TWI691480B - 用來建構用於生產環己酮之設備的方法 - Google Patents

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Abstract

一種用於建構第二化學設備之方法，該第二化學設備適用於自第二混合物分離環己酮，該第二混合物包含來自酚之氫化的反應產物，該方法包含：a)提供第一化學設備，該第一化學設備適用於自第一混合物分離環己酮，該第一混合物包含來自環己烷之氧化的反應產物，且該第一設備包含：i)適用於塔頂蒸餾環己烷之蒸餾管柱；ii)適用於塔頂蒸餾環己酮之蒸餾管柱；iii)適用於環己烷之氧化的環己烷氧化單元；及iv)適用於自廢氣回收熱之熱回收單元，該廢氣來自適用於環己烷之氧化的環己烷氧化單元；b)停用該第一化學設備，該適用於塔頂蒸餾環己烷之蒸餾管柱、該環己烷氧化單元及該熱回收單元，其中該第二化學設備包含蒸餾管柱，其適用於塔頂蒸餾自第一化學設備再使用之環己酮，其中該第一化學設備及該第二化學設備中之每一者包含適用於塔頂蒸餾與環己酮相比具有較低沸點之組分的蒸餾管柱；適用於塔頂蒸餾混合物之蒸餾管柱，該混合物包含至少4：1之重量：重量比率之環己醇及環己酮；及適用於將環己醇脫氫成環己酮之環己醇脫氫單元。

Description

用來建構用於生產環己酮之設備的方法 發明領域
本發明係關於用來建構用於生產環己酮之化學設備的方法。
發明背景
環己酮為己二酸及己內醯胺以及其他化合物之生產中之中間物。己二酸及己內醯胺分別為通常用於生產聚醯胺-6,6及聚醯胺-6之單體。大部分用於生產己內醯胺之環己酮係使用大氣氧藉由環己烷之氧化來產生。通常，由苯之氫化產生環己烷。環己烷之氧化產生環己醇及環己酮與前驅體羥基氫過氧化物之混合物以及多種副產物，且該羥基氫過氧化物接著經熱及/或催化分解以產生其他環己醇及環己酮。由於反應物之轉化率較低，環己烷占來自氧化單元之所得混合物之絕大部分。藉由蒸餾移除環己烷且在方法中再循環。接著藉由蒸餾自包含環己醇、環己酮、未反應之環己烷及副產物之混合物分離環己酮。亦可藉由蒸餾回收環己醇且視情況藉由脫氫轉化成環己酮。
一種生產環己酮之替代性方法係藉由用氫催化還原酚，例如使用包含鈀之催化劑。用氫還原酚可以氣相或液相進行，例如Michael Tuttle Musser；Cyclohexanol and Cyclohexanone in Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry Published Online：OCT 2011年10月15日DOI：10.1002/14356007.a08_217.pub2 Copyright © 2002,Wiley-VCH Verlag GmbH & Co.KGaA(Musser)；及J.F.Van Peppen,W.B.Fisher及C.H.Chan；『Phenol Hydrogenation Process』in Chemical Industries,22(『Catalysis of Organic Reactions』；R.L.Augustine編)；Marcel及Dekker,N.Y.,355-372；(1985)。產生包含環己醇、環己酮、未反應之酚及副產物之混合物。可藉由蒸餾進行自此混合物分離環己酮。此類混合物之組成與藉由環己烷之氧化產生之混合物顯著不同。因此，酚之氫化所需之裝置與環己酮之氧化所需之裝置不同。
用於藉由環己烷之氧化生產環己酮及環己醇之化學設備為此項技術中已知，亦描述於例如Musser中。化學設備具有最大容量。在實踐中，設備可以低於最大容量之容量操作。然而，當需要增加化學設備之容量使其超過當前設計之最大值時便產生問題，例如當經歷產物需求量增加時。
一種擴增選項為建造新設備。舉例而言，可實質上複製現有設備以提供增加之容量。此方法之主要缺點為成本較高。或者，可藉由提高設備之限速組件之容量來改 良現有設備，一種「打破瓶頸效應」形式。此可例如藉由用另一個具有較大容量之組件置換現有組件，或增加雙重組件來實現。然而，當此類限速組件較複雜時，置換或擴增限速組件可能成本過高。
發明概要
本發明人發現一種顯著增加用於生產環己酮之設備之容量的方法。吾人研發一種建構用於由酚之氫化生產環己酮之設備的方法；其係基於用於由環己烷之氧化生產環己酮之設備的儀器。更特定言之，本發明提供用於建構第二化學設備之方法，該第二化學設備適用於自第二混合物分離環己酮，該第二混合物包含來自酚之氫化的反應產物，該方法包含：a)提供第一化學設備，該第一化學設備適用於自第一混合物分離環己酮，該第一混合物包含來自環己烷之氧化的反應產物，且該第一設備包含：i)適用於塔頂蒸餾環己烷之蒸餾管柱；及ii)適用於塔頂蒸餾環己酮之蒸餾管柱；及b)停用i)該適用於塔頂蒸餾來自該第一化學設備之環己烷的蒸餾管柱。
通常，在本發明之方法中，第一化學設備及第二化學設備中之每一者包含：iii)適用於塔頂蒸餾與環己酮相比具有較低沸點之組分的蒸餾管柱。第二化學設備中之管柱較佳與第一化學設備中之管柱相同。該方法更佳涉及原 地保留來自第一化學設備之管柱以建構第二化學設備。當用於分離環己酮之方法中時，此類管柱之底部產物通常包含環己酮、環己醇及副產物之混合物。
如本文所使用，原地保留包括斷開管柱且將其重新連接至相同或不同裝置。
通常，在本發明之方法中，第一化學設備及第二化學設備中之每一者包含：iv)適用於塔頂蒸餾包含環己醇及環己酮之混合物的蒸餾管柱。
第一化學設備適用於自第一混合物分離環己酮，該第一混合物包含來自環己烷之氧化的反應產物。第一設備通常包括用於氧化環己烷以產生環己醇及環己酮之第一混合物的環己烷氧化單元。用於氧化環己烷之環己烷氧化單元包含一或多個氧化反應器。在此實施例中，第二設備中無需用於氧化環己烷之環己烷氧化單元。因此，第一化學設備通常包含：v)適用於氧化環己烷之環己烷氧化單元，且該方法包含停用該環己烷氧化單元。
此外，因為環己烷之氧化為高發熱過程，其中存在用於將環己烷氧化成環己醇及環己酮之混合物的環己烷氧化單元，因此通常亦使用用於自來自環己烷之氧化之廢氣回收熱的熱回收單元。在本發明之方法中，若環己烷之氧化變得多餘，則熱回收將變得多餘。因此，第一化學設備較佳包含：vi)適用於自來自環己烷氧化單元之廢氣回收熱的熱回收單元，該環己烷氧化單元適用於氧化環己烷，且該方法包含停用該熱回收單元。
第一設備更佳進一步包含：iii)適用於塔頂蒸餾具有低於環己酮之沸點的組分的蒸餾管柱；iv)適用於塔頂蒸餾包含環己醇及環己酮之混合物的蒸餾管柱；v)適用於環己烷之氧化的環己烷氧化單元；及vi)適用於自廢氣回收熱之熱回收單元，該廢氣來自適用於環己烷之氧化的環己烷氧化單元；及其中該方法包含停用v)該環己烷氧化單元及vi)該熱回收單元中之每一者。
「用於自第一化學設備建構第二化學設備之方法」在本文中定義為其中自第一化學設備移除儀器(亦即至少一個裝置或管線)及/或其中將儀器(亦即至少一個裝置或管線)添加至第一化學設備以提供第二化學設備之方法。第二化學設備為第一化學設備之改造產物。第一化學設備不包含酚氫化單元，該酚氫化單元產生包含來自酚之氫化之反應產物的混合物。第二化學設備較佳包含酚氫化單元，該酚氫化單元產生包含來自酚之氫化之反應產物的混合物。
因此，通常，用於自第一化學設備建構第二化學設備之方法包含向該第一化學設備添加酚氫化單元。
已知基於環己烷之氧化之用於生產實質上純環己酮之方法消耗大量能量(工業上通常以蒸汽形式提供)。已知每噸經純化之環己酮消耗超過5噸蒸汽之特定蒸汽消耗。 在加熱饋入氧化反應器之環己烷；移除未反應之環己烷及將環己醇脫氫時消耗大量蒸汽。根據本發明之建構設備以進行不同過程之方法的另一優勢在於可降低所生產之每單位重量環己酮之能量消耗。
酚氫化成環己酮之典型碳功效高於98%且通常甚至高於99%，而環己烷氧化成環己酮之碳功效通常為75%至90%。根據本發明建構設備之另一優勢在於生產一定量環己酮所需的起始物質較少。此外，可降低所生產之每單位重量環己酮產生之副產物且因此廢料之量。因為***性環己烷-氧混合物之燃燒風險，藉由環己烷之氧化生產環己酮通常受到嚴格的安全法規限制。因此，增加設備之容量可能引起需要引入增加之安全性措施，例如較大安全性週期。本發明之方法之另一優勢在於避免環己烷-氧混合物之***風險，因為所構建之設備之方法中不使用環己烷。因此，無需相關安全性措施。
因此，本發明亦提供適用於自第二混合物分離環己酮之化學設備，該第二混合物包含來自酚之氫化的反應產物，該化學設備包含：a)適用於塔頂蒸餾具有低於環己酮之沸點的組分的蒸餾管柱；b)適用於塔頂蒸餾環己酮之蒸餾管柱；c)適用於塔頂蒸餾混合物之蒸餾管柱，該混合物包含至少4：1之重量：重量比率之環己醇及環己酮；d)適用於環己醇之脫氫以形成包含環己醇及環己酮之 混合物的環己醇脫氫單元；及e)適用於將d)中形成之該包含環己醇及環己酮之混合物自d)再循環至a)的饋料管線；其特徵在於a)及d)中之至少一者在用於自第一混合物分離環己酮之化學設備中使用，該第一混合物包含來自環己烷之氧化的反應產物；且其中c)及d)中之至少一者具有大於自第二混合物分離環己酮所需之容量的容量，基於在a)及b)之全部容量下操作之化學設備。
如本文所使用，化學設備為生產環己酮所需之所有裝置。此包括用於一個或多個化學或物理操作(例如蒸餾、提取及反應)之單元。其包括所有輔助儀器，例如回流單元、蒸汽供應器、泵及管道。確切裝置視起始物質而定。
根據本發明，建構第二化學設備意謂修改第一化學設備。第一化學設備之至少一些裝置存在於第二設備中。實際上，第二化學設備替代第一化學設備。
本發明進一步提供用於自第二混合物分離環己酮之方法，該第二混合物包含來自酚之氫化的反應產物，該方法包含：a)在蒸餾管柱中塔頂蒸餾具有低於環己酮之沸點的組分；b)在蒸餾管柱中塔頂蒸餾環己酮；c)在蒸餾管柱中塔頂蒸餾環己醇及環己酮之至少4：1之重量：重量比率之混合物；d)在環己醇脫氫單元中將c)中塔頂蒸餾之環己醇脫氫 以形成包含環己醇及環己酮之混合物；e)將d)中形成之包含環己醇及環己酮之混合物自d)再循環至a)；其特徵在於a)之蒸餾管柱及d)之環己醇脫氫單元中之至少一者已在用於自第一混合物分離環己酮之化學設備中使用，該第一混合物包含來自環己烷之氧化的反應產物；且其中c)及d)中之至少一者分別在低於c)之蒸餾管柱及d)之環己醇脫氫單元之容量的速率下進行。
如本文中所使用，來自酚之氫化之反應產物意謂由酚之氫化產生之化合物。通常，此包含環己酮、環己醇、至少一種特徵副產物及(未反應之)酚。第二混合物中之酚含量通常為至少0.2重量%。其較佳為至少0.3重量%；更佳為至少0.4重量%。酚含量較佳小於50重量%；更佳小於20重量%；最佳小於10重量%。第二混合物中之環己酮含量通常為至少80重量%。其較佳為至少85重量%；更佳為至少90重量%。環己醇含量較佳小於15重量%；更佳小於10重量%；最佳小於5重量%。通常，第二混合物包含至少一種特徵副產物。
來自環己烷之氧化之反應產物意謂由環己烷之氧化產生之化合物。通常，此包含環己醇、環己酮、至少一種特徵副產物及(未反應之)環己烷。第一混合物中之環己烷含量通常為至少80重量%。其較佳為至少85重量%；更佳為至少90重量%。環己醇含量較佳小於10重量%；更佳小於7重量%；最佳小於5重量%。第一混合物之環己酮含量通常 小於10重量%。其較佳小於7重量%；更佳小於5重量%。通常，第二混合物包含至少一種特徵副產物。
自該第一化學設備停用意謂以任何方式自將由第二化學設備進行之過程移除。此包括斷開蒸餾管柱，例如藉由簡單地封閉管道或移除連接其與第一化學設備之其他裝置的管道。其亦包括自第一化學設備完全移除管柱。
脫氫單元為用於將環己醇轉化成包含環己醇及環己酮之混合物的設備。換言之，將環己醇之一部分脫氫。通常，將包含環己醇及環己酮之第一混合物饋入脫氫單元且包含環己醇及環己酮之第二混合物離開脫氫單元。包含環己醇及環己酮之第一混合物通常藉由塔頂蒸餾產生。因此，其通常具有至少4：1，較佳至少5：1，更佳至少6：1且甚至更佳至少10：1之環己醇與環己酮之重量：重量比率。包含環己醇及環己酮之第二混合物與包含環己醇及環己酮之第一混合物相比具有較高環己酮比例。共同產生氫氣。此外，可形成若干副產物。此等副產物之量尤其取決於所使用之催化劑類型、脫氫單元中催化劑之操作溫度及使用期。此等副產物中之一者為酚，其通常以0重量%至小於0.3重量%之量存在於離開脫氫單元之包含環己醇及環己酮之第二混合物中。
環己烷之氧化可以若干方式進行。最通常用來自空氣之氧在500kPa至2000kPa範圍內之壓力及140℃至200℃範圍內之溫度下氧化環己烷以產生環己基氫過氧化物，其接著分解成環己酮及環己醇。除了此等所需組分以 外，形成若干副產物。環己烷氧化單元中之每次環己烷轉化在2%至10%範圍內以限制副產物形成。可在存在催化劑之情況下或在不存在催化劑之情況下進行環己烷之氧化。在環己基氫過氧化物之分解之後獲得的反應混合物中環己酮與環己醇之比率通常為0.3至2。所獲得之反應混合物包含環己酮、環己醇、副產物及(未反應之)環己烷且在多步驟蒸餾系列中純化。環己醇視情況轉化成環己酮，藉此共同產生氫氣。
第一混合物通常包含以下組分中之一或多者：2-甲基環己酮、3-甲基環己酮、4-甲基環己酮、亞環己基環己酮、雙環己基、二環己基醚、己醛、戊醛、2-庚酮、3-庚酮、4-庚酮、1,3-環己二酮及1,4-環己二酮。此等為環己烷之氧化之特徵副產物。第一混合物較佳包含前述組分中之每一者。
第一混合物更佳包含環己醇、環己酮、環己烷及至少一種選自己醛、戊醛、2-庚酮、3-庚酮、4-庚酮、1,3-環己二酮及1,4-環己二酮之化合物。第一混合物之酚含量通常小於0.4重量%。其較佳小於0.3重量%；更佳小於0.2重量%；最佳小於0.1重量%。
用氫還原酚可以氣相或液相進行。氫化催化劑原則上可為任何能夠催化酚之氫化的(負載型)氫化催化劑。通常，催化劑包含一或多種選自鈀、鉑、釕、銠、銥、銣及鋨之催化活性金屬。鈀、鉑或其組合為較佳催化活性金屬。
通常，反應單元中每次酚之轉化率超過90%。視 情況自反應混合物分離未反應之氫氣及惰性物質。通常，未反應之氫氣再用於酚氫化過程中。
在多步驟蒸餾系列中純化包含反應產物之第二混合物。所回收之酚可再用於酚氫化過程中。環己醇可視情況轉化成環己酮，藉此共同產生氫氣。共同產生之氫氣視情況再用於酚氫化過程中。此外，可形成若干副產物。此等副產物之量尤其取決於所使用之催化劑類型、環己醇脫氫單元中催化劑之操作溫度及使用期。
第二混合物通常包含以下組分中之一或多者：2-甲基環己酮、3-甲基環己酮、4-甲基環己酮、亞環己基環己酮、苯、雙環己基、二環己基醚、2-苯基環己醇、3-苯基環己醇、4-苯基環己醇、環己基苯基醚、苯并呋喃、2,3-二甲基苯并呋喃、3-甲基-4-辛酮、4-甲基-3-辛酮、3-甲基-3-辛酮、甲基-異丙基環己醇、甲基-異丙基環己酮及1-(4-甲基戊烷-2-基)-苯-酚。此等為酚之氫化之特徵副產物。第二混合物較佳包含前述組分中之每一者。
第二混合物更佳包含環己醇、環己酮、酚及至少一種選自以下之化合物：2-苯基環己醇、3-苯基環己醇、4-苯基環己醇、環己基苯基醚、苯并呋喃、2,3-二甲基苯并呋喃、3-甲基-4-辛酮、4-甲基-3-辛酮、3-甲基-3-辛酮、甲基-異丙基環己醇、甲基-異丙基環己酮及1-(4-甲基戊烷-2-基)-苯-酚。
因此第一混合物及第二混合物通常至少在以下方面彼此不同：i)第一混合物可包含以下中之一或多者：環 己烷、己醛、戊醛、2-庚酮、3-庚酮、4-庚酮、1,3-環己二酮及1,4-環己二酮，其實質上不存在於第二混合物中；及ii)第二混合物可包含以下中之一或多者：2-苯基環己醇、3-苯基環己醇、4-苯基環己醇、環己基苯基醚、苯并呋喃、2,3-二甲基苯并呋喃、3-甲基-4-辛酮、4-甲基-3-辛酮、3-甲基-3-辛酮、甲基-異丙基環己醇、甲基-異丙基環己酮及1-(4-甲基戊烷-2-基)-苯-酚，其實質上不存在於第一混合物中。
第一混合物中環己酮與環己醇之比率通常與第二混合物中環己酮與環己醇之比率不同。第一混合物中環己酮與環己醇之比率通常小於4，其受環己烷氧化單元中存在(若存在)之催化劑以及其類型及濃度顯著影響。其較佳小於3；更佳小於2。第一混合物中環己酮與環己醇之比率通常超過0.1；更佳超過0.2；甚至更佳超過0.3。其較佳為0.3至2。第二混合物中環己酮與環己醇之比率通常超過4。其通常超過5；其較佳超過6；其最佳超過10。
通常，在本發明之方法中，該第二化學設備包含適用於塔頂蒸餾環己酮之蒸餾管柱，其中該環己酮為第三混合物之一部分，該第三混合物包含該第二混合物，其中已自該第二混合物移除具有低於環己酮之沸點的組分。第三混合物通常包含第二混合物，其中已藉由塔頂蒸餾移除具有低於環己酮之沸點的組分。因此，第二化學設備可包含：ii)適用於塔頂蒸餾環己酮之蒸餾管柱；及iii)適用於塔頂蒸餾具有低於環己酮之沸點的組分的蒸餾管柱。
通常，在本發明之方法中，第一化學設備及第二化學設備中之每一者包含：iv)適用於塔頂蒸餾混合物之蒸餾管柱，該混合物包含至少4：1之重量：重量比率之環己醇及環己酮。iv)中之蒸餾管柱較佳適用於塔頂蒸餾包含至少5：1之重量：重量比率之環己醇及環己酮的混合物。重量：重量比率更佳為至少6：1；更佳為至少10：1。第二化學設備中之管柱較佳與第一化學設備中之管柱相同。該方法更佳涉及原地保留來自第一化學設備之管柱以建構第二化學設備。在用於分離環己醇之方法中，除自蒸餾管柱釋放之氣態塔頂流體以外，亦可視情況在饋入點與蒸餾管柱之頂部之間自蒸餾管柱抽取主要包含環己醇之液體流。當用於分離環己醇之方法中時，此類管柱之底部產物包含具有高於環己醇之沸點的副產物(稱為「重物質」)。
第二化學設備適用於自第二混合物分離環己酮，該第二混合物包含來自酚之氫化的反應產物。酚具有高於環己醇及環己酮中之每一者的沸點。因此，其較佳不參考此等組分進行塔頂蒸餾；實情為，其在塔頂蒸餾環己醇時形成底部產物之一部分。需要回收該酚。
通常，本發明之方法包含在第一化學設備中增加適用於自iv)之底部產物回收酚的蒸餾管柱，其為適用於塔頂蒸餾包含至少4：1之重量：重量比率之環己醇及環己酮之混合物的蒸餾管柱。該方法更佳包含增加兩個適用於塔頂蒸餾酚之蒸餾管柱。由此回收之酚可作為副產物移除，或可再循環至過程中。此類管柱之底部產物通常作為廢料處 理。
通常，方法進一步包含在第一化學設備中增加適用於自蒸餾管柱之底部產物回收酚的饋料管線，該蒸餾管柱適用於塔頂蒸餾包含至少4：1之重量：重量比率之環己醇及環己酮的混合物，該饋料管線自蒸餾管柱延伸至用於酚之氫化的酚氫化單元。以此方式，塔頂蒸餾之酚可再循環至酚氫化單元。此處，其將經氫化且反應產物返回至過程中。以此方式，第一通過酚氫化單元之物料中未反應之酚藉由再一次通過而最終發生反應。此外，不存在來自用於分離環己酮之過程的廢料酚。
通常，第一化學設備及第二化學設備中之每一者包含：vii)適用於將環己醇脫氫成環己酮之環己醇脫氫單元。第二化學設備中之環己醇脫氫單元較佳與第一化學設備中之環己醇脫氫單元相同。該方法更佳涉及原位保留來自第一化學設備之環己醇脫氫單元以建構第二化學設備。
典型第一化學設備包含用於將環己醇脫氫成環己酮之環己醇脫氫單元。此環己醇脫氫單元通常具有相對大容量，因為在環己基氫過氧化物之分解之後獲得之反應混合物中環己醇與環己酮之比率通常為0.3至2。其亦具有複雜設計。尤其視催化劑之類型及使用期而定，環己醇脫氫反應器在相對高溫度下操作，通常200℃至450℃。因此，環己醇脫氫單元難以製造且因此為昂貴的。
根據本發明之典型第二化學設備包含用於將環己醇脫氫成環己酮之環己醇脫氫單元。通常，第一化學設 備及第二化學設備中之每一者包含用於將環己醇脫氫成環己酮之環己醇脫氫單元。由酚之氫化產生之包含環己醇及環己酮之混合物與由環己烷之氧化產生之包含環己醇及環己酮之典型混合物相比具有顯著較高的環己酮與環己醇之比率。因此，第二設備中用於將環己醇脫氫成環己酮之環己醇脫氫單元之所需容量顯著低於第一設備中之環己醇脫氫單元。然而，第二設備中用於將環己醇脫氫成環己酮之環己醇脫氫單元的功能與第一設備中之環己醇脫氫單元相同。第一化學設備中之用於將環己醇脫氫成環己酮之環己醇脫氫單元較佳為第二化學設備中之用於將環己醇脫氫成環己酮的環己醇脫氫單元。此意謂對於第二設備，無需設計及安裝將環己醇脫氫成環己酮之替代性環己醇脫氫單元(複雜且因此昂貴的單元)。
在環己烷之氧化過程中，使用低轉化率，其意謂經氧化之混合物主要包含(未反應之)環己烷。在分解成包含環己酮及環己醇之混合物後的第一步驟通常為移除(及回收)環己烷。通常塔頂蒸餾環己烷且返回至適用於環己烷之氧化的單元。在產生包含環己醇及環己酮之混合物的酚之氫化過程中，不存在此類過量的環己烷。因此，無需此類用於塔頂蒸餾環己烷之蒸餾管柱。因此，在本發明方法中，其通常停用。
適用於塔頂蒸餾環己烷之蒸餾管柱通常產生包含環己酮、環己醇及副產物之混合物的底部產物。
適用於塔頂蒸餾環己酮之蒸餾管柱意謂適用於 塔頂蒸餾實質上純的環己酮之蒸餾管柱。在根據本發明之分離環己酮之方法中，較佳塔頂蒸餾實質上純的環己酮。此類管柱之底部產物包含環己酮、環己醇及副產物之混合物。
如本文中所使用，「實質上純」之含義為超過98重量%。其較佳超過99重量%；更佳超過99.5重量%；甚至更佳超過99.9重量%。
適用於塔頂蒸餾環己酮之蒸餾管柱通常較大，且因此為昂貴的。其必須較高且具有較大回流，以有效地自饋入此管柱之相對不純混合物分離實質上純的環己酮。由於需要處理較大體積環己酮及在相對低溫度下操作蒸餾管柱以使引起高真空條件之環己酮之二聚作用最小化，其亦必須為較寬的。根據本發明之典型化學設備包含用於自包含環己醇及環己酮之混合物蒸餾環己酮之管柱。通常，第一化學設備包含用於藉由自包含環己醇及環己酮之混合物蒸餾來回收環己酮之蒸餾管柱，該混合物由環己烷之氧化產生；且第二化學設備包含用於藉由自包含酚、環己醇及環己酮之混合物蒸餾來回收環己酮之蒸餾管柱，該混合物由酚之氫化產生。
根據本發明之化學設備中之蒸餾管柱無需與原始設備中相同，例如回流配置可經修改且連接及上部結構可經調節。然而，基本結構應保持完整。
用於自第二混合物分離環己酮之較佳設備至少包含以下單元： a)適用於塔頂蒸餾具有低於環己酮之沸點的組分的蒸餾管柱；b)適用於塔頂蒸餾環己酮之蒸餾管柱；c)適用於塔頂蒸餾第一混合物之蒸餾管柱，該第一混合物包含至少4：1之重量：重量比率之環己醇及環己酮；d)適用於環己醇之脫氫以形成第二混合物之環己醇脫氫單元，該第二混合物包含環己醇及環己酮；e)適用於將d)中形成之包含環己醇及環己酮之該第二混合物再循環至a)的饋料管線；及f)或g)中之任一者或f)及g)兩者：f)適用於自步驟c)之底部產物塔頂蒸餾酚之蒸餾管柱；g)適用於酚之氫化以形成包含環己醇及環己醇之混合物的酚氫化單元。
設備較佳包含f)及g)兩者且饋料自f)呈現至g)。
如上文所提及，本發明之一個目標為改良用於分離環己酮之設備的容量。容量意謂在既定時間分離之環己酮之質量。典型單元為每年數噸；通常表示為千噸/年或kta。通常，用於分離環己酮之第二化學設備之容量比用於分離環己酮之第一化學設備之容量大至少10%。其較佳大至少15%。更佳容量大至少20%。第二化學設備之容量更佳比第一化學設備之容量大至少25%，更佳大30%。
在本發明之化學設備中，e)適用於將d)中形成之包含環己酮及環己醇之該混合物自d)再循環至a)的饋料管 線可直接自d)傳遞至a)；或可自d)經由一或多個程序步驟間接傳遞至a)。
在本發明之化學設備中，a)及d)中之至少一者已在自第一混合物分離環己酮之化學設備中使用，該第一混合物包含來自環己烷之氧化的反應產物。較佳a)及d)皆已在用於自第一混合物分離環己酮之化學設備中使用，該第一混合物包含來自環己烷之氧化的反應產物。通常，a)及d)中之至少一者預先在用於自環己烷生產環己酮之化學設備中使用。較佳a)及d)皆預先在用於自環己烷生產環己酮之化學設備中使用。
在本發明之用於分離環己酮之方法中，e)適用於將d)中形成之包含環己酮及環己醇之該混合物自d)再循環至a)之饋料管線可直接自d)傳遞至a)；或可自d)經由一或多個程序步驟間接傳遞至a)。
在本發明之用於分離環己酮之方法中，a)及d)中之至少一者已在用於自第一混合物分離環己酮之化學設備中使用，該第一混合物包含來自環己烷之氧化的反應產物。較佳a)及d)皆已在用於自第一混合物分離環己酮之化學設備中使用，該第一混合物包含來自環己烷之氧化的反應產物。通常，a)及d)中之至少一者預先在用於自環己烷生產環己酮之化學設備中使用。較佳a)及d)皆預先在用於自環己烷生產環己酮之化學設備中使用。
通常，在根據本發明之適用於分離環己酮之化學設備中，基於在a)及b)之完全容量下操作之化學設備，c) 及d)中之至少一者之容量比用於自第二混合物分離環己酮所需之容量大至少10%。c)及d)較佳皆在分別低於c)之蒸餾管柱及d)之環己醇脫氫單元之容量的速率下進行。低於容量意謂較佳低於90%容量；更佳低於80%容量；更佳低於70%容量；更佳低於60%容量。
通常，在根據本發明之用於自第二混合物分離環己酮之方法中，c)及d)中之至少一者在分別為c)之蒸餾管柱及d)之環己醇脫氫單元之容量之至多90%的速率下進行。
當方法在低於步驟d)之環己醇脫氫單元之容量的速率下進行時，化學設備在環己醇脫氫單元中具有過剩容量。低於步驟d)之環己醇脫氫單元之容量之速率包括環己醇脫氫單元連續或不連續地操作。其通常不連續地操作，因為在低於其容量之速率下連續運行單元為不經濟的。環己醇脫氫單元之容量係指每單位時間在環己醇脫氫作用中轉化成環己酮的環己醇之重量。此最常以噸/年量測。
環己醇脫氫單元包含環己醇脫氫反應器。連續操作可以恆定速率進行或速率可隨時間推移而變化。然而，平均速率低於可自設備獲得之容量。環己醇脫氫反應器低於其容量之連續操作亦可藉由密封反應器體積之一部分來實現，例如在環己醇脫氫反應器包含多個平行管道之情況下藉由堵塞一部分管道來實現。
非連續操作意謂其中在正常操作期間，步驟不連續進行之任何方式。此包括分批及半分批，例如週期性方法。在一個實施例中，將在蒸餾步驟c)中塔頂產生之環己 醇及環己酮之混合物饋入緩衝槽；而不操作環己醇脫氫步驟d)。在某一時刻，例如當緩衝槽實質上變滿時，進行環己醇脫氫步驟d)歷時既定時間段，例如直至緩衝槽實質上變空，此時停止環己醇脫氫步驟d)。週期性重複該過程。此配置之優勢在於其中可以高於蒸餾步驟c)之輸出的速率更有效地進行環己醇脫氫步驟d)。
在非連續操作之另一實施例中，將混合物饋入緩衝槽，該混合物包含在塔頂移除蒸餾步驟b)中之環己酮之後剩餘的環己醇；而不操作蒸餾步驟c)及環己醇脫氫步驟d)。在某一時刻，例如當緩衝槽實質上變滿時，包含環己醇之混合物自緩衝槽傳遞至蒸餾步驟c)，其進行既定時間段，例如直至緩衝槽實質上變空，此時停止蒸餾步驟c)。可與蒸餾步驟c)同時操作環己醇脫氫步驟d)。週期性重複該過程。此配置之優勢在於可以高於包含來自蒸餾步驟b)之環己醇之混合物之輸出的速率更有效地進行蒸餾步驟c)。
通常，步驟e)中之再循環為自步驟d)至步驟a)進行，經由步驟f)進一步純化該第二混合物。可進行進一步純化以自環己醇及環己酮之混合物分離不合需要之化合物。可自環己醇及環己酮之第二混合物(部分)移除氫氣。
1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20‧‧‧管線
21、22‧‧‧輸出/管線
A‧‧‧環己烷氧化單元
B‧‧‧環己基氫過氧化物分解單元
C‧‧‧環己烷蒸餾單元
D、E‧‧‧輕物質蒸餾管柱/饋料
F‧‧‧環己酮蒸餾管柱
G‧‧‧環己醇蒸餾管柱
H‧‧‧環己醇脫氫單元
J‧‧‧酚氫化單元
K‧‧‧酚蒸餾管柱
圖1展示用於生產環己酮之設備，其藉由首先氧化環己烷且接著自環己醇及環己酮之所得混合物分離環己酮，且最終將環己醇脫氫成環己醇及環己酮之混合物，亦即如本文所定義之第一化學設備。
環己烷經由管線[1]饋入環己烷氧化單元[A]。環己烷氧化單元[A]包含一或多個氧化反應器。經由管線[2]供應空氣。廢氣經由管線[3]排放且裝入熱回收單元(圖1中未展示)中。所得經氧化之混合物(其包含環己基氫過氧化物)經由管線[4]饋入環己基氫過氧化物分解單元[B]，其中環己基氫過氧化物分解成環己酮及/或環己醇。環己基氫過氧化物分解單元[B]包含一或多個環己基氫過氧化物分解反應器。圖1中未展示將氫氧化鈉水溶液及催化劑饋入環己基氫過氧化物分解單元[B]及自環己基氫過氧化物分解單元[B]移除氫氧化鈉水溶液。經由管線[5]將分解之混合物移至環己烷蒸餾單元[C]。在環己烷蒸餾單元[C]中塔頂蒸餾環己烷且經由管線[6]再循環至環己烷氧化單元[A]中。環己烷蒸餾單元[C]包含一或多個環己烷蒸餾管柱。包含環己醇及環己酮之混合物的底部產物經由管線[7]饋入第一輕物質蒸餾管柱[D]。此包含環己醇及環己酮之混合物的底部產物視情況用氫氧化鈉水溶液處理及/或用水洗滌(圖1中未展示)。將視情況處理之底部產物饋入第一輕物質蒸餾管柱[D]，其中具有低於環己酮之沸點的組分之第一混合物經由管線[8]塔頂蒸餾。底部產物經由管線[9]饋入第二輕物質蒸餾管柱[E]，其中具有低於環己酮之沸點的組分之第二混合物經塔頂蒸餾且經由管線[10]移除。底部產物經由管線[11]饋入環己酮蒸餾管柱[F]，其中經由管線[12]塔頂蒸餾實質上純的環己酮。底部產物經由管線[13]饋入環己醇蒸餾管柱[G]，其中塔頂蒸餾包含環己醇及環己酮之混合物。經由管線[15]移除 底部產物。包含環己醇及環己酮之混合物經由管線[14]傳遞至環己醇脫氫單元[H]。環己醇脫氫單元[H]包含一或多個環己醇脫氫反應器。在分離氫氣(圖1中未展示)之後，包含環己酮之所得脫氫混合物經由管線[16]再循環至第一輕物質蒸餾管柱[D]。在分離氫氣(圖1中未展示)之後，包含環己酮之所得脫氫混合物視情況經由管線[16]再循環至第二輕物質蒸餾管柱[E](圖1中未展示)。
圖2展示根據本發明之用於生產環己酮之設備，其藉由首先氫化酚，接著自包含環己醇及環己酮之所得混合物分離環己酮且最終將環己醇脫氫成環己酮。
酚經由管線[17]且氫氣經由管線[18]饋入酚氫化單元[J]。酚氫化單元[J]包含一或多個酚氫化反應器。包含酚、環己醇及環己酮之反應產物之所得混合物經由管線[19]饋入輕物質蒸餾管柱[E]。視情況自此混合物分離未反應之氫氣及惰性氣體(圖2中未展示)。塔頂蒸餾具有低於環己酮之沸點的組分之混合物且經由管線[10]移除。底部產物經由管線[11]供應至環己酮蒸餾管柱[F]，其中經由管線[12]塔頂蒸餾環己酮。底部產物經由管線[13]供應至環己醇蒸餾管柱[G]，其中塔頂蒸餾包含環己醇及環己酮之混合物且經由管線[14]饋入環己醇脫氫單元[H]。環己醇脫氫單元[H]包含一或多個環己醇脫氫反應器。在分離氫氣(圖2中未展示)之後，包含環己酮之所得混合物經由管線[16]再循環至輕物質蒸餾管柱[E]。視情況將此氫氣裝入酚氫化單元[J]中(圖2中未展示)。經由管線[20]移除包含酚之[G]之底部產物。管線[20] 引導至酚蒸餾管柱[K]，其中塔頂蒸餾包含酚之混合物且經由管線[22]饋入酚氫化單元[J]。經由管線[21]自酚蒸餾管柱[K]移除底部產物。視情況存在儲存槽以儲存經由管線[13]饋入之環己酮蒸餾管柱[F]之底部產物及/或儲存包含環己醇及環己酮之混合物(其經由管線[14]傳遞至環己醇脫氫單元[H])及/或儲存包含環己醇及環己酮之混合物(其經由管線[16]傳遞至輕物質蒸餾管柱[E])。
根據本發明之一個實施例，自根據圖1之化學設備建構根據圖2之化學設備。由圖2與圖1之對比，可發現當建構第二化學設備(圖2)時，自第一化學設備(圖1)移除以下裝置：環己烷氧化單元[A]以及輸入管線[1]及[2]及輸出管線[3]及[4]；分解單元[B]以及輸出管線[5]；環己烷蒸餾單元[C]以及輸出管線[6]及[7]；及第一輕物質蒸餾管柱[D]以及輸出管線[8]及[9]。此外，在建構第二化學設備(圖2)時在第一化學設備(圖1)中增加以下設備：酚氫化單元[J]以及輸入管線[17]及[18]及輸出管線[19]；及酚蒸餾管柱[K]以及來自環己醇蒸餾管柱[G]之饋料[20]、輸出[21]及輸出[22]。將管線[16]自饋料[D]重新定位至饋料[E]。
較佳實施例之詳細說明
藉由以下實例說明本發明，但不意欲限制本發明。
比較實驗A
一種用於藉由環己烷之氧化生產環己酮之化學 設備，其包含：- 環己烷氧化單元；- 熱回收單元；- 環己基氫過氧化物分解單元；- 環己烷回收單元；- 第一輕物質蒸餾管柱；- 第二輕物質蒸餾管柱；- 環己酮蒸餾管柱；- 環己醇蒸餾管柱；及- 環己醇脫氫單元；如上文所描述且實質上如圖1中所描繪，其在Aspen Plus®化學工程改造軟體中藉由自如本文中所描述之操作化學設備獲得之輸入資料模擬。所模擬之設備用每小時12.5噸實質上純的環己酮之容量設計，其等效於約100kta實質上純的環己酮之年度設備容量(假設每年8000個有效生產小時)。
在不添加任何催化劑之情況下進行環己烷氧化單元中環己酮之氧化。將離開環己烷氧化單元之反應混合物冷卻且饋入環己基氫過氧化物分解單元中。在環己基氫過氧化物分解單元中，在氫氧化鈉水溶液存在下且在作為催化劑之溶解之鈷鹽存在下分解環己基氫過氧化物。
環己烷回收單元包含三個串聯操作之環己烷蒸餾管柱。在環己烷回收單元中，藉由塔頂蒸餾自分解之反應混合物移除環己烷且再循環至環己烷氧化單元中。主要 包含環己醇及環己酮之所得混合物用水洗滌且饋入第一輕物質蒸餾管柱。在第一輕物質蒸餾管柱中，尤其塔頂蒸餾水及環己烷。第一輕物質蒸餾管柱之底部物料流饋入第二輕物質蒸餾管柱，其中塔頂蒸餾具有低於環己酮之沸點的組分，包括環己烯環氧化物。第二輕物質蒸餾管柱之底部物料流饋入環己酮蒸餾管柱，其中塔頂蒸餾實質上純的環己酮。環己酮蒸餾管柱之底部物料流饋入環己醇蒸餾管柱，其中自主要包含環己醇之混合物分離重物質。在環己醇脫氫單元中，主要包含環己醇之混合物部分轉化成環己酮。在分離所形成之氫氣之後，所產生之反應混合物饋入第一輕物質蒸餾管柱。
環己酮蒸餾管柱為真空蒸餾管柱，其直徑為3.3m，其含有3個床，其中之每一者具有7.5m之Mellapak 250Y填充之高度，其中2個床位於進料口上方。填充(Mellapak 250Y)之部分容量為約0.88，根據Eckert方法之一般化壓降關係定義，如圖9-21C中所說明，Ernest E.Ludwig,Applied Process Design for Chemical and Petrochemical Plants，第2卷，第3版，1997，第283頁。
管柱配備有冷凝器單元及蒸汽驅動加熱器。在頂部床上方饋入回流。管柱頂部處之壓力為約5kPa。離開此管柱之頂部的蒸氣在冷凝器單元中以約18GJ/hr之最大負荷液化。所得液體之一部分作為回流饋入此管柱之頂部，且另一不分作為實質上純的環己酮排出。借助於在加熱器中經由蒸汽以約18GJ/hr之最大負荷間接加熱來引入環己 酮蒸餾管柱中之蒸餾方法所需的能量。以重量計，在環己酮蒸餾管柱中塔頂蒸餾之實質上純的環己酮中之環己醇濃度之平均值為約250ppm。
環己酮蒸餾管柱之最大饋料速率為約21.8噸/小時。饋料中環己酮與環己醇之重量比為約1.4。回流速率為約29.8噸/小時。環己酮蒸餾管柱之底部流動速率為約9.3噸/小時且主要由環己醇及約6重量%環己酮組成。環己醇脫氫單元之饋料速率為約9噸/小時。環己醇脫氫單元之出口中環己酮與環己醇之重量比為約6：4。
比較實驗B
除了以下例外，用於生產環己酮之方法與比較實例A中之方法相同：i)在添加鈷鹽作為催化劑之情況下進行環己烷氧化單元中環己酮之氧化；及ii)由環己烷回收單元產生之主要包含環己醇及環己酮之混合物在用氫氧化鈉水溶液處理以使酯皂化之後，接著用水洗滌且饋入第一輕物質蒸餾管柱。
在此設備中，環己酮蒸餾管柱(包括所有輔助設備，包括加熱器及冷凝器單元)與比較實驗A中使用之環己酮蒸餾管柱(包括所有輔助設備，包括加熱器及冷凝器單元)相同。環己酮蒸餾管柱頂部之壓力與比較實驗A中之壓力相同。以重量計，在環己酮蒸餾管柱中塔頂蒸餾之實質上純的環己酮中之環己醇濃度之平均值為約250ppm，與比較實驗A中相同。此環己酮蒸餾管柱在完全負載下操作。設備之 所有其他部分不限制設備之容量。
環己酮蒸餾管柱之饋料速率為約25.9噸/小時。饋料中環己酮與環己醇之重量比為約1.0。回流速率為約30.2噸/小時。環己酮蒸餾管柱之底部流動速率為約13.9噸/小時且主要由環己醇及約6重量%環己酮組成。環己醇脫氫單元之饋料速率為約13.3噸/小時。環己醇脫氫單元之出口中環己酮與環己醇之重量比為約6：4。
環己酮蒸餾管柱之每小時容量為約12.0噸實質上純的環己酮，其等效於約96kta實質上純的環己酮之年度設備容量(假設每年8000個有效生產小時)。
在(根據本發明之)實例1及2中，環己酮蒸餾管柱(包括所有輔助設備，包括再沸器及冷凝器單元)與比較實驗A及B中之環己酮蒸餾管柱(包括所有輔助設備，包括再沸器及冷凝器單元)相同。
實例1
一種用於藉由酚之氫化生產環己酮之化學設備，其包含：- 酚氫化單元；- 輕物質蒸餾管柱；- 環己酮蒸餾管柱；- 環己醇蒸餾管柱；- 酚蒸餾管柱；及- 環己醇脫氫單元；如前所述且實質上如圖2中所描繪，其在Aspen Plus®化 學工程改造軟體中藉由自如本文中所描述之操作化學設備獲得之輸入資料模擬。所模擬之設備經設計以具有與比較實例A中相同之環己酮蒸餾管柱及相同之環己醇脫氫單元。環己酮蒸餾管柱限制設備之整體容量。
在包含鈀之催化劑存在下，以氣相進行酚氫化單元中酚之氫化。藉由冷卻使所得氣體混合物(包含酚、氫氣、環己醇及環己酮)部分冷凝且分離成包含酚、環己醇及環己酮之液體混合物(其饋入輕物質蒸餾管柱)及包含氫之氣態物料流。
在蒸餾管柱蒸餾管柱中，塔頂蒸餾具有低於環己酮之沸點的組分。來自輕物質蒸餾管柱之底部物料流饋入環己酮蒸餾管柱，其中塔頂蒸餾實質上純的環己酮。來自環己酮蒸餾管柱之底部物料流饋入環己醇蒸餾管柱，其中塔頂蒸餾主要包含環己醇之混合物。此主要包含環己醇之混合物饋入環己醇脫氫單元，其中環己醇轉化成環己酮。自其分離所形成之氫氣。所得反應混合物接著饋入輕物質蒸餾管柱。
環己醇蒸餾管柱之底部物料流饋入酚蒸餾管柱，其中自主要包含環己醇及酚之混合物分離重物質。
環己酮蒸餾管柱頂部之壓力與比較實驗A中之壓力相同。以重量計，在環己酮蒸餾管柱中塔頂蒸餾之環己酮中之環己醇濃度之平均值為約250ppm，與比較實驗A中相同。
環己醇脫氫單元與比較實驗A中之環己醇脫氫 單元相同。
環己酮蒸餾管柱之饋料速率為約16.9噸/小時。饋料中環己酮與環己醇之重量比為約11。回流速率為約27.2噸/小時。此管柱之每小時容量為約15.0噸實質上純的環己酮，其等效於約120kta實質上純的環己酮之年度設備容量。
來自環己酮蒸餾管柱之底部的流動速率為約1.9噸/小時且物料流主要由環己醇及酚以及約6重量%環己酮組成。此底部物料流饋入環己醇蒸餾管柱，其中塔頂蒸餾大部分環己醇。此環己醇蒸餾管柱之頂部物料流饋入環己醇脫氫單元。環己醇脫氫單元之出口中環己酮與環己醇之重量比為約6：4。在分離氫氣之後，環己醇脫氫單元之出口物料流饋入輕物質蒸餾管柱。環己醇脫氫單元在約15%其容量下操作。
比較實驗A與實例1之對比展示用於自環己烷之氧化之反應產物生產環己酮之真空蒸餾管柱(其中塔頂蒸餾實質上純的環己酮)(包括輔助設備，包括加熱器及冷凝器單元)可再用於自酚之氫化之反應產物生產環己酮。年度容量自約100kta實質上純的環己酮增加至約120kta實質上純的環己酮，由此增加約20%。
此外，此對比展示用於藉由環己烷之氧化生產環己酮(藉此在不添加任何催化劑之情況下進行環己烷之氧化)之方法之環己醇脫氫單元可再用於藉由酚之氫化生產環己酮之方法中。在此情況下，模擬展示環己醇脫氫單元 具有極大過剩容量。在實踐中，在環己醇脫氫單元包含多管加熱反應器之情況下，可藉由例如停用大部分管道而容易地降低環己醇脫氫單元之容量。
實例2
一種用於藉由酚之氫化生產環己酮之化學設備，其包含：- 酚氫化單元；- 輕物質蒸餾管柱；- 環己酮蒸餾管柱；- 環己醇蒸餾管柱；- 酚蒸餾管柱；及- 環己醇脫氫單元；如前所述且實質上如圖2中所描繪，其在Aspen Plus®化學工程改造軟體中藉由自如本文中所描述之操作化學設備獲得之輸入資料模擬。所模擬之設備經設計以具有與比較實例B中相同之環己酮蒸餾管柱及相同之環己醇脫氫單元。環己酮蒸餾管柱限制設備之整體容量。
除了包括環己醇脫氫單元之額外的上游緩衝容器及額外的下游緩衝容器以外，所模擬之環己酮設備與實例1相同。
除了以下各項以外，方法亦與實例1相同：i)在具有包含鈀之催化劑之情況下，以液相進行酚氫化單元中酚之氫化；及ii)包含酚、環己醇及環己酮之所得反應混合物具有與 實例1類似之組成。
環己醇蒸餾管柱之頂部物料流饋入位於環己醇脫氫單元上游之緩衝槽。環己醇脫氫單元由此緩衝槽供料。環己醇脫氫單元僅以非連續方式操作。其在位於環己醇脫氫單元上游之緩衝槽變成約80%充滿時開始且在此緩衝槽變成小於約15%充滿時停止。環己醇脫氫單元之出口中環己酮與環己醇之重量比為約6：4。在分離氫氣之後，環己醇脫氫單元之出口物料流饋入位於環己醇脫氫單元下游之緩衝槽。包含環己醇及環己酮之混合物自此緩衝槽以連續方式饋入輕物質蒸餾管柱。
環己酮設備之每小時容量為約15.0噸實質上純的環己酮，其等效於約120kta實質上純的環己酮之年度設備容量。
比較實驗B與實例2之對比展示用於自環己烷之氧化之反應產物生產環己酮之真空蒸餾管柱(其中塔頂蒸餾實質上純的環己酮)(包括輔助設備，包括加熱器及冷凝器單元)可再用於自酚之氫化之反應產物生產環己酮。年度容量自約96kta實質上純的環己酮增加至約120kta實質上純的環己酮，由此增加約25%。
此外，此對比展示藉由在增加僅兩個簡單緩衝槽之後以非連續模式操作環己醇脫氫單元，用於藉由環己烷之氧化生產環己酮(藉此在添加催化劑之情況下進行環己烷之氧化)之方法中的環己醇脫氫單元可再用於藉由酚之氫化生產環己酮之方法中。
1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、 11、12、13、14、15、16‧‧‧管線
A‧‧‧環己烷氧化單元
B‧‧‧環己基氫過氧化物分解單元
C‧‧‧環己烷蒸餾單元
D、E‧‧‧輕物質蒸餾管柱
F‧‧‧環己酮蒸餾管柱
G‧‧‧環己醇蒸餾管柱
H‧‧‧環己醇脫氫單元

Claims (12)

  1. 一種用於建構第二化學設備之方法，該第二化學設備適用於自第二混合物分離環己酮，該第二混合物包含來自酚之氫化的反應產物，該方法包含：a)提供第一化學設備，該第一化學設備適用於自第一混合物分離環己酮，該第一混合物包含來自環己烷之氧化的反應產物，且該第一化學設備包含：i)適用於蒸餾塔頂環己烷之蒸餾管柱；ii)適用於蒸餾塔頂環己酮之蒸餾管柱；iii)一蒸餾管柱，其適用於蒸餾具有低於環己酮之沸點的塔頂組分；iv)一蒸餾管柱，其適用於塔頂蒸餾包含環己醇及環己酮之混合物；v)適用於環己烷之氧化的環己烷氧化單元；及vi)適用於自廢氣回收熱之熱回收單元，該廢氣來自該適用於環己烷之氧化的環己烷氧化單元；b)停用i)該適用於蒸餾來自該第一化學設備之塔頂環己烷的蒸餾管柱、v)該環己烷氧化單元及vi)該熱回收單元，其中該第二化學設備包含適用於蒸餾塔頂環己酮之蒸餾管柱，其中該環己酮為第三混合物之一部分，該第三混合物包含該第二混合物，該第二混合物已移除 具有低於環己酮之沸點之組分；及c)添加酚氫化單元至該第一化學設備。
  2. 如請求項1之方法，其中該第一混合物包含環己醇、環己酮、環己烷及至少一種選自以下之化合物：己醛、戊醛、2-庚酮、3-庚酮、4-庚酮、1,3-環己二酮及1,4-環己二酮。
  3. 如請求項1或2之方法，其中該第二混合物包含環己醇、環己酮、酚及至少一種選自以下之化合物：2-苯基環己醇、3-苯基環己醇、4-苯基環己醇、環己基苯基醚、苯并呋喃、2,3-二甲基苯并呋喃、3-甲基-4-辛酮、4-甲基-3-辛酮、3-甲基-3-辛酮、甲基-異丙基環己醇、甲基-異丙基環己酮及1-(4-甲基戊烷-2-基)-苯-酚。
  4. 如請求項1或2之方法，其中iv)適用於塔頂蒸餾包含環己醇及環己酮的混合物，其中環己醇：環己酮的重量比為至少4：1。
  5. 如請求項1或2之方法，其包含添加一適用於自蒸餾管柱之底部產物回收酚的蒸餾管柱至該第一化學設備，該蒸餾管柱適用於塔頂蒸餾一包含環己醇及環己酮的混合物，其中環己醇：環己酮的重量比為至少4：1。
  6. 如請求項5之方法，其包含自該蒸餾管柱添加一饋料管線至該第一化學設備，該蒸餾管柱適用於自適用於塔頂蒸餾包含環己醇及環己酮的混合物的蒸餾管柱之底部產物回收酚，其中環己醇：環己酮的重量比為至少4：1，該饋料管線自該蒸餾管柱延伸至酚氫化單元。
  7. 如請求項6之方法，其中該第一化學設備及第二化學設備中之每一者包含：vii)一環己醇脫氫單元，其適用於將環己醇脫氫成環己酮。
  8. 如請求項1或2之方法，其中該用於分離環己酮之該第二化學設備之容量比該用於分離環己酮之該第一化學設備之容量大至少10%。
  9. 一種適用於自一第二混合物分離環己酮之化學設備，該第二混合物包含來自酚之氫化的反應產物，該化學設備包含：a)一蒸餾管柱，其適用於蒸餾具有低於環己酮之沸點的塔頂組分；b)一蒸餾管柱，其適用於蒸餾塔頂環己酮；c)一蒸餾管柱，其適用於塔頂蒸餾包含環己醇及環己酮之混合物，其中環己醇：環己酮的重量比為至少4：1；d)一環己醇脫氫單元，其適用於環己醇之脫氫以形成包含環己醇及環己酮之混合物；e)一饋料管線，其適用於將d)中形成之該包含環己醇及環己酮之混合物自d)再循環至a)；及f)一酚氫化單元，其產生包含來自酚之氫化之反應產物的混合物；其中，基於在a)及b)之全部容量下操作之該化學設備，a)及d)中之至少一者已在用於自第一混合物分離環 己酮之化學設備中使用，該第一混合物包含來自環己烷之氧化的反應產物；且其中c)及d)中之至少一者具有大於自該第二混合物分離環己酮所需之容量的容量。
  10. 如請求項9之化學設備，基於在a)及b)之全部容量下操作.之該化學設備，其中c)及d)中之至少一者之容量比自該第二混合物分離環己酮所需之容量大至少10%。
  11. 一種用於自第二混合物分離環己酮之方法，該第二混合物包含來自酚之氫化的反應產物，該方法包含：a)在蒸餾管柱中塔頂蒸餾具有低於環己酮之沸點的組分；b)在蒸餾管柱中塔頂蒸餾環己酮；c)在蒸餾管柱中塔頂蒸餾環己醇及環己酮之混合物，其中環己醇：環己酮的重量比為至少4：1；d)在環己醇脫氫單元中將c)中塔頂蒸餾之環己醇脫氫以形成包含環己醇及環己酮之混合物；e)將d)中形成之該包含環己醇及環己酮之混合物自d)循環至a)；f)在一酚氫化單元中將酚氫化，該酚氫化單元產生包含來自酚之氫化之反應產物的混合物；其中該a)之蒸餾管柱及該d)之環己醇脫氫單元中之至少一者已在用於自第一混合物分離環己酮之化學設備中使用，該第一混合物包含來自環己烷之氧化的反應產物；且其中c)及d)中之至少一者分別以低於該c)之蒸餾管柱及該d)之環己醇脫氫單元之容量的速率下進 行。
  12. 如請求項11之方法，其中c)及d)中之至少一者分別以該c)之蒸餾管柱及該d)之環己醇脫氫單元之容量之至多90%的速率下進行。
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