制备环己酮的方法_4

文档序号:9701762阅读:来源:国知局
,6.0, 6· 5,7· 0,7· 5,8· 0,8· 5,9· 0,9· 5,或 10,只要R1〈R2。虽然较高的R(H2/phol)比可以产生苯 酚较高的总体转化率,但这也往往导致环己酮较高的转化率,苯酚到环己醇较高的选择性, 和环己基苯较高的转化率。因此,通常期望的是,在氢化反应器R1中,选择反应条件,包括 但不限于温度,压力,和R(H2/phol)比,和催化剂,使得苯酚的总体转化率不是过高。
[0125] 氢化反应在氢化催化剂的存在下发生。氢化催化剂可包含发挥氢化功能的担载 在载体材料上的氢化金属。氢化金属可以为,例如Fe、Co、Ni、Ru、Rh、Pd、Ag、Re、Os、Ir、和 Pt,它们的一种或多种的混合物和组合。载体材料可以有利地为无机材料,例如氧化物,玻 璃,陶瓷,分子筛等。例如,载体材料可以为活性炭,A1203,Ga203,Si02,Ge02,SnO,Sn02,Ti02, Zr02,Sc203,Y203,碱金属氧化物,碱土金属氧化物,以及它们的混合物、组合、络合物和配混 物。氢化金属的浓度可以例如范围在Cmlwt% -Cm2wt%,基于催化剂的总重量计,其中Cml 和Cm2 可以独立地为:0· 001,0· 005,0· 01,0· 05,0· 1,0· 5,1. 0,1. 5,2· 0,2· 5,3· 0,3· 5,4· 0, 4.5,5.0,只要〇111〈〇112。
[0126] 不意图受任何特定理论的限制,据信,上述氢化反应在氢化金属的存在下迅速发 生。因此,特别期望的是,氢化金属优先分布在催化剂颗粒的外缘上,即催化剂颗粒表面层 中氢化金属的浓度高于其芯中的。这样的外缘化催化剂可以降低总体氢化金属加载量,降 低其成本,特别是在氢化金属包括贵金属例如Pt、Pd、Ir、Rh等时。催化剂颗粒芯的低浓度 氢化金属也会降低环己酮氢化的可能性,环己酮可从催化剂颗粒的表面扩散到芯,导致总 体方法中环己酮的较高选择性。
[0127] 某些轻质组分,例如有机酸(例如甲酸,乙酸,丙酸,直链,直链支化和包含5,6,7, 或8个碳原子的环状羧酸,例如苯甲酸),含氮化合物(例如胺,酰亚胺,酰胺,N02-取代的 有机化合物),含硫化合物(例如硫化物,亚硫酸盐,硫酸盐,砜,S03,S02),如包含于氢化反 应器中的反应混合物中并使其与氢化金属在氢化反应条件下接触,会发生使氢化催化剂中 毒,导致催化剂性能降低或过早失效。为了避免催化剂中毒,特别期望的是,氢化进料包含 如上述低浓度的这样的含硫组分。
[0128] 据信,催化剂表面可以具有对反应介质中不同组分(例如苯酚,环己酮,环己醇、 环己烯酮、环己基苯、和双环己烷)的不同程度的吸附亲和性。特别期望的的是,催化剂表 面具有比对于环己酮和环己基苯高的对于苯酚的吸附亲和性。这样较高的苯酚吸附亲和性 赋予苯酚在反应中的竞争优势,产生到环己酮的较高选择性,环己醇的较低选择性,并较低 的环己基苯转化率,这些在设计用于制备环己酮的方法中都是期望的。此外,为了有利于苯 酚到环己酮的转化率超过环己基苯到双环己烷的转化率和环己酮到环己醇的转化率,特别 期望的是,氢化反应器R1中的反应介质中的苯酚浓度相对较高,使得苯酚分子占据大部分 活性催化剂的表面积。因此,期望的是,反应器R1中苯酚的总体转化率相对较低。
[0129] 因此,期望的是,在氢化反应器R1中,苯酚到环己酮的选择性为Sel(phol)a,苯酚 到环己醇的选择性为Sel(phol)b,并且满足以下(i),(ii),(iii),和(iv)的至少一种条 件:
[0130] (i)30%^Con(phol)^95% ;
[0131] (ii)0. 1%^Con(chb) ^ 20% ;
[0132] (iii)80%彡Sel(phol)a彡 99. 9% ;和
[0133] (iv) 0· 1 % 彡Sel(phol)b彡 20 % 〇
[0134] 至氢化反应器R1的进料可进一步包含浓度为Cxenone㈧的环己烯酮,其中 elwt%<Cxenone(A) <e2wt%,基于氢化进料的总重量计,el和e2可以独立地为:0· 01, 0· 02,0· 03,0· 04,0· 05,0· 06,0· 07,0· 08,0· 09,0· 1,0· 2,0· 3,0· 4,0· 5,0· 6,0· 7,0· 8,0· 9, 1,1. 5,2,2. 5,3. 5,4,4. 5,或5,只要el〈e2。特别期望的是,在步骤(B)中,环己烯酮的转化 率为Con(xenone),Con5%^iCon(xenone) <Con6%,其中Con5 和Con6可以独立地为:85, 86,87,88,89,90,91,92,93,94,95,96,97,98,99,100,只要Con5〈Con6。因此,进料中含有的 大部分环己烯酮在氢化反应器R1中转化环己酮。
[0135] 在反应器R1的底部,取出包含浓度低于料流107中的苯酚、浓度高于料流107中 的环己酮、环己基苯、双环己烷、和多余氢气的氢化反应产物料流115。料流115可包含,基 于其总重量计:
[0136] -浓度Cxnone(HRP)的环己酮,其中bllwt% <Cxnone(HRP) <bl2wt%,bll和 1312可以独立地为:20,25,30,35,40,45,50,55,60,65,70,75,80,85,90,只要1311〈1312 ;
[0137]-浓度Cphol(HRP)的苯酚,其中b21wt% 彡Cphol(HRP)彡b22wt%,b21 和b22 可以独立地为:1,2, 5,6,8, 10,12,14,15,16,18, 20, 22, 24, 25, 26, 28, 30,40, 50,只要 b21<b22;
[0138]-浓度Cchb(HRP)的环己基苯,其中b31wt% 彡Cchb(HRP)彡b32wt%,b31 和b32 可以独立地为:〇· 〇〇1,〇· 005,0· 01,0· 05,0· 1,0· 2,0· 4,0· 5,0· 6,0· 8,1,2,4,5,6,8,10,12, 14.15.16.18, 20, 22, 24, 25, 26, 28, 30,只要b31〈b32 ;
[0139]-浓度Cbch(HRP)的双环己烷,其中b41wt% 彡Cbch(HRP)彡b42wt%,b41 和b42 可以独立地为:〇· 〇〇1,〇· 005,0· 01,0· 05,0· 1,0· 2,0· 4,0· 5,0· 6,0· 8,1,2,4,5,6,8,10,12, 14.15.16.18, 20, 22, 24, 25, 26, 28, 30,只要b41〈b42 ;和
[0140]-浓度Cxnol(HRP)的环己醇,其中b51wt% 彡Cxnol(HRP)彡b52wt%,b51 和b52 可以独立地为:〇· 〇1,〇· 02,0· 04,0· 05,0· 06,0· 08,0· 1,0· 2,0· 4,0· 5,0· 6,0· 8,1,2,4,5,6, 8,10,只要b51〈b52。优选地,在氢化反应产物料流115中满足至少一种以下条件:
[0141] -Ra31 彡Cchb(MEl)/Cchb(HRP)彡Ra32,其中Ra31 和Ra32 可以独立地为:0·10, 0· 20,0· 30,0· 40,0· 50,0· 60,0· 70,0· 75,0· 80,0· 85,0· 90,0· 92,0· 94,0· 95,0· 96,0· 98, 1. 00,1. 02,1. 04,1. 05,1. 06,1. 08,1. 10,1. 15,1. 20,1. 25,1. 30,1. 35,1. 40,1. 50,1. 60, 1. 70,1. 80,1. 90,2· 00,3· 00,4· 00,5· 00,6· 00,7· 00,8· 00,9· 00,或 10. 0,只要Ra31〈Ra32 ; 更优选地,0. 80 <Cchb(MEl)/Cchb(HRP) < 1. 00,这表明在氢化反应区中环己基苯浓度不 会显著降低;
[0142] -Ra41 彡Cbch(HRP)/Cbch(MEl)彡Ra42,其中Ra41 和Ra42 可以独立地为:0·10, 0· 20,0· 30,0· 40,0· 50,0· 60,0· 70,0· 75,0· 80,0· 85,0· 90,0· 92,0· 94,0· 95,0· 96,0· 98, 1. 00,1. 02,1. 04,1. 05,1. 06,1. 08,1. 10,1. 15,1. 20,1. 25,1. 30,1. 35,1. 40,1. 50,1. 60, 1. 70,1. 80,1. 90, 2. 00, 3. 00,4. 00, 5. 00,6. 00, 7. 00,8. 00,9. 00,或 10. 0,只要Ra41〈Ra42 ; 优选地,1. 0 <Cbch(HRP)/Cbch(MEl) < 1. 5,这表明在氢化反应区中双环己烷浓度不会显 者提尚;和
[0143] -1^51彡〇111〇1〇11^)/^111〇1(]\^1)彡1^52,其中1^51和1^52可以独立地为 :0.10, 0· 20,0· 30,0· 40,0· 50,0· 60,0· 70,0· 75,0· 80,0· 85,0· 90,0· 92,0· 94,0· 95,0· 96,0· 98, 1. 00,1. 02,1. 04,1. 05,1. 06,1. 08,1. 10,1. 15,1. 20,1. 25,1. 30,1. 35,1. 40,1. 50,1. 60, 1. 70,1. 80,1. 90,2· 00,3· 00,4· 00,5· 00,6· 00,7· 00,8· 00,9· 00,或 10. 0,只要Ra51〈Ra52 ; 优选地,1.〇<〇111〇1〇11^)/^111〇1(1^1)<1.5,这表明在氢化反应区中环己醇浓度不会显 者提尚。
[0144] 然后料流115输送到分离鼓D1,在那里气相包含主要的多余氢气并获得了液相。 气相可以作为料流117作为部分氢气供应再循环到反应器R1,液相119在塔T1的一个或多 个侧面位置再循环到第一蒸馏塔T1,所述位置至少之一高于取出第一中部流出物107的位 置但低于取出第一上部流出物105的位置。
[0145] 获自第一蒸馏塔T1的第一底部流出物109包含主要的重质组分,例如环己基苯, 双环己烷,上述胺盐,C18+,C12含氧化物,和C18+含氧化物。该级分被输送到重质蒸馏塔 T3 (第三蒸馏塔),从这里产生了期望地包含浓度高于C3lwt%的环己基苯的第四上部流出 物 127 和下部流出物 129,其中C31 可以为 80,82,84,85,86,88,90,92,94,95,96,98,或 99。 流出物127可输送到储罐S11,流出物129可输送到储罐S13。流出物127可进一步包含烯 烃,主要是不可忽略量的苯基环己烯异构体。可期望使流出物127进行氢化降低烯烃浓度, 将氢化的流出物127再循环到较早的步骤,例如环己基苯氧化,以将其至少一部分转化成 环己基苯氢过氧化物,使得所述方法的总体收率得到改进。
[0146] 图2是示意图,其显示了类似于图1中所示方法/系统的方法/系统的一部分,但 包含第一蒸馏塔T1和氢化反应器R1之间和/或之内的改型的流体连通。在该图中,氢化 反应产物115包含残余氢气,如图1中所示的实例那样。流出物115被首先输送到分离鼓 D1,在那里获得了富含氢气的蒸气料流117a,其通过压缩机118压缩,然后作为料流117b输 送到反应器R1,并与新鲜的补充氢气料流111 一起输送到反应器R1。液体料流119获自分 离鼓D1,然后分成多个料流(两个再循环料流119a和119b,图2中所示),再循环到塔T1 侧面上的两个不同位置,一个低于取出第一中部流出物107的位置(显示为与进料103的 大致相同水平),另一个高于取出第一中部流出物107的位置。与图1相比,氢化反应器R1 和第一蒸馏塔T1之间的这种改型的再循环流体连通具有令人惊奇的优点。发现了,当再循 环液体料流119仅供料到一个位置,例如高于第一中部流出物107的位置时,在反应器R1 中从料流107中的环己基苯连续地产生双环己烷,然后稳定地在塔T1中积累,达到的高浓 度使得可以形成另外的相,干扰了塔T1中有效的产物分离。另一方面,当再循环料流119 在T1上的多个位置处再循环回塔T1时(如图2中所示),在T1中形成另外的双环己烷相 的可能性显著降低或消失。
[0147] 图3是示意图,其显示了类似于图1和2中所示的方法/系统的方法/系统的一 部分,包含第一蒸馏塔T1和环己酮纯化塔T2之间和/或之内的改型的流体连通和/或热 传递布置。在该图中,氢化反应器R1及其周边设备未示出。在该图中,从塔T1取出的第一 中部流出物107被分成多个料流(示出了两个料流107a和107b),其中之一(107a)被输送 到氢化反应器R1 (未示出)作为氢化进料,另一个(l〇7b)被输送到与环己酮纯化塔T2流 体和热连通的换热器131。在该图中,来自塔T2得到底部料流125(例如包含环己酮和环 己醇的)被分成三个料流:穿过换热器131并通过料流107b加热的料流135 ;通过换热器 141加热然后再循环到塔T2的料流139 ;和经由栗147被输送到储罐S9的料流145。料流 107b在穿过换热器131后变成较冷的料流133,然后在一个或多个位置再循环到第一蒸馏 塔T1,所述位置至少之一位于取出第一中部流出物107的位置之上。图3中所示的热管理 方案可以显著改进总体方法和系统的能量效率。
[0148] 图4是示意图,其显示了类似于中图1-3所示的方法/系统的方法/系统的一部 分,但包含管式换热器型氢化反应器。该图展示了一个实例,其中氢化反应器R1在氢化条 件下操作使得反应器R1内反应介质中存在的大部分苯酚和/或环己基苯处于气相。在该图 中,取自第一蒸馏塔T1的第一中部流出物107首先与氢气进料(包括新鲜补充的氢气料流 111和再循环氢气料流117b)合并,通过换热器153加热,然后输送到管式换热器型氢化反 应器R1,其具有装在管道157内的氢化催化剂。从储罐S11供应的冷却介质159例如冷水的 料流穿过换热器/反应器R1的壳,并作为温料流161离开反应器R1,然后输送到储罐S13, 从而苯酚氢化反应释放的显著量的热被带走,保持反应器R1内的温度范围在T1°C-T2°C, 和反应器R1内的绝对压力范围在PlkPa-P2kPa,其中T1和T2可以独立地为:140,145, 150, 155,160,165,170,175,180,185,190,195,200,205,210,215,220,225,230,235,240,250, 260, 270, 280, 290, 300,只要Τ1〈Τ2,和Ρ1 和Ρ2 可以独立地为:100,110,120,130,140,150, 160,170,180,190, 200, 250, 300, 350,或 400,只要Ρ1〈Ρ2。优选地,Τ2 = 240 和Ρ2 = 200。 或者,冷却介质可包含至少一部分液相的氢化进料,使得至少一部分进料气化,然后至少一 部分蒸气进料供料到氢化反应器R1。
[0149] 由于气相的热传递不如液相有效,并且苯酚氢化反应是高度放热的,特别期望的 是,在这样的气相氢化反应器中仔细地管理热传递。适于液相反应的其它类型的反应器也 可以使用。例如固定床反应器,其配置成具有中间冷却能力和/或骤冷功能,从而反应中产 生的热可以被快速有效带走,以保持反应介质在期望的温度范围。
[0150] 图5是示意图,其显示了类似于图1-4中所示的方法/系统的方法/系统的一部 分,但包含三个串联连接的固定床氢化反应器R3、R5、和R7。该图展示了这样的实例,其中 氢化反应器在氢化条件下操作,使得反应器R3、R5、和R7内反应介质中存在的大部分苯酚 和/或环己基苯在液相中。在该图中,从第一蒸馏塔Τ1取出的第一中部流出物107首先与 氢气进料(包括新鲜补充的氢气料流111和再循环氢气料流117b)合并以形成进料料流 151,然后通过换热器153加热,然后作为料流155输送到内有催化剂床167的第一氢化反 应器R3。一部分苯酚在反应器R3中转化成环己酮,释放中等量的热,升高反应介质的温度。 然后,离开反应器R3的流出物169通过换热器171冷却,然后输送到内有催化剂床175的 第二固定床反应器R5。反应介质含有的一部分苯酚在反应器R5中转化成环己酮,释放中 等量的热,升高反应器R5内的温度。然后,离开反应器R5的流出物177通过换热器179冷 却,然后输送到内有催化剂床183的第三固定床氢化反应器R7。反应介质含有的一部分苯 酚在反应器R7中转化成环己酮,释放中等量的热,升高反应器R7内的温度。然后,离开反 应器R7的流出物185通过换热器187冷却,并输送到鼓D1,在那里获得了气相117a和液相 119。通过在氢化反应区中使用多个反应器,以及在相邻反应器之间和每个反应器之后使用 换热器,反应器R3、R5、和R7内的温度各自独立地保持范围在T3°C -T4°C,并且反应器R3、 R5、和R7内的绝对压力各自独立地保持范围在P3kPa-P4kPa,其中T3和T4可以独立地为: 140,145, 150,155,160,165,170,175,180,185,190,195,200,205,210,215,220,225,230, 235, 240, 250, 260, 270, 280, 290, 300,只要T3〈T4,P
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