一种由环己酮肟制备己内酰胺的方法及设备技术

本发明专利技术涉及一种由环己酮肟制备己内酰胺的方法以及该方法所使用的设备。该方法包括将含溶剂的惰性载气加热后连续通入装有催化剂的多级串联反应器的第一级反应器的载气入口，将环己酮肟直接分成至少两份分别进入所述多级串联反应器的各个级，使反应流出物冷却，分离出载气并循环至所述第一级反应器的载气入口，对液相反应产物进行分离、提纯。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种由环己酮坊制备己内酰胺的方法以及该方法所使 用的设备。更具体而言，本专利技术涉及一种环己酮肟气相贝克曼重排反 应制备己内酰胺的方法以及该方法所使用的设备。
技术介绍
环己酮肟经液相贝克曼重排反应转化为己内酰胺是目前工业上普遍使用的技术，催化剂多为浓硫酸或发烟辟u酸。该方法对己内酰胺的选择性可达98. 5%以上。釆用该方法生产的己内酰胺占世界己内酰 胺产量的约90%。该方法最大的缺点是副产大量低价值硫酸铵，其 次是设备腐蚀和环境污染严重。针对目前液相法存在的缺点，中国专利CN1269360A披露了一种 气相重排生产己内酰胺的方法，该方法采用MFI结构分子筛为催化 剂，采用流化床工艺，通过催化剂的不间断循环再生克服催化剂积炭 失活缺陷，环己酮肟转化率为99. 6 / ，己内酰胺选择性95. 7°^。该方 法不使用硫酸，解决了设备腐蚀及副产硫酸铵的问题。但采用流化床 工艺，存在流程和设备复杂、投资和操作费用高等缺点。中国专利CN1621405 乂^开了一种固定床气相重排工艺，它采用常 规固定床工艺，常压操作，以MFI结构分子筛为催化剂，在250 ~ 500 。C、常压、环己酮肝重量空速l-8h—i下进行气相重排反应，环己酮肟 转化率为99. 5°/。，己内酰胺选择性为97. 5%,催化剂单程寿命达1200 小时。该方法存在反应温升大、床层温度不均、易结焦、操作周期短、 操作成本高等缺点，且在工业上难以实施。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种由环己酮肟制备己内酰胺的方法，该方 法具有抑制肟的高温非催化副反应、提高反应选择性、避免加热器和 换热设备结焦、延长催化剂使用周期等优点。本专利技术提供的方法是将含有溶剂的惰性载气加热后，连续通入 装有催化剂的多级串联反应器的第一级反应器的载气入口 ，将环己酮4肟分成至少两份分别进入所述多级串联反应器的各级反应器，冷却反 应流出物，分离出载气并循环至所述第一级反应器的载气入口，对液 相反应产物进行分离、提纯。本专利技术提供的设备包括以下几部分多级串联反应器，系由至少两个串联在一起的反应器组成，或者 是包括至少两个床层的单个反应器，其上设有混合原料入口、栽气入 口和反应流出物出口 ；分离器，用于将反应流出物进行气液分离，其上设有反应流出物 入口、载气出口和分离液出口；溶剂回收塔，用于从分离器分出的液相反应产物中分离并回收溶 剂，其上设有液相反应产物入口、溶剂出口和粗产物出口；用于将载气加热的加热器；用于将反应流出物冷却的冷却器；用于进行反应流出物与栽气之间换热的换热器；用于连接分离器的载气出口与多级串联反应器的载气入口之间、 多级串联反应器的反应流出物出口与分离器的反应流出物入口之间、 分离器的分离液出口与溶剂回收塔的分离液入口之间的管线，以及将 来自溶剂回收塔溶剂出口的溶剂与循环载气混合的管线。所述多级串联反应器中具有多个床层的单一反应器的每个床层，或者多个串联反应器中的每一个反应器被称为一级反应器。其中处于 载气流动的方向最上游的那一级反应器称为第一级反应器。采用本专利技术提供的进料方法，可以在较低的总的惰性气体/环己酮 肟摩尔比下，获得各级反应器内使用较高的惰性气体/环己酮坊摩尔 比，从而减少环己酮肟高温缩合结焦等副反应，延长催化剂使用周期。 总的惰性气体/环己酮肟摩尔比低，意味着工业装置能耗和设备规才莫的 减小。此外，由于各级反应器内惰性气体/环己酮肟摩尔比的提高，惰 性气体相对含量增高，因此显著降低了催化剂床层因反应放热带来的 升温，有利于提高己内酰胺的选择性和催化剂的使用效率。本专利技术方 法的另外一个优点是环己酮肟不需加热，以冷源方式进入各级反应器， 实现反应器各级间的取热，从而避免了环己酮肟在加热器或换热器内 的高温加热过程，消除了在加热器或换热器内结焦的问题，并减少了环 己酮肟非催化热缩合等副反应的发生，可提高目的产物的选择性。附图说明图1是本专利技术方法及设备的一个具体实施方案的示意图。图2是本专利技术方法及设备的另一个具体实施方案实施例1、 2所 用方法的具体流程示意图。图3是单段连续固定床反应装置的示意图。具体实施例方式本专利技术的方法是将含有溶剂的惰性载气加热后连续通入装有催化 剂的多级串联反应器的第一级反应器的载气入口 ，将环己酮肝分成至 少两份分别进入所述多级串联反应器的各个级，使反应流出物冷却， 分离出载气并循环至所述第一级反应器的载气入口 ，对液相反应产物 进行分离、提纯。优选将环己酮肟与溶剂的混合物分成与所述多级串 联反应器的级数相应的份数，优选各份为等分。例如可以为轴向和径向反应器。多级串联反应器可由多个单独的反应 器串联而成，也可以是具有多个床层的一个反应器。物料在反应器内 的的流动方式可以为上行式或下行式。本专利技术方法中所述的多级串联反应器至少分为2级。在不使反应 系统过于复杂的情况下，级数越高效果越好。本专利技术方法使用的多级 串联反应器的级数通常为2-10级，优选3-6级。本专利技术方法中的惰性载气为不与环已酮肟、己内酰胺发生反应的 任何介质，包括但不限于氮气、氢气、氩气、氨气、沸点不高于180 。C的饱和烃以及卣代烃或它们的混合物。本专利技术方法中惰性载气与环己酮肟的总摩尔比为6-50，惰性载气 与环己酮肝在每级反应器的摩尔比为12-300,优选为20-200。惰性载 气与环己酮坊的总摩尔比是指，在系统稳定运行时，单位时间内进入 整个多级串联反应器的栽气摩尔数与总环己酮肟摩尔数之比。惰性载 气与环己酮肟在每级反应器的摩尔比是指，在系统稳定运行时，单位 时间内进入多级串联反应器某一级的载气摩尔数与该级环己酮肟摩尔 数之比。各级反应器的惰性载气与环己酮肟摩尔比可以相同或不同。本专利技术方法中的催化剂可以是任何用于环己酮肟气相重排的M FI 结构分子筛催化剂。所述MFI结构分子筛催化剂包括现有技术所公开的钬硅分子篩、全硅分子篩以及硅/铝比> 500的ZSM-5分子筛。这些 分子篩可以直接用于本专利技术方法，也可以预先经过含氮化合物的碱性 水溶液处理。本专利技术方法中的溶剂选自d-C6的直链或支链脂肪醇或它们的混合 物，优选甲醇、乙醇或丙醇或它们的混合物。溶剂与环己酮肝的重量 比为10-80: 90-20，优选为20-70: 80-30。本专利技术方法中的反应温度为200-500°C,优选300-450°C。本专利技术方法中的压力为0. 11-2. 5MPa,优选0. 15-1. 2MPa。当压力 大于常压时，本专利技术的设备还包括将载气加压的压缩机。本专利技术的方法中环己酮肟的重量空速为0. 2-8h—1,优选为0.5-6h—!。反应体系中含有适量水有助于提高催化剂的活性，但过高的水将 导致环己酮肟水解等副反应的增加，影响己内酰胺的选择性。水与环 己酮肟的摩尔比为0.03-1.0,优选为0. 05-0.35。本专利技术方法中水可 通过反应器入口注入或从回收的溶剂中带入。下面参照附图对本专利技术进行详细说明。图1是本专利技术方法及设备的一个实施方案的示意图。在该实施方 案中，所述多级串联反应器是一个沿着反应物的流向设置有多个床层 的单一反应器。循环载气与回收溶剂混合后经换热器换热进入反应器 的载气入口，环己酮肟被分成与床层数相应的份数，分别进入到不同 催化剂床层入口 。进入第一床层的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种由环己酮肟制备己内酰胺的方法，包括将含有溶剂的惰性载气加热后连续通入装有催化剂的多级串联反应器的第一级反应器的载气入口，将环己酮肟分成至少两份分别进入所述多级串联反应器的各个级，将反应流出物冷却，分离出载气并循环至所述第一级反应器的载气入口，对液相反应产物进行分离、提纯。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：杨克勇，付锦晖，孙斌，程时标，张树忠，吴巍，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司，中国石油化工股份有限公司石油化工科学研究院，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]