一種用于生產(chǎn)環(huán)己酮的環(huán)己烷氧化反應(yīng)中的空氣分配方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種用于生產(chǎn)環(huán)己酮的環(huán)己烷氧化反應(yīng)中的空氣分配方法，所述方法設(shè)有7個(gè)氧化釜，在第一個(gè)氧化釜開始通入空氣，通過(guò)大量工藝生產(chǎn)實(shí)驗(yàn)，得出從第4個(gè)氧化釜開始通入富氧空氣，所述第4個(gè)氧化釜之后排列的所有氧化釜均通入富氣空氣，所有氧化釜串聯(lián)連接，且氧化釜的通氣量逐級(jí)增大；所述空氣與富氧空氣的通入量的調(diào)控，是以每個(gè)氧化釜出來(lái)的尾氣中氧氣含量在2%~3%的安全范圍內(nèi)及每個(gè)氧化釜的環(huán)已烷的氧化轉(zhuǎn)化率小于4.5%為基準(zhǔn)控制，在7個(gè)氧化釜進(jìn)行生產(chǎn)時(shí)，從第4個(gè)氧化釜開始通入富氧空氣，可有效提升整個(gè)環(huán)已酮的氧化反應(yīng)的選擇性，反應(yīng)系統(tǒng)安全可控，同時(shí)降低了能耗。
【專利說(shuō)明】—種用于生產(chǎn)環(huán)己酮的環(huán)己烷氧化反應(yīng)中的空氣分配方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于生產(chǎn)環(huán)己酮的環(huán)己烷氧化反應(yīng)中的空氣分配方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在環(huán)己烷空氣氧化過(guò)程中，環(huán)己烷被氧化成環(huán)己酮、環(huán)己醇、環(huán)己基過(guò)氧化氫、己二酸等。由于環(huán)己酮、環(huán)己醇較環(huán)己烷更易于被氧化，工業(yè)生產(chǎn)中，環(huán)己烷的氧化轉(zhuǎn)化率通?？刂圃?.5%~4.0 %，氧化選擇性90%左右，氧化選擇性是指環(huán)己烷氧化反應(yīng)生成目標(biāo)產(chǎn)物的比例，選擇性越好，產(chǎn)量越高。盡管環(huán)己烷空氣氧化反應(yīng)工藝成熟，但由于轉(zhuǎn)化率低偏低，存在尾氣處理量大、能耗高、設(shè)備投資高等缺點(diǎn)。環(huán)己烷空氣氧化法生產(chǎn)環(huán)己酮裝置的生產(chǎn)能力直接由氧化釜的吸氧能力決定，即通氣量的大小直接決定環(huán)己酮的產(chǎn)量。但完全無(wú)限度的提高通氣量會(huì)導(dǎo)致尾氣吸收和熱量回收系統(tǒng)的負(fù)荷大幅度提高，尾氣含烷量上升，裝置內(nèi)循環(huán)環(huán)己烷量同時(shí)大量增加(比如當(dāng)空氣氣量為18000Nm3/h時(shí)，環(huán)己烷的循環(huán)量將近390t/h)，形成一系列新的生產(chǎn)瓶頸。因此若采用此方法擴(kuò)能改造，將導(dǎo)致裝置的改造成本大幅度增加。通過(guò)一系列的技術(shù)研究和試驗(yàn)，證實(shí)以體積分?jǐn)?shù)23%~30% (為了確保安全性，實(shí)際控制值在23%~25%)的富氧替代空氣進(jìn)行生產(chǎn)，嚴(yán)格控制反應(yīng)溫度、壓力、尾氣含氧量(體積分?jǐn)?shù)2 %~3 % )，可擴(kuò)大環(huán)己酮裝置的生產(chǎn)能力。以富氧替代空氣氧化環(huán)己烷的工藝技術(shù)研究一直是國(guó)內(nèi)外的熱點(diǎn)研究課題。
[0003]目前，現(xiàn)有技術(shù)已采用富氧引入氧化反應(yīng)系統(tǒng)，然而仍存在如下問(wèn)題，主要體現(xiàn)在如下幾個(gè)方面:
[0004]( I)國(guó)內(nèi)目前環(huán) 己烷氧化反應(yīng)的氧化釜都是5個(gè)或者7個(gè)，屬于串聯(lián)鏈接流程，且大多采用所有氧化釜同時(shí)通入富氧，而過(guò)多氧氣的參與反應(yīng)后會(huì)打破原來(lái)空氣氧化法中自由基含量的分布規(guī)律，每個(gè)氧化釜產(chǎn)生的自由基量會(huì)發(fā)生改變，在加速環(huán)己烷氧化產(chǎn)物的深度氧化，可能降低反應(yīng)的選擇性最終影響環(huán)己酮產(chǎn)量的同時(shí)還可能打破整個(gè)氧化反應(yīng)的平衡，乃至無(wú)法生產(chǎn)出合格質(zhì)量的環(huán)己酮。
[0005](2)反應(yīng)體系的安全性，更多的氧氣參與反應(yīng)會(huì)導(dǎo)致反應(yīng)熱大量增加，尾氣含氧量(簡(jiǎn)稱尾氧)失去控制，尾氧含量過(guò)高給反應(yīng)裝置帶來(lái)更大的爆炸性風(fēng)險(xiǎn)；
[0006](3)每個(gè)氧化釜都有一個(gè)最小通氣量，意味著每個(gè)氧化釜都有一個(gè)空氣量的最低值。如果通氣量過(guò)少，會(huì)產(chǎn)生爆震，即氧化釜里面的液態(tài)環(huán)己烷會(huì)倒流至空氣管線里并產(chǎn)生燃燒，這種現(xiàn)象十分危險(xiǎn)。
[0007]因此要求在控制富氧通入量的同時(shí)還要保證在兼顧反應(yīng)體系的安全性和產(chǎn)量的前提下，但是在工藝過(guò)程中的哪個(gè)部分開始通入富氧空氣，及其通入量控制則成了富氧法生產(chǎn)環(huán)己酮的關(guān)鍵。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明的目的在于提供一種用于生產(chǎn)環(huán)己酮的環(huán)己烷氧化反應(yīng)中的空氣分配方法，可有效提升整個(gè)環(huán)已酮的氧化反應(yīng)的選擇性，反應(yīng)系統(tǒng)安全可控，同時(shí)降低了能耗。[0009]本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下:
[0010]一種用于生產(chǎn)環(huán)己酮的環(huán)己烷氧化反應(yīng)中的空氣分配方法，所述方法設(shè)有7個(gè)氧化釜，在第一個(gè)氧化釜開始通入空氣，從第4個(gè)氧化釜開始通入富氧空氣，所述第4個(gè)氧化釜之后排列的所有氧化釜均通入富氣空氣，所有氧化釜串聯(lián)連接，且氧化釜的通氣量逐級(jí)增大；
[0011]所述空氣與富氧空氣的通入量的調(diào)控，是以每個(gè)氧化釜出來(lái)的尾氣中氧氣含量在2%~3%的安全范圍內(nèi)及每個(gè)氧化釜的環(huán)已烷的氧化轉(zhuǎn)化率小于4.5%為基準(zhǔn)控制。
[0012]所述通入氧化釜的富氧空氣中的氧氣體積分?jǐn)?shù)為23%~25%。
[0013]前三個(gè)氧化釜中通入的空氣流量依次分別是770~780Nm3/h、1150~1160Nm3/h、1370~1390Nm3/h，后四個(gè)氧化釜中通入的富氧空氣流量依次分別是1760~1775Nm3/h、1950 ~1960Nm3/h、4785 ~4790Nm3/h、6140 ~6150Nm3/h。
[0014]在選擇第4個(gè)氧化釜開始通入富氧空氣時(shí)，前三個(gè)氧化釜中通入的空氣流量依次分別是775.7Nm3/h、1153.3Nm3/h、1380Nm3/h，后四個(gè)氧化釜中通入的富氧空氣流量依次分別是 1768Nm3/h、1955.2Nm3/h、4791.3Nm3/h、6145.4Nm3/h。
[0015]所述通入氧化釜的富氧空氣的氧氣體積分?jǐn)?shù)為23.2%。
[0016]所述環(huán)己烷的氧化轉(zhuǎn)化率，即為環(huán)己烷氧化摩爾轉(zhuǎn)化率％=0.84X環(huán)己醇％+0.8571 X環(huán)己酮％+0.575X酸％+0.8129X酯％+0.7241 X環(huán)己基過(guò)氧化氫％，其產(chǎn)物采用三苯基磷法分析其含量。
[0017]有益效果
[0018]本發(fā)明一種用于生產(chǎn)環(huán)己酮的環(huán)己烷氧化反應(yīng)中的空氣分配方法，通過(guò)在環(huán)己烷反應(yīng)過(guò)程中，將空氣和純氧混合后加入到氧化釜中，尤其是在通過(guò)大量復(fù)雜的工藝生產(chǎn)實(shí)驗(yàn)后，總結(jié)得出在氧化釜為7個(gè)，選擇第4個(gè)氧化釜開始通入富氧空氣，能夠使得整個(gè)氧化反應(yīng)的選擇性高于氧化釜中完全通入空氣的方式，反應(yīng)過(guò)程中的反應(yīng)溫度得到了下降，反應(yīng)系統(tǒng)安全可控，與空氣氧化法相比，利用本方法對(duì)富氧空氣氣量進(jìn)行合理分配，能提高環(huán)己酮的產(chǎn)量，同時(shí)降低了能耗，從而降低了生產(chǎn)成本，對(duì)資源的節(jié)約起到了顯著的效果。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0019]圖1為本發(fā)明的環(huán)己烷氧化反應(yīng)中富氧空氣和空氣分配方式圖；
[0020]圖2為廣7號(hào)氧化釜按本發(fā)明中的方法通入空氣和富氧空氣與全部通空氣時(shí)的反應(yīng)溫度對(duì)比圖；
[0021]圖3為廣7號(hào)氧化釜按本發(fā)明中的方法通入空氣和富氧空氣與全部通空氣的反應(yīng)選擇性對(duì)比圖；
[0022]圖4為f 7號(hào)氧化釜全部通空氣和富氧空氣時(shí)反應(yīng)溫度對(duì)比圖；
[0023]圖5為廣7號(hào)氧化釜全部通空氣和富氧空氣時(shí)反應(yīng)選擇性對(duì)比圖。
【具體實(shí)施方式】
[0024]將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明:
[0025]圖1為本發(fā)明的環(huán)己烷氧化反應(yīng)中富氧空氣和空氣分配方式圖，包含7個(gè)氧化釜，7個(gè)氧化釜串聯(lián)連接，1-3號(hào)氧化釜通入空氣，4-7號(hào)氧化釜通入富氧空氣，在分配臺(tái)A即富氧分配臺(tái)給氧化釜通入富氧空氣時(shí)，分配臺(tái)A與f 3號(hào)氧化釜連接的閥門處于關(guān)閉狀態(tài)，分配臺(tái)B給f 3號(hào)氧化釜通入空氣，從1號(hào)氧化釜通入環(huán)己烷。
[0026]由純度99%的氧氣經(jīng)流量計(jì)計(jì)量后經(jīng)過(guò)壓力調(diào)節(jié)閥、流量調(diào)節(jié)閥、快速切斷閥并入空氣總管；壓縮空氣按一定流量(800(Tl8000Nm3)和純氧配比(保證富氧濃度在23~25%即可)后進(jìn)入氣體靜態(tài)混合器，充分混合后的富氧空氣由氧濃度分析儀分析氧氣濃度使得富氧空氣中的氧含量在23%~25%的范圍內(nèi)，保證反應(yīng)裝置的安全性；按設(shè)定氣量表向各氧化釜通入空氣或富氧空氣，如表1所示；富氧空氣然后經(jīng)空氣快速切斷閥進(jìn)入，緩沖罐到空氣分配臺(tái)A后，分別通過(guò)各自管道的流量計(jì)，按照按設(shè)定的氣量進(jìn)行氣量計(jì)量分配后將富氧空氣輸送到4~7號(hào)氧化釜，此時(shí)，分配臺(tái)A與廣3號(hào)氧化釜相連的閥門則保持關(guān)閉狀態(tài)，通入氧化釜的富氧空氣再?gòu)母餮趸撞康沫h(huán)狀分配管向上噴入，使富氧空氣與環(huán)己烷在釜內(nèi)進(jìn)行氣液反應(yīng)。1~3#氧化釜?jiǎng)t采用空氣氧化生產(chǎn)，來(lái)自空氣壓縮機(jī)的空氣通過(guò)空氣分配臺(tái)B后，分別通過(guò)各自管道的流量計(jì)，按照設(shè)定的氣量表進(jìn)行氣量計(jì)量分配后將空氣輸送到1~ 3號(hào)氧化釜。
[0027]在折算空氣流量為19500Nm3/h時(shí)，富氧空氣中氧氣體積分?jǐn)?shù)為23.2%，轉(zhuǎn)化率
3.8%條件下，按照表1設(shè)定的空氣流量和富氧空氣流量輸入裝置進(jìn)行環(huán)己酮生產(chǎn)，與所有氧化釜均通入空氣相比，兩者種方法在生產(chǎn)過(guò)程中的反應(yīng)溫度和選擇性如表1所示:
[0028]表1反應(yīng)溫度和選擇性以及空氣量分布的對(duì)比圖
[0029]
【權(quán)利要求】
1.一種用于生產(chǎn)環(huán)己酮的環(huán)己烷氧化反應(yīng)中的空氣分配方法，其特征在于，所述方法設(shè)有7個(gè)氧化釜，在第一個(gè)氧化釜開始通入空氣，從第4個(gè)氧化釜開始通入富氧空氣，所述第4個(gè)氧化釜之后排列的所有氧化釜均通入富氣空氣，所有氧化釜串聯(lián)連接，且氧化釜的通氣量逐級(jí)增大； 所述空氣與富氧空氣的通入量的調(diào)控，是以每個(gè)氧化釜出來(lái)的尾氣中氧氣含量在2%~3%的安全范圍內(nèi)及每個(gè)氧化釜的環(huán)已烷的氧化轉(zhuǎn)化率小于4.5%為基準(zhǔn)控制。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于生產(chǎn)環(huán)己酮的環(huán)己烷氧化反應(yīng)中的空氣分配方法，其特征在于，所述通入氧化釜的富氧空氣中的氧氣體積分?jǐn)?shù)為23%~25%。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2中所述的用于生產(chǎn)環(huán)己酮的環(huán)己烷氧化反應(yīng)中的空氣分配方法，其特征在于，前三個(gè)氧化釜中通入的空氣流量依次分別是770~780Nm3/h、1150~1160Nm3/h、1370~1390Nm3/h，后四個(gè)氧化釜中通入的富氧空氣流量依次分別是1760~1775Nm3/h、1950 ~1960Nm3/h、4785 ~4790Nm3/h、6140 ~6150Nm3/h。
4.根據(jù)權(quán)利要求3中所述的用于生產(chǎn)環(huán)己酮的環(huán)己烷氧化反應(yīng)中的空氣分配方法，其特征在于，前三個(gè)氧化釜中通入的空氣流量依次分別是775.7Nm3/h、1153.3Nm3/hU380Nm3/h，后四個(gè)氧化釜中通入的富氧空氣流量依次分別是1768Nm3/h、1955.2Nm3/h、4791.3Nm3/h、6145.4Nm3/h。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的用于生產(chǎn)環(huán)己酮的環(huán)己烷氧化反應(yīng)中的空氣分配方法，其特征在于，所述通入氧化釜的富 氧空氣的氧氣體積分?jǐn)?shù)為23.2%。
【文檔編號(hào)】C07C45/33GK103804161SQ201210440039
【公開日】2014年5月21日 申請(qǐng)日期:2012年11月6日 優(yōu)先權(quán)日:2012年11月6日
【發(fā)明者】黎樹根, 劉華鋒, 申武, 李勇軍, 高偉, 柳亞華, 李綱, 喻志龍, 徐興, 譚紅彩 申請(qǐng)人:中國(guó)石油化工股份有限公司