一种环己酮肟制备系统和制备方法与流程

本发明涉及一种环己酮肟，具体涉及一种环己酮肟制备系统和制备方法。

背景技术：

环己酮肟是制取己内酰胺重要中间体，氨肟化反应是制取环己酮肟重要步骤。催化剂的活性是氨肟化反应影响重要因素，如何保持催化剂的活性，是确保氨肟化反应原料高转化率和高选择性重要保障。

当遇故障检修需对反应釜临时停进料处理，其停进料后需对反应釜内催化剂进行清洗处理。反应釜临时停需关闭原料双氧水、气氨、环己酮进料；原催化剂清洗操作先后往反应釜加入叔丁醇、脱盐水清洗完成，该操作方法清洗完后会有少量环己酮肟残留于反应釜内，其残留的环己酮肟由于凝固点高，环己酮肟被析成固体堵塞催化剂孔道使部分催化剂失活，原操作清洗处理后的催化剂，再次恢复进料反应，其反应原料转化率和选择性都低，反应产物含杂质多导致色度偏高，反应釜进料负荷提不上，严重影响环己酮肟产品质量和产量。原有催化剂清洗操作方法，反应生成物环己酮肟在叔丁醇、脱盐水清洗过程很难完全除去，由于环己酮肟的凝固点高容易在清洗的过程被析出成固体状态，析出的环己酮肟变固体堵塞催化剂孔道，导致催化剂容易失活，原料反应转化率和选择性下降，影响产品环己酮肟的质量和产量。

技术实现要素：

(一)要解决的技术问题

为了解决现有技术的上述问题，本发明提供一种环己酮肟制备系统，能够实现催化剂的回收和临时故障时催化剂的清洗，增加催化剂活性并能提高环己酮肟的生成速率。

相应的本发明还提供一种提高催化剂回收率的环己酮肟的制备方法。

(二)技术方案

为了达到上述目的，本发明采用的主要技术方案包括：

本发明提供一种环己酮肟制备系统，其包括通过管道依次连接的一级混合器、二级混合器和反应釜，所述反应釜底部出料口通过管道依次连接有循环泵、膜组和换热器，所述换热器通过管道与一级混合器的进料口连接；所述反应釜上还设有搅拌器。

进一步的，环己酮肟制备系统还包括气氨进料通道、环己酮进料通道、叔丁醇进料通道和水蒸气进料通道；所述气氨进料通道、环己酮进料通道和叔丁醇进料通道并排设置在换热器和一级混合器连接的管道上并与管道连通，且与管道连接处均设有阀门；所述双氧水进料口设置在一级混合器和二级混合器连接的管道上并与管道连通，且与管道的连接处设有阀门；所述水蒸气进料通道的出气口设置于反应釜的外壁上，使得水蒸气能够在反应釜夹套外壁给反应釜加热。

本发明提供一种环己酮肟制备方法，其包括以下步骤：

s1第一次混合：将叔丁醇、气氨、环己酮通过一级混合器混合后得到第一次混合液；

s2第二次混合：将所得第一次混合液、双氧水进入二级混合器混合后，得到第二次混合液；

s3反应釜中反应：将所得第二次混合液加入到反应釜中，与反应釜中添加有的催化剂混合，发生反应生成环己酮肟，得到包含有环己酮肟、催化剂的叔丁醇混合液；

s4分离纯化：将所得叔丁醇混合液通过反应釜底部经过循环泵的提压送至膜组分离得到含催化剂的混合物和环己酮肟；

s5催化剂的回收：将含催化剂的混合物送至换热器，冷却后经过一级混合器进入反应釜。

进一步的，步骤s3中还包括以下步骤，反应釜停止进料时，催化剂的清洗：

s31第一次调整：将反应釜的叔丁醇进料速度调整为10m³/h，同时反应釜的出料速度调整为40～50m³/h后液位下降至30％，再将叔丁醇以40～50m³/h的进料速度至反应釜内直至反应釜液位至70～90％；同时关闭换热器冷却循环水，打开反应釜蒸汽，确保反应釜温度控制在60～75℃；

s32第二次调整：完成步骤s31后，降低叔丁醇的进料速度为10m³/h，升高反应釜的出料速度为40～50m³/h，使反应釜液位下降至30％；

s33第三次调整：完成步骤s32后，降低反应釜出料速度至0～10m³/h，提高反应釜进料速度至40～50m³/h，直至反应釜液位上涨至70～90％；

s34重复s32到s33的步骤2～3次，使最终反应釜液位下降至30％，反应釜出料速度降至0～10m³/h；

s35清洗结束后，启动环己酮肟制备系统，使第二次混合液加入到反应釜中与催化剂继续反应。

进一步的，在步骤s31-s34过程中，当反应釜液位下降时，反应釜内的混合液从反应釜出料口流出至膜组进行分离，得到环己酮肟和含有催化剂的混合物；含有催化剂的混合物经换热器冷却后，经过一级混合器再进入反应釜。

其中，含有催化剂的混合物中包含但不仅限于催化剂、叔丁醇、气氨、水和少量的环己酮肟。

本发明的技术原理：

由于环己酮肟的凝固点较高，在常温下为固体状态，环己酮肟微溶于水但易溶于叔丁醇，为清洗过程环己酮肟不被析出来，清洗过程不使用脱盐水，保证反应釜内叔丁醇浓度，以免环己酮肟被析出成固体堵塞催化剂孔道。维持反应釜清洗过程一定温度，反应釜温度越高越有利于环己酮肟溶解于叔丁醇中，确保环己酮肟完全溶解于叔丁醇溶剂里面。同时保持反应釜一定温度，把反应釜部分氨蒸发以降低反应釜碱性，避免催化剂长时间在碱性环境溶解流失。反应釜临时停止进料其反应釜内会残留部分有机杂质，其杂质长时间在反应釜内循环，其有机杂质容易被催化剂吸附，被吸附的有机杂质在反应釜恢复进料开车时，会导致反应产物杂质偏高，其反应产物色度会大幅上涨。通过往反应釜加入叔丁醇清洗，可以把反应釜内有机杂质清洗过滤部分，以免大量有机杂质被催化剂吸附，从而降低反应釜内有机杂质残留量。

(三)有益效果

本发明的有益效果是：

1.本发明通过环己酮肟的可循环制备系统，有效的将催化剂回收并重新利用。

2.本发明环己酮肟的制备方法中催化剂采用高温和叔丁醇的方式和提高温度的方式清洗，替代传统脱盐水的清洗，保证反应釜内叔丁醇浓度，以免环己酮肟被析出成固体堵塞催化剂孔道。维持反应釜清洗过程一定温度，反应釜温度越高越有利于环己酮肟溶解于叔丁醇中，确保环己酮肟完全溶解于叔丁醇溶剂里面。同时保持反应釜一定温度，把反应釜部分氨蒸发以降低反应釜碱性，避免催化剂长时间在碱性环境溶解流失。通过往反应釜加入叔丁醇清洗，可以把反应釜内有机杂质清洗过滤部分，以免大量有机杂质被催化剂吸附，从而降低反应釜内有机杂质残留量。

附图说明

图1为本发明环己酮肟制备系统的示意图。

附图标记

1-反应釜；2-循环泵；3-换热器；4-二级混合器；5-一级混合器、6-双氧水进料口、7-搅拌器；8-膜组、9-气氨进料口、10-环己酮进料口、11-叔丁醇进料口、12-水蒸气进料口。

具体实施方式

为了更好的解释本发明，以便于理解，下面通过具体实施方式，对本发明作详细描述。

本发明中反应釜1中液位可以理解为反应釜1中的液体为反应釜1容积的比例。

如图1所示：环己酮肟制备系统，其包括通过管道依次连接的一级混合器5、二级混合器4和反应釜1，反应釜1底部出料口通过管道依次连接有循环泵2、膜组8和换热器3，换热器3通过管道与一级混合器5的进料口连接；反应釜1上还设有搅拌器7。

进一步的，环己酮肟制备系统还包括气氨进料通道9、环己酮进料通道10、叔丁醇进料通道11和水蒸气进料通道12；气氨进料通道9、环己酮进料通道10和叔丁醇进料通道11并排设置在换热器3和一级混合器5连接的管道上并与管道连通，且与管道连接处均设有阀门；双氧水进料口6设置在一级混合器5和二级混合器4连接的管道上并与管道连通，且与管道的连接处设有阀门；水蒸气进料通道与反应釜1的内腔连通。

肟化反应为强放热反应，膜组的过滤系统结合，采用外循环取热方式控制反应温度，通过自动调节外循环冷却器冷却水量实现反应温度的平稳控制，当反应釜停止运行时，实现叔丁醇进入反应釜以清洗催化剂，并使叔丁醇带走会影响催化剂的有机副产物。

利用上述环己酮肟制备系统制备环己酮肟的方法，其包括以下步骤：

s1第一次混合：将叔丁醇、气氨、环己酮通过一级混合器5混合后得到第一次混合液；

s2第二次混合：将所得第一次混合液和双氧水进入二级混合器4混合后，得到第二次混合液；

s3反应釜1中反应：将所得第二次混合液加入到反应釜1中，与反应釜1中添加有的催化剂混合，发生反应生成环己酮肟，得到包含有环己酮肟、催化剂的叔丁醇混合液；

s4分离纯化：将所得叔丁醇混合液通过反应釜1底部经过循环泵2的提压送至膜组8分离得到含催化剂的混合物和环己酮肟；

s5催化剂的回收：将含催化剂的混合物送至换热器3，移走热量冷却后经过一级混合器5进入反应釜1。

含催化剂的混合物中包含有催化剂、叔丁醇、气氨、水和少量的环己酮肟。

进一步的，步骤s3中还包括以下步骤，反应釜1停止进料时，需要对催化剂的清洗，停止进料包括气氨、环己酮和双氧水的同时停止进料，通过调整11-叔丁醇进料速度来进行反应釜内催化剂的醇洗，包括以下依次进行的步骤：

s31第一次调整：将反应釜1的叔丁醇进料速度调整为10m³/h，同时反应釜1的出料速度调整为40～50m³/h后液位下降至30％，再将叔丁醇以40～50m³/h的进料速度至反应釜1内直至反应釜1液位至70～90％；同时关闭换热器3冷却循环水，打开反应釜1蒸汽，确保反应釜1温度控制在60～75℃；

s32第二次调整：完成步骤s31后，降低叔丁醇的进料速度为10m³/h，升高反应釜1的出料速度为40～50m³/h，使反应釜1液位下降至30％；

s33第三次调整：完成步骤s32后，降低反应釜1出料速度至0～10m³/h，提高反应釜1进料速度至40～50m³/h，直至反应釜1液位上涨至70～90％；

s34重复步骤s32到s33的次数为2～3，使最终反应釜1液位下降至30％，反应釜1出料速度降至0～10m³/h；

s35清洗结束后，启动环己酮肟制备系统，使第二次混合液加入到反应釜1中与催化剂继续反应。

在步骤s31-s34过程中，当反应釜1液位下降时，反应釜1出料至膜组8进行分离，得到环己酮肟和含有催化剂的混合物，含有催化剂的混合物经过换热器3冷却后，经过一级混合器5再进入反应釜1。

其中，膜组8是指由过滤膜组8成的膜过滤器，设有设有故障处理系统，当出现故障时，迅速关闭渗透侧快开阀门，切断与反应釜1中流出的液体的连接，将备用膜组8投入使用；膜组8带有自动反冲洗系统，冲洗介质为滤后的清液。

以下提供具体实施例：

反应釜1停止进料时，反应釜中催化剂的清洗包括以下步骤：

实施例1

s31第一次调整：将反应釜1的叔丁醇进料速度调整为10m³/h，同时反应釜1的出料速度调整为40m³/h，直至液位下降至30％，再将叔丁醇叔丁醇以40m³/h的进料速度至反应釜1内直至反应釜1液位至70％；同时关闭换热器3冷却循环水，打开反应釜1蒸汽，确保反应釜1温度控制在60℃；

s32第二次调整：完成步骤s31后，降低叔丁醇的进料速度为10m³/h，升高反应釜1的出料速度为40m³/h，使反应釜1液位下降至30％；

s33第三次调整：完成步骤s32后，降低反应釜1出料速度至0m³/h，提高反应釜1进料速度至40m³/h，直至反应釜1液位上涨至70％；

s34重复步骤s32到s33的次数为2，使最终反应釜1液位下降至30％，反应釜1出料速度降至0m³/h；

s35清洗结束后，启动环己酮肟制备系统，使第二次混合液加入到反应釜1中与催化剂继续反应。

在步骤s31-s34过程中，当反应釜1液位下降时，反应釜1出料至膜组8进行分离，得到环己酮肟和含有催化剂的混合物，含有催化剂的混合物经过换热器3冷却后，经过一级混合器5再进入反应釜1。

本实施例中的催化剂经清洗后得率达到95％，催化剂活性恢复至98％。

实施例2

s31第一次调整：将反应釜1的叔丁醇进料速度调整为10m³/h，同时反应釜1的出料速度调整为50m³/h，直至液位下降至30％，调整叔丁醇以50m³/h的进料速度至反应釜1内直至反应釜1液位至90％；同时关闭换热器3冷却循环水，打开反应釜1蒸汽，确保反应釜1温度控制在75℃；

s32第二次调整：完成步骤s31后，降低叔丁醇的进料速度为10m³/h，升高反应釜1的出料速度为50m³/h，使反应釜1液位下降至30％；

s33第三次调整：完成步骤s32后，降低反应釜1出料速度至10m³/h，提高反应釜1进料速度至50m³/h，直至反应釜1液位上涨至90％；

s34重复步骤s32到s33的次数为3，使最终反应釜1液位下降至30％，反应釜1出料速度降至0～10m³/h；

s35清洗结束后，启动环己酮肟制备系统，使第二次混合液加入到反应釜1中与催化剂继续反应。

在步骤s31-s34过程中，当反应釜1液位下降时，反应釜1出料至膜组8进行分离，得到环己酮肟和含有催化剂的混合物，含有催化剂的混合物经过换热器3冷却后，经过一级混合器5再进入反应釜1。

本实施例中的催化剂经清洗后得率达到92％，催化剂活性恢复至99％。

实施例3

s31第一次调整：将反应釜1的叔丁醇进料速度调整为10m³/h，同时反应釜1的出料速度调整为50m³/h，直至液位下降至30％，调整叔丁醇以45m³/h的进料速度至反应釜1内直至反应釜1液位至72％；同时关闭换热器3冷却循环水，打开反应釜1蒸汽，确保反应釜1温度控制在70℃；

s32第二次调整：完成步骤s31后，降低叔丁醇的进料速度为10m³/h，升高反应釜1的出料速度为50m³/h，使反应釜1液位下降至30％；

s33第三次调整：完成步骤s32后，降低反应釜1出料速度至0～10m³/h，提高反应釜1进料速度至46m³/h，直至反应釜1液位上涨至75％；

s34重复步骤s32到s33的次数为3，使最终反应釜1液位下降至30％，反应釜1出料速度降至5m³/h；

s35清洗结束后，启动环己酮肟制备系统，使第二次混合液加入到反应釜1中与催化剂继续反应。

在步骤s31-s34过程中，当反应釜1液位下降时，反应釜1出料至膜组8进行分离，得到环己酮肟和含有催化剂的混合物，含有催化剂的混合物经过换热器3冷却后，经过一级混合器5再进入反应釜1。

本实施例中的催化剂经清洗后得率达到96％，催化剂活性恢复至97％。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。