Производство капролактама - Бадриан А.С.
Скачать (прямая ссылка):
{ В последнее время предложен ряд усовершенствований схемы | окисления, приводящих к снижению энергетических и капитальных 1 затрат. Главное из них — снижение давления до величины, близ-I кой к парциальному давлению циклогексана. При этом тепло ре-I акции снимается за счет испарения части подаваемого в реак-[ ционный аппарат циклогексана. Предусмотрен также подогрев ис-¦ ходного сырья испаряющимся циклогексаном. Процесс проводится в многоступенчатых, каскадно расположенных реакторах. Опыт эксплуатации подобных установок показал, что на них достигаются несколько лучшие показатели по расходу циклогексана, увеличивается выход полезных продуктов и соответственно снижается образование побочных соединений. Кроме того, за счет более полного использования кислорода и увеличения скорости проведения процесса повышается производительность реакционного узла в целом.
Схема промышленной установки по каскадному принципу представлена на рис. 16. В сборник 2 поступает свежий и оборотный циклогексан, уровень циклогексана автоматически поддерживается постоянным. Сборник находится под давлением азота 4 МПа. Из сборника циклогексан насосом 3 подается в верхнюю часть скруббера-конденсатора 4.
Из скруббера-конденсатора 4 циклогексан непрерывно поступает в разделительный сосуд 13. Здесь вода с растворенными в нем органическими кислотами отстаивается от циклогексана и не-
бо
прерывно выводится. Попадание воды в циклогексан, направляемый на окисление, недопустимо, так как приводит к усиленному смолообразованию.
Из разделительного сосуда 13 циклогексан подается в подогреватель 11, где подогревается до температуры реакции за счет тепла конденсации пара (1,4 МПа) и далее поступает на окисление.
Рис. 16. Схема промышленной установки каскадного окисления циклогексана:
I, 16—абсорберы; 2, 5, 8, 17— сборники; 3, 7, 9, 12, 18—насосы; 4— скруббер-конденсатор; 6 — холодильник; 10, И — подогреватели; 13 — разделительный сосуд; 14, 15 — реакторы.
Окисление циклогексана осуществляется последовательно в двух реакторах 14 и 15. Каждый из них состоит из двух одинаковых секций с индивидуальным подводом сжатого воздуха в каждую секцию. Оптимальная температура процесса окисления поддерживается в пределах 148—160°С, рабочее давление около 0,9 МПа регулируется автоматически. Оптимальное время пребывания жидкости в реакторах и оптимальное распределение возду-- ха по секциям обеспечивают благоприятные условия для увеличения выхода циклогексанона и циклогексанола. Тепло реакции используется в скруббере-конденсаторе насадочного типа 4 для нагрева исходного циклогексана, подаваемого затем в реактор окисления. Процесс осуществляется таким образом, чтобы обеспечить суммарную конверсию циклогексана в 4-х секциях реакторов за один проход примерно 4—5%. Уровень жидкой фазы в трех секциях реакторов поддерживается с помощью переливных карманов, расположенных у штуцеров выхода жидкости из секции. Постоянный уровень жидкости в последней IV секции поддержива-
61
ется автоматически с помощью регулятора. Время пребывания реакционной смеси в реакторах равно 25—30 мин (с учетом 10— 15% газонаполнения). Подача циклогексана на окисление регулируется с помощью регулятора расхода, расположенного на входе в аппарат 4. Можно дополнительно (после отстоя) осушить ‘циклогексан от оставшейся растворенной воды за счет контактирования его с горячими реакционными газами.
Циклогексанон и циклогексанол попадают в циклогексан при его контактировании в скруббере-конденсаторе 4 с реакционными газами. Кроме того, до 0,3% циклогексанона и циклогексанола содержится в оборотном циклогексане.
Циклогексанол и циклогексанон из парогазовой фазы, выходящей с верха реактора окисления, улавливаются в колонном тарельчатом абсорбере 16. Абсорбент — оборотный циклогексан. Газовая фаза из абсорбера 16 поступает в скруббер-конденсатор 4. Температурный режим в скруббере-конденсаторе 4 регулируется путем отвода части циклогексана в холодильник 6. Далее отходящие газы проходят абсорбер 1, орошаемый смесью циклогексанона и циклогексанола. Здесь происходит улавливание остаточного количества циклогексана, после чего газы выбрасываются в атмосферу.
В качестве катализатора используется раствор стеарата или нафтената кобальта в циклогексане. Катализатор растворяется в одном из двух, попеременно работающих, сборников 8, снабженных мешалками и оборудованных змеевиками для подачи пара с давлением 0,3 МПа. За счет подогрева циклогексана до 60—70 °С растворимость катализатора в нем увеличивается.
Для растворения катализатора используется только свежий циклогексан, так как присутствующие в оборотном циклогексане незначительные количества монокарбоновых кислот образуют с кобальтом нерастворимые соединения. Запас катализатора в одном сборнике обеспечивает работу реактора окисления в течение 4— 6 ч Загружают катализатор в сборники 8 (до 12 кг) вручную, через люк. Катализатор подают в секции реакторов поршневыми регулирующими насосами 9, распределение его по секциям устанавливается в процессе работы реакторов.
