧化剂,在较高的温度(80-165℃)和压力(约1.2MPa)下进行氧化反应。由于含氧气体中含有惰性组分,氧化后尾气中被反应物料所饱和,需要对尾气进行有机组分的回收和气体的净化,以达标排放。一般此尾气的处理方法是将尾气通过冷凝液化和喷淋吸收回收大部分有用的环己烷和环己醇等组分,处理后的尾气中含有氮气约97%、氧气约2%、有机组分约0.45%,压力1.1-1.2Mpa,温度3-4℃。10万吨/年的环己酮生产装置的尾气排放量约16000-20000Nm3/h,尾气量大且压力较高,直接放空会浪费大量能源和资源并对环境产生一定的影响。
目前通用的方法将这些处理后的尾气送入火炬***进行燃烧,中国专利CN201593027U将反应后尾气通过直接热交换塔、洗涤塔和尾气吸收塔后进入火炬***进行燃烧,该方法增加了环己烷的回收率,但火炬***一般需要添加助燃剂和贵金属催化剂,设备投资较大,阻燃剂消耗大,操作费用高,且此做法虽然减少了有机物的排放,但增加了很多倍的二氧化碳排放,有机物不能全部回收。
另一种常用的方法是吸附,中国专利CN101306293A、CN103055655A等采用活性炭或高硅沸石等吸附剂吸附有机成分,然后通过蒸汽或氮气等脱附再生后回用,脱附气体进一步处理回收有机组分或直接进入反应***。该方法虽然吸收效率高、有机物回收率高,但由于该方法脱附需要大量的能耗,且吸附剂具有一定的寿命,超过寿命之后将成为新的固体废弃物,其投资费用和操作费用都相当可观,制约着这种方法的普遍应用。
针对反应后尾气具有较高压力,中国专利CN204051046U提出了一种环己烷氧化尾气能量利用、有机溶剂回收及气体组分分离回收的装置。该方法对尾气进行加压分离、膨胀做功、膜分离等实现气液分离,不仅回收尾气中的有机物和利用尾气的压力能做功,还分离提纯尾气中的氮气,实现资源循环使用。但该方法由于设备较多投资及操作费用也较大。
综上所述,目前尾气处理工艺都存在投资费用和操作费用高。且采用的含氧气的氧化剂的气体需要压缩至工作压力1.1-1.2MPa,压缩量大、操作费用很高,节能降耗潜力巨大。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的不足,提供一种绿色节能的环己烷氧化制备环己酮的***。
本发明的第二个目的是提供一种绿色节能的环己烷氧化制备环己酮的方法。
本发明的技术方案概述如下:
一种绿色节能的环己烷氧化制备环己酮的***,包括反应装置1和高压气体循环装置2,环己烷进料罐区A通过管道与反应装置连接,反应装置通过管道与高压气体循环装置连接,高压气体循环装置的出料管道与氧气罐区B的进料管道汇合后与反应装置连接,反应装置通过管道与后分离工段C连接。
反应装置1为多级环己烷氧化反应***,光催化氧化反应器,微反应***,管状反应器与固液膜分离相结合的反应***,筛板塔式反应***或反应精馏反应***。
高压气体循环装置2为离心式压缩机、气相螺杆式压缩机、往复式压缩机的一种或多种组合。
一种绿色节能的环己烷氧化制备环己酮的方法,包括如下步骤:
(1)使用绿色节能的环己烷氧化制备环己酮的***;
(2)将环己烷、或含有催化剂的环己烷,从环己烷进料罐区A通入反应装置1,同时将氧气罐区B的氧气通入反应装置,反应后的气相经高压气体循环装置2压缩后与来自氧气罐区B的氧气混合后重新进入反应装置,反应后的液相进入后分离工段C。
另一种绿色节能的环己烷氧化制备环己酮的***,包括反应装置11和高压气体循环装置12,环己烷进料罐区A1通过管道与反应装置连接,所述反应装置通过管道与高压气体循环装置12连接,高压气体循环装置的出料管道一路与任何体积比的空气与氧气的混合气体罐区B1的进料管道汇合后与反应装置连接,高压气体循环装置的出料管道另一路与后尾气后处理装置D1连接,反应装置通过管道与后分离工段C1连接。
反应装置11为多级环己烷氧化反应***,光催化氧化反应器,微反应***,管状反应器与固液膜分离相结合的反应***,筛板塔式反应***或反应精馏反应***。
高压气体循环装置12为离心式压缩机、气相螺杆式压缩机、往复式压缩机的一种或多种组合。
另一种绿色节能的环己烷氧化制备环己酮的方法,包括如下步骤:
(1)使用另一种绿色节能的环己烷氧化制备环己酮的***;
(2)将环己烷、或含有催化剂的环己烷,从环己烷进料罐区A1通入反应装置11,同时将罐区B1的任何体积比的空气与氧气的混合气体通入反应装置,反应后的气相经高压气体循环装置12压缩后分两路,一路与来自罐区B1的任何体积比的空气与氧气的混合气体混合后重新进入反应装置,另一路通入尾气后处理装置D1,反应后的液相进入后分离工段C1。
本发明的优点为:
1.本发明的绿色节能的环己烷氧化制备环己酮的***,对反应后的高压尾气不经过泄压直接进行循环压缩后,与任意比例的氧气和空气混合后重新进入反应***,具有流程简单,无尾气或尾气量少等优点。
2.本发明充分利用了高压尾气的余压,压缩机只需提供满足尾气循环的少量能耗即可实现尾气的循环利用,大大减小了压缩机的能耗,节约了生产成本。
附图说明
图1为一种绿色节能的环己烷氧化制备环己酮的***示意图。
图2为另一种绿色节能的环己烷氧化制备环己酮的***示意图。
具体实施方式
下面通过附图和实施例对本发明作进一步的说明。
一种绿色节能的环己烷氧化制备环己酮的***,见图1,包括反应装置1和高压气体循环装置2,环己烷进料罐区A通过管道与反应装置连接,反应装置通过管道与高压气体循环装置连接,高压气体循环装置的出料管道与氧气罐区B的进料管道汇合后与反应装置连接,反应装置通过管道与后分离工段C连接。
反应装置1可以是本领域已知的任何适合的反应装置,包括工业普遍应用的多级环己烷氧化反应***,光催化氧化反应器,中国专利CN101293810A公开的微反应***,中国专利公开的202136966U管状反应器与固液膜分离相结合的反应***,中国专利CN10460392A公开的筛板塔式反应***,中国专利CN102766032A公开的反应精馏反应***等。
高压气体循环装置可以是本领域已知的任何形式的压缩***,包括离心式压缩机、气相螺杆式压缩机、往复式压缩机的一种或多种组合。
第二种绿色节能的环己烷氧化制备环己酮的***,见图2,包括反应装置11和高压气体循环装置12,环己烷进料罐区A1通过管道与反应装置连接,所述反应装置通过管道与高压气体循环装置12连接,高压气体循环装置的出料管道一路与任何体积比的空气与氧气的混合气体罐区B1的进料管道汇合后与反应装置连接,高压气体循环装置的出料管道另一路与尾气后处理装置D1连接,反应装置通过管道与后分离工段C1连接。
反应装置11可以是本领域已知的任何适合的反应装置,包括工业普遍应用的多级环己烷氧化反应***,光催化氧化反应器,中国专利CN101293810A公开的微反应***,中国专利公开的202136966U管状反应器与固液膜分离相结合的反应***,中国专利CN10460392A公开的筛板塔式反应***,中国专利CN102766032A公开的反应精馏反应***等。
高压气体循环装置12可以是本领域已知的任何形式的压缩***,包括离心式压缩机、气相螺杆式压缩机、往复式压缩机的一种或多种组合。
实施例1
一种绿色节能的环己烷氧化制备环己酮的方法,包括如下步骤:
(1)使用第一种绿色节能的环己烷氧化制备环己酮的***;见图1
(2)将环己烷从环己烷进料罐区A通入微反应***,同时将氧气罐区B的氧气通入微反应***,反应后的气相经离心式压缩机压缩后与来自氧气罐区B的氧气混合后重新进入微反应***,反应后的液相进入后分离工段C。
本实施例可以将含有催化剂硼酸的环己烷替代环己烷。
催化剂可以是本领域已知的任何合适的环己烷催化剂,包括钴或钴的可溶性盐及其混合物、硼酸或偏硼酸、掺杂有稀土元素或Tb的TiO2的光催化氧化催化剂。
实施例2
一种绿色节能的环己烷氧化制备环己酮的方法,包括如下步骤:
(1)使用第一种绿色节能的环己烷氧化制备环己酮的***;
(2)将含有催化剂硬脂酸钴的环己烷,从环己烷进料罐区A通入多级环己烷氧化反应***,同时将氧气罐区B的氧气通入多级环己烷氧化反应***,反应后的气相经气相螺杆式压缩机压缩后与来自氧气罐区B的氧气混合后重新进入多级环己烷氧化反应***,反应后的液相进入后分离工段C。
实施例1和2没有尾气生成。
用光催化氧化反应器,管状反应器与固液膜分离相结合的反应***,筛板塔式反应***或反应精馏反应***替换本实施例的多级环己烷氧化反应***,其它同本实施例,可绿色节能的由环己烷氧化制备环己酮。
实施例3
第二种绿色节能的环己烷氧化制备环己酮的方法,包括如下步骤:
(1)使用第二种绿色节能的环己烷氧化制备环己酮的***;见图2
(2)将含有催化剂硼酸的环己烷,从环己烷进料罐区A1通入多级环己烷氧化反应***11,同时将罐区B1的空气与氧气的混合气体(氧气体积含量93%)通入多级环己烷氧化反应***,反应后的气相经往复式压缩机12压缩后分两路,一路与来自罐区B1的上述混合气体混合后重新进入多级环己烷氧化反应***,另一路通入后尾气处理装置D1,反应后的液相进入后分离工段C1。
本实施例仅有小量尾气,尾气量仅约为通入空气与氧气混合气体量的7%。
用光催化氧化反应器,管状反应器与固液膜分离相结合的反应***,筛板塔式反应***或反应精馏反应***替换本实施例的多级环己烷氧化反应***,其它同本实施例,可绿色节能的由环己烷氧化制备环己酮。
Claims (8)
1.一种绿色节能的环己烷氧化制备环己酮的***,包括反应装置(1)和高压气体循环装置(2),其特征是环己烷进料罐区(A)通过管道与反应装置连接,反应装置通过管道与高压气体循环装置连接,高压气体循环装置的出料管道与氧气罐区(B)的进料管道汇合后与反应装置连接,反应装置通过管道与后分离工段(C)连接。
2.根据权利要求1所述的***,其特征是所述反应装置(1)为多级环己烷氧化反应***,光催化氧化反应器,微反应***,管状反应器与固液膜分离相结合的反应***,筛板塔式反应***或反应精馏反应***。
3.根据权利要求1所述的***,其特征是所述高压气体循环装置(2)为离心式压缩机、气相螺杆式压缩机、往复式压缩机的一种或多种组合。
4.一种绿色节能的环己烷氧化制备环己酮的方法,其特征是包括如下步骤:
(1)使用权利要求1-3之一的***;
(2)将环己烷、或含有催化剂的环己烷,从环己烷进料罐区(A)通入反应装置(1),同时将氧气罐区(B)的氧气通入反应装置,反应后的气相经高压气体循环装置(2)压缩后与来自氧气罐区(B)的氧气混合后重新进入反应装置,反应后的液相进入后分离工段(C)。
5.一种绿色节能的环己烷氧化制备环己酮的***,包括反应装置(11)和高压气体循环装置(12),其特征是环己烷进料罐区(A1)通过管道与反应装置连接,反应装置通过管道与高压气体循环装置(12)连接,高压气体循环装置的出料管道一路与任何体积比的空气与氧气的混合气体罐区(B1)的进料管道汇合后与反应装置连接,另一路与尾气后处理装置(D1)连接,反应装置通过管道与后分离工段(C1)连接。
6.根据权利要求5所述的***,其特征是所述反应装置(11)为多级环己烷氧化反应***,光催化氧化反应器,微反应***,管状反应器与固液膜分离相结合的反应***,筛板塔式反应***或反应精馏反应***。
7.根据权利要求5所述的***,其特征是所述高压气体循环装置(12)为离心式压缩机、气相螺杆式压缩机、往复式压缩机的一种或多种组合。
8.一种绿色节能的环己烷氧化制备环己酮的方法,其特征是包括如下步骤:
(1)使用权利要求5-7之一的***;
(2)将环己烷、或含有催化剂的环己烷,从环己烷进料罐区(A1)通入反应装置(11),同时将罐区(B1)的任何体积比的空气与氧气的混合气体通入反应装置,反应后的气相经高压气体循环装置(12)压缩后分两路,一路与来自罐区(B1)的任何体积比的空气与氧气的混合气体混合后重新进入反应装置,另一路通入尾气后处理装置(D1),反应后的液相进入后分离工段(C1)。
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CN201710112537.0A CN108503517A (zh) | 2017-02-28 | 2017-02-28 | 一种绿色节能的环己烷氧化制备环己酮的***及方法 |
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CH347186A (de) * | 1956-06-12 | 1960-06-30 | Inventa Ag | Verfahren zur Oxydation von Cyclohexan |
GB1095793A (en) * | 1964-03-25 | 1967-12-20 | Inventa Ag | Process for oxidation of cyclohexane |
CN1530358A (zh) * | 2003-01-24 | 2004-09-22 | 中国石油化工股份有限公司巴陵分公司 | 催化氧化环己烷工艺 |
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2017
- 2017-02-28 CN CN201710112537.0A patent/CN108503517A/zh active Pending
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陆恩锡,张慧娟: "带压氧化尾气能量综合利用研究" * |
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