一种环己酮肟气相反应重排产物分离方法技术

本发明专利技术公开了一种环己酮肟气相重排产物分离方法，将环己酮肟气相重排得到的含己内酰胺、溶剂和载气的高温气体最终反应产物与循环载气、循环溶剂和公用介质进行换热，以温度递减为顺序，依次分离与归并出3股不同温度、不同己内酰胺浓度的凝液，包括己内酰胺浓度高的凝液、己内酰胺浓度较低的溶剂溶液，以及由终级气液分离罐排出的含己内酰胺含量很低的溶剂溶液；其中，前两股含己内酰胺浓度较高的凝液送溶剂回收塔，从该塔塔顶得到回收的精溶剂，溶剂回收塔塔底得到的粗己内酰胺产品送下道工序进一步精制。改进了换热流程，循环载气不与循环溶剂混合，消除了可能出现两相流带来的问题；终级气液分离采用较低的温度，减少了载气中己内酰胺和溶剂含量，减少了循环压缩机的气量与负荷。

【技术实现步骤摘要】
一种环己酮肟气相反应重排产物分离方法
本专利技术涉及使用固体催化剂的环己酮肟气相重排反应制备ε-己内酰胺的
具体涉及一种环己酮肟气相重排反应产物分离方法。
技术介绍
ε-己内酰胺是作为尼龙等的原料的重要的基础化学原料，其需求量也呈逐年增加的趋势。以发烟硫酸作为催化剂的环己酮肟液相贝克曼重排工艺生产己内酰胺，仍是目前工业上采用最多的工艺方法，但每生产1吨己内酰胺要副产低价值的硫酸铵1.3-1.8吨。国内外公司对用环己酮肟气相贝克曼重排反应制备己内酰胺工艺进行了大量的研究，开发了以固体酸为催化剂的环己酮肟气相贝克曼重排生产己内酰胺的工艺技术，在重排反应过程中不消耗发烟硫酸和氨、不副产硫酸铵等优点。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％。CN1273971A公开了生产己内酰胺的方法和设备，该设备包括一个装填固体催化剂的流化床反应器和一个装填固体催化剂的固定床反应器，流化床反应器与固定床反应器串联从而提高己内酰胺的转化率；该流化床技术存在操作难度大，催化剂再生频率高等不足。CN1621405A公开了一种环己酮肟气相重排制备己内酰胺的方法，将环己酮肟与C1-C6的饱和脂肪醇溶剂按照(10-50)∶(90-50)的重量比混合，经汽化后与惰性载气进入装填MFI结构分子筛的固定床反应器，在反应温度为250～500℃、常压、环己酮肟重量空速1-8h-1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；该固定床工艺技术存在反应温升大、床层温度不均、易结焦、载气量大。环己酮肟属高度热敏性、高沸点物质，液相或液滴环己酮肟在160℃以上受热时，发生热分解和缩合导致结焦，而被大量不活泼气体稀释的气体环己酮肟高温受热的结焦则不明显；目前开发的环己酮肟气相贝克曼重排生产己内酰胺工艺技术，反应以气相形式、350-400℃温度下进行，生产过程仍存在环己酮肟不同程度的分解与结焦，从而影响换热效果和催化剂性能；同时该重排反应为强放热反应，为了保证反应收率与控制床层温度，反应进料中引入大量溶剂与惰性载气；反应产物是含溶剂、载气和粗己内酰胺的高温混合气体，需进行冷却冷凝、分离出粗己内酰胺产品、循环溶剂和载气，回收的循环溶剂和载气经加压、加热至高温而循环利用，导致生产过程能耗高等。现有环己酮肟气相重排制备己内酰胺工艺技术中，环己酮肟气化与反应过程易分解与结焦，需大量载气和溶剂参与反应过程，涉及高温反应与高温产物的换热、分离与循环物料的回收；抑制环己酮肟气化、升温和进料过程中分解、结焦，控制反应温升与结焦，以提高反应收率和延长生产周期，有效利用反应产物热量和经济高效分离反应产物以降低工艺能耗，提升该工艺的竞争力是业内努力方向。CN101434569A，公开了一种环己酮肟制备己内酰胺的方法及设备，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，将未经加热的液体环己酮肟直接分成至少两份，分别进入多级串联反应器的各反应器入口；该方法在维持单台反应器内较高的载气/环己酮肟的摩尔比的同时，降低了反应系统的总载气与环己酮肟的量比，且利用上一段反应床层的反应热加热下一段反应床层的液体环己酮肟进料，使能量得到有效利用，但各级加入的液体环己酮肟，特别是第二级及后续反应级加入的液体环己酮肟难以被缺少动能或压力的高温反应产物快速混合、均匀气化，出现液体分散不匀、分布不均，造成环己酮肟的高温结焦或分解。CN102875469A，公开了一种采用径向移动床反应器由环己酮肟气相贝克曼重排反应制备己内酰胺的方法，将环己酮肟液体与高温溶剂和载气混合汽化后，进入径向移动床反应器，穿过催化剂床层发生反应后经中心管收集引出反应器；将上一段反应床层反应后物流用于加热下一段反应床层的液体环己酮肟进料，与环己酮肟进料混合汽化后进入下一段反应区；该方法具有催化剂床层压降小、催化剂利用效率高，能降低反应系统的载气量，从而降低系统能耗，但同样存在不明显增加能耗的前提下，难于使液体环己酮肟有效雾化、分散均匀，难于实现在反应器反应床层内分布均匀。上述两个专利技术方法，液体环己酮肟物料分成多股，由两段催化剂床层或两台反应器之间加入，难于在有限的时间和空间内实现两股反应物料的快速混和而不发生分解或结焦，并使进入下一段催化剂床层的物料沿径向做到浓度均匀、温度均匀、速度均匀；上述两方法都采用高温气体与液体环己酮肟直接接触与混合，难于避免液体环己酮肟分解与结焦，降低反应收率。CN202113846U提出利用喷枪以载气为雾化剂将环己酮肟先雾化成小液滴，再被另外一股载气加热、汽化得到气相环己酮肟，该方法快速汽化抑制了环己酮肟在汽化中的副反应与结焦；对于单台反应，此方法需大量载气加热并汽化，能耗高，对于多段串联反应器，受反应压力与压降的限制，上段反应排出的高温气体缺乏足够的动力将液体环己酮肟快速、均匀地分散成液滴与均匀混合。CN102603633A公开了一种环己酮肟的气化系统，采用气化塔低温气化和流化床加热器二次加热的方式，带压、加热的溶剂与环己酮肟溶液喷入气化塔内被高温氮气雾化并加热至210-240℃气化，气相环己酮肟从气化塔下进入装填有石英小球的流化床加热器，被二次加热至反应所需温度350-380℃，可降低结焦速度和积碳速度，但该系统复杂，操作麻烦，也不适应于多段串联反应器系统。上述这两个公开的气化或雾化方法采用载气或载气与溶剂混合气体作为雾化或汽化介质，要么需要大幅提高循环载气的压力将液体环己酮肟快速雾化分散再与高温气体均匀混合，要么加大循环气量，弱化了多段串联反应的节能优点，都不适应以液相环己酮肟作为多级进料的反应系统。CN1621405A等技术是将高温反应产物换热冷却至30-60℃，经一次气液分离，分离得到的气相为含少量溶剂的载气，经循环压缩机压缩后返回反应器；分离得到的液相为溶剂和反应产物的混合物，送入溶剂回收塔；首先，反应气体最后冷却至30℃，气液分离后得到的气相中溶剂含量较高，加大循环压缩机的负荷与能耗；其次，反应产物换热冷却过程未依次分离出不同温度、浓度的己内酰胺与溶剂的溶液，既增加了冷却介质的用量，还提高了溶剂回收塔的处理负荷和能耗；再次，分离得到的循环载气经压缩后与回收的液相溶剂混合，混合后可能形成两相流，不利于物料输送和反应产物高效换热。CN102863382A公开了方法是将环己酮肟重排反应产物换热冷却，按温位进行两级气液分离，一级分离获得60-90℃下的己内酰胺与溶剂液相混合物至溶剂回收塔中分离为己内酰胺和溶剂，一级分离后的气相再冷却后二级分离得到20-40℃下的高浓度溶剂直接循环利用，气相则经压缩循环使用；该方法降低了循环压缩机、溶剂回收塔处理负荷与能耗，但该方法未单独分离出相对高温位、高浓度的粗己内酰胺液体，未充分利用物料本身能量和高浓度，不利于提高溶剂回收塔的分离效率与该塔节能；塔的操作压力本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种环己酮肟气相重排产物分离方法，将环己酮肟气相重排得到的含己内酰胺、溶剂和载气的高温气体最终反应产物依次与循环载气、循环溶剂和公用介质进行换热，换热的同时进行气液分离，其特征在于：/n以温度递减为顺序，依次分离与归并出不同温度、不同己内酰胺浓度的凝液，包括己内酰胺浓度高的凝液、己内酰胺浓度低的溶剂溶液，以及由终级气液分离罐排出的己内酰胺含量很低的溶剂溶液；/n其中，前两股含己内酰胺浓度较高的溶剂溶液送入溶剂回收塔，从该塔塔顶得到回收的精溶剂，精溶剂与终级气液分离得到的高浓度溶剂在回流罐内混合，经泵加压后与反应产物换热后升温、汽化和过热，溶剂与环己酮肟进料按照一定的重量比而循环使用；/n终级气液分离罐排出含少量溶剂的循环载气，经循环压缩机压缩并与反应产物换热，再被加热后循环至环己酮肟气相重排反应器入口，优选第一级反应器入口；溶剂回收塔塔底得到的粗己内酰胺产品送下道工序进一步精制。/n

【技术特征摘要】
1.一种环己酮肟气相重排产物分离方法，将环己酮肟气相重排得到的含己内酰胺、溶剂和载气的高温气体最终反应产物依次与循环载气、循环溶剂和公用介质进行换热，换热的同时进行气液分离，其特征在于：
以温度递减为顺序，依次分离与归并出不同温度、不同己内酰胺浓度的凝液，包括己内酰胺浓度高的凝液、己内酰胺浓度低的溶剂溶液，以及由终级气液分离罐排出的己内酰胺含量很低的溶剂溶液；
其中，前两股含己内酰胺浓度较高的溶剂溶液送入溶剂回收塔，从该塔塔顶得到回收的精溶剂，精溶剂与终级气液分离得到的高浓度溶剂在回流罐内混合，经泵加压后与反应产物换热后升温、汽化和过热，溶剂与环己酮肟进料按照一定的重量比而循环使用；
终级气液分离罐排出含少量溶剂的循环载气，经循环压缩机压缩并与反应产物换热，再被加热后循环至环己酮肟气相重排反应器入口，优选第一级反应器入口；溶剂回收塔塔底得到的粗己内酰胺产品送下道工序进一步精制。


2.根据权利要求1所述的环己酮肟气相重排产物分离方法，其特征在于：所述环己酮肟气相重排反应器为多级反应器，反应器型式是固定床反应器、移动床反应器中的一种或几种组合。


3.根据权利要求1所述的环己酮肟气相重排产物分离方法，其特征在于所述溶剂选自C1-C6的直链或支链脂肪醇或它们的混合物；所述的溶剂与环己酮肟的重量比在0.1-10∶1范围内；所述的循环溶剂经高温重排反应产物加热气化，再经循环溶剂加热器加热至150-180℃后分成与反应级数相同的份数，每份和环己酮肟按相同比例混合后分别进入各级气相重排反应器入口。


4.根据权利要求1所述的环己酮肟气相重排产物分离方法，其特征在于所述增压的循环溶剂与反应产物进行换热而被气化、过热，换热后溶剂的温度为100-200℃，优选120-180℃；所述的载气为不与反应系统的中其它物料发生反应的介质或它们的混合物。


5.根据权利要求1所述的环己酮肟气相重排产物分离方法，其特征在于所述的循环载气来自终级气液分离罐排出气体，经循环压缩机压缩，出口压力宜为1.5-15bar(a)，优选压力为2.0-7.5bar(a)，加入补充的新鲜载气后，与终级反应排出高温最终反应产物换热被升温，再被公用介质加热，加热后温度宜为30...

【专利技术属性】
技术研发人员：李文辉，王昌飞，蒋遥明，
申请(专利权)人：湖南百利工程科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南;43