Производство капролактама - Бадриан А.С.
Скачать (прямая ссылка):
Рис. 14. Схема промышленной установки трехступенчатого окисления цикло-
гексана:
1, 2, 11— сборники; 3— подогреватель; 4— реакторы; 5, 7 — холодильники; 6 — сепараторы;. 8, 10 — ректификационные колонны; 9 — насадочный скруббер.
части колонны 10 отбирается азеотропная смесь циклогексан— вода с примесью бензола, а очищенный циклогексан из куба колонны возвращается в цикл.
Продукты окисления — циклогексанон, циклогексанол и масло X — из куба колонны 8 поступают в сборник 11, откуда направляются на доокисление азотной кислотой. При степени кснверсии 15—20% выход циклогексанона и циклогексанола составляет 60— 70%, а суммарный выход продуктов, окисляющихся далее азотной кислотой в адипиновую кислоту, достигает 80—85°/о-
Недостатком описанной схемы является то, что кислые продукты после отгонки с водяным паром остаются в обогащенной циклогексаноном и циклогексанолом смеси, разделить которую на компоненты оказывается затруднительно.
57
^шнзфйду
\
В отечественной промышленности реализована и находится в эксплуатации технологическая схема с -использованием для окисления циклогексана одноступенчатого реактора барботаЖного типа. Реактор — вертикальный цилиндрический аппарат с встроенными двумя пакетами змеевиков. В последние подается паровой конденсат для съема тепла реакции. Окисление проводят в одну стадию при 145—150 °С и давлении 1—2 МПа, в качестве катализатора применяется стеарат или нафтенат кобальта, растворенный в циклогексане. Врем.я окисления составляет около 30 мин, количество подаваемого воздуха в реакторе 40—60 м3 на 1 м3 циклогексана, нагрузка реактора по циклогексану 60 м3/ч. Принципиальная схема установки окисления циклогексана представлена на рис. 15. Свежий циклогексан, поступающий из отделения гидрирования бензола, и оборотный циклогексан из отделения ректификации, содержащий до 0,3% циклогексанона и циклогексанола, смешиваются в промежуточном сборнике 3. Циклогексан смешивается с раствором катализатора из сборника 1 и насосом 4 через подогреватель 5 подается на распределительную тарелку в верхнюю часть реактора 7.
Воздух из отделения компримирования поступает в реактор снизу через барботеры и равномерно распределяется по сечению реактсра. В период пуска воздух нагревают до 130 °С в подогревателе 6, в процессе эксплуатации предварительный подогрев может быть отключен.
Реакционные газы, содержащие азот, окислы углерода, до 1,5% непрореагировавшего кислорода и частично унесенный циклогексан, удаляются из верхней части реактора, охлаждаются в холодильнике 11 и поступают в сепаратор 12, где отделяется сконденсированный циклогексан с примесью воды и других продуктов реакции. Из сепаратора жвдкость направляется в разделительный сосуд 13, а оттуда отделенный от воды циклогексан возвращается в сборник 3.
Реакционные газы из сепаратора 12 проходят абсорбер 15,. орошаемый смесью циклогексанона и циклогексанола. Абсорбент, предварительно охлажденный рассолом до 10 °С, абсорбирует циклогексан, не выделившийся в сепараторе. Отработанный абсорбент выводится на стадию омыления. После абсорбера газы дросселируют и выбрасывают в атмосферу. Содержание кислорода в отходящих газах поддерживают в пределах 0,3—3,0% (об.).
Пар, получающийся в змеевиках реактора за счет тепла реакции с давлением 0,35—0,4 МПа, отделяется от конденсата в сепараторах 8 и 9 и используется для подогрева циклогексана в подогревателе 5.
Реакционная смесь выводится из реактора 7 снизу, охлаждается в холодильнике 10 водой до 80—100 °С для предотвращения дальнейших превращений кислородсодержащих продуктов. После холодильника в трубопровод впрыскивается водяной конденсат в количестве 60—80 л на 1 т реакционной смеси для разбавления
59
оксидата Во избежание кристаллизации на стенках трубопровода адипиновой и других кислот. Далее в разделительных сосудах 16 и 20 оксидат расслаивается на органический и водный слой.
Органическая часть охлаждается в холодильнике 17 до 60 °С и после снижения давления до ОД МПа поступает на разделение. Газы, выделяющиеся за счет снижения давления в аппарате 16, через холодильник 25 и сепаратор 24 натравляются в абсорбер низкого давления 26. Здесь из них улавливается остаточный циклогексан, и затем они выбрасываются в атмосферу.
Водный слой из разделительных сосудов 13 с растворенными в нем продуктами окисления через сборники 14 и 19 подается насосом 21 на экстракционную колонну 22. С помощью циклогексана из него извлекаются остаточные количества циклогексанона, циклогексанола, эфиров, а вода с растворенными в ней преимущественно дикарбоновыми кислотами направляется на сжигание.
Одноступенчатый реактор барботажного типа позволяет при большом реанционноь! объеме проводить тонкую регулировку процесса. В верхней части реактор снабжен указателем уровня, в средней и нижней расположены регулирующие термопары. Уровень жидкости поддерживается автоматическим регулятором системы РУКЦ. Перемешивание реакционной жидкости осуществляется с помощью воздуха, подаваемого в нижнюю часть реактора. Описанная схема отличается простотой и позволяет в широких интервалах изменять параметры процесса и степень конверсии.
