專利名稱：一種氧化環(huán)己烷的設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種氧化環(huán)己烷的設(shè)備。
背景技術(shù)：
環(huán)己酮、環(huán)己醇作為重要的化工原料，廣泛應(yīng)用于纖維、合成橡膠、工業(yè)涂料、醫(yī)藥、農(nóng)藥、有機溶劑等各個領(lǐng)域。隨著聚酰胺行業(yè)的迅速發(fā)展，作為制備尼龍6和尼龍66中間體的環(huán)己酮、環(huán)己醇，全世界每年的需求量都在200萬噸以上。針對上述需求，國內(nèi)外研究者一直致力于開發(fā)高效、無污染的環(huán)己酮(醇)生產(chǎn)工藝，研究者認為以過氧化氫為氧化劑，以鈦硅分子篩為催化劑將環(huán)己烷氧化制備環(huán)己酮 (醇)的工藝符合綠色化學(xué)和原子經(jīng)濟發(fā)展理念的要求，是一種極具發(fā)展前景的綠色環(huán)己烷氧化工藝。鈦硅分子篩催化氧化環(huán)己烷反應(yīng)的影響因素很多，如鈦硅分子篩本身的性質(zhì)，氧化劑過氧化氫H2O2的性質(zhì)，溶劑的選擇，反應(yīng)條件(如溫度、原料配比、反應(yīng)壓力等)等等，研究者為了提高環(huán)己烷氧化過程中環(huán)己酮的選擇性，主要致力于開發(fā)更加高效的鈦硅分子篩催化劑(如石油化工科學(xué)研究院開發(fā)的具有MFI結(jié)構(gòu)的空心鈦硅分子篩HTS)，以及優(yōu)化該過程中的反應(yīng)條件來實現(xiàn)前述目標。雖然目前已有較多的鈦硅分子篩催化氧化環(huán)己烷反應(yīng)的研究，但大部分僅停留在實驗室階段的研究，仍無法實現(xiàn)連續(xù)化工業(yè)生產(chǎn)。究其原因要么是對設(shè)備的要求過于苛刻，要么是能耗高、但產(chǎn)率低、分離困難等。因此，如何開發(fā)一套適用于工業(yè)連續(xù)化生產(chǎn)的鈦硅分子篩催化氧化環(huán)己烷反應(yīng)的工藝將是日后關(guān)于鈦硅分子篩/H2O2體系內(nèi)環(huán)己烷氧化反應(yīng)的研究的重點努力方向。而開發(fā)適用于工業(yè)連續(xù)化生產(chǎn)的鈦硅分子篩催化氧化環(huán)己烷反應(yīng)的工藝的重中之重也在于開發(fā)新型的適用于該反應(yīng)連續(xù)進行的設(shè)備。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了提供一種適用于工業(yè)應(yīng)用的氧化環(huán)己烷的設(shè)備。鈦硅分子篩/H2O2體系內(nèi)的環(huán)己烷氧化反應(yīng)存在固液兩相，一般而言，間歇反應(yīng)均采用的是鈦硅分子篩作為催化劑，因此，在間歇反應(yīng)體系，反應(yīng)物料、反應(yīng)產(chǎn)物與催化劑的混合物呈淤漿狀態(tài)，在反應(yīng)完成后通過過濾將固液兩相分離，并可以通過蒸餾等分離手段將反應(yīng)物料與反應(yīng)產(chǎn)物分離開，即對于間歇反應(yīng)，只能通過手動操作將固液進行分離；連續(xù)反應(yīng)雖然不存在上述的固液分離困難的問題，但目前要實現(xiàn)連續(xù)反應(yīng)一般可以在固定床中進行反應(yīng)，而眾所周知，在固定床中，必須將催化劑進行成型才能進行反應(yīng)，這就存在一個很大的問題，成型催化劑不僅需要費時費力將鈦硅分子篩進行成型，而且成型后的催化劑因為存在大量的膠黏劑，大大減慢了其催化的速度，因此在工業(yè)中要獲得高的轉(zhuǎn)化率需要較長的時間，基于現(xiàn)有技術(shù)無論是間歇反應(yīng)還是連續(xù)反應(yīng)均存在上述種種的缺陷，本發(fā)明的發(fā)明人試圖設(shè)想能否有一種工藝無需采用成型催化劑也可以實現(xiàn)反應(yīng)連續(xù)的進行，并且在反應(yīng)的同時能夠?qū)崿F(xiàn)更有效的固液分離?；谶@種設(shè)想制造了本發(fā)明。為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種氧化環(huán)己烷的設(shè)備，其中，該設(shè)備包括管狀反應(yīng)器和膜結(jié)構(gòu)，所述管狀反應(yīng)器的出口端與所述膜結(jié)構(gòu)密封連接，所述膜結(jié)構(gòu)設(shè)置為允許所述管狀反應(yīng)器中的液體物料通過而不允許固體物料通過。采用本發(fā)明的設(shè)備進行鈦硅分子篩/H2O2體系內(nèi)的環(huán)己烷的氧化反應(yīng)，不需要成型催化劑而只需使用鈦硅分子篩就可以實現(xiàn)連續(xù)的反應(yīng)，這無疑大大加速了該氧化反應(yīng)的速度，并且采用本發(fā)明的設(shè)備可以邊反應(yīng) 邊分離，大大降低了環(huán)己烷氧化后的分離成本，由此可見，本發(fā)明的設(shè)備非常適用于鈦硅分子篩/H2O2體系內(nèi)的環(huán)己烷氧化反應(yīng)的工業(yè)化生產(chǎn)。


圖I為根據(jù)本發(fā)明的一種具體的實施方式的設(shè)備的示意圖。圖2為根據(jù)本發(fā)明的一種具體的實施方式的設(shè)備的示意圖。附圖標記說明Vm……JlriJn 多個管狀反應(yīng)器I的編號
具體實施例方式下面結(jié)合附圖進一步詳細說明本發(fā)明提供的設(shè)備。如圖I所示，本發(fā)明的氧化環(huán)己烷的設(shè)備包括管狀反應(yīng)器I和膜結(jié)構(gòu)2，所述管狀反應(yīng)器I的出口端與所述膜結(jié)構(gòu)2密封連接，所述膜結(jié)構(gòu)2設(shè)置為允許所述管狀反應(yīng)器I中的液體物料通過而不允許固體物料通過。根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備，只要所述膜管反應(yīng)器的出口端與所述膜結(jié)構(gòu)2密封連接即可實現(xiàn)本發(fā)明的目的，但優(yōu)選情況下，所述設(shè)備包括兩個所述膜結(jié)構(gòu)2，管狀反應(yīng)器I的兩端分別與一個所述膜結(jié)構(gòu)2密封連接，由此該管狀反應(yīng)器I可以為臥式反應(yīng)器，也可以為立式反應(yīng)器，且為立式反應(yīng)器時，可以采用反應(yīng)物料上流方式或下流方式進料。根據(jù)本發(fā)明，本發(fā)明對所述膜結(jié)構(gòu)的各種參數(shù)無特殊要求，只要保證所述管狀反應(yīng)器I的出口端與所述膜結(jié)構(gòu)2密封連接，所述膜結(jié)構(gòu)2設(shè)置為允許所述管狀反應(yīng)器I中的液體物料通過而不允許固體物料通過即可。一般而言，具有上述功能的膜結(jié)構(gòu)可以為過濾膜或膜管，所述過濾膜或膜管均可以按照現(xiàn)有技術(shù)進行制造，只要設(shè)置的膜結(jié)構(gòu)的參數(shù)符合本發(fā)明的要求即可，并且所述具有上述功能的膜結(jié)構(gòu)的重要參數(shù)孔徑也可以根據(jù)具體所采用的催化劑鈦硅分子篩顆粒的大小來進行選擇，一般而言所述膜結(jié)構(gòu)2的孔徑為5-500nm，優(yōu)選為10_100nm。當所述膜結(jié)構(gòu)為膜管時，該膜管可以為完全位于管狀反應(yīng)器I的出口端的內(nèi)部，也可以使膜管的一端與管狀反應(yīng)器I密封連接，另一端伸出管狀反應(yīng)器I的外部。根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備，為了使本發(fā)明的設(shè)備更加適用于工業(yè)化應(yīng)用，所述管狀反應(yīng)器I分成至少兩段，相鄰兩段之間通過隔膜3隔開，該隔膜3設(shè)置為允許所述管狀反應(yīng)器I中的液體物料通過而不允許固體物料通過。根據(jù)本發(fā)明，本發(fā)明對所述隔膜3的材料無特殊要求，只要能夠滿足本發(fā)明的前述要求即可，并且本發(fā)明的發(fā)明人認為，基于本發(fā)明的上述描述，本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠?qū)嶋H情況的需要進行選擇隔膜，如可以將隔膜設(shè)置為具有相同的孔徑，也可以依據(jù)具體的生產(chǎn)需要，將隔膜設(shè)置為不同的孔徑。根據(jù)本發(fā)明，優(yōu)選情況下，所述管狀反應(yīng)器I可以分成2-50段，每段的長度可以設(shè)置為O. 2-5m。相鄰兩段之間可以為直接接觸；根據(jù)工廠場所需要，為便于設(shè)備安裝與生產(chǎn)操作，相鄰兩段之間也可以存在間隔。根據(jù)本發(fā)明，優(yōu)選情況下，所述膜管反應(yīng)器還包括反沖裝置(圖中未示出)，所述反沖裝置用于提供對所述膜結(jié)構(gòu)2和隔膜3進行反沖洗的氣體物流或液體物流。本發(fā)明對所述反沖裝置無特殊要求，只要可以實現(xiàn)用于提供對所述膜結(jié)構(gòu)2和隔膜3進行反沖洗的氣體物流或液體物流從而實現(xiàn)對所述膜結(jié)構(gòu)2和隔膜3進行反沖洗即可。根據(jù)本發(fā)明，優(yōu)選情況下，本發(fā)明的設(shè)備中所述管狀反應(yīng)器I可以為多個(圖2所示為η個，編號分別為！\、T2, Τ3、Τ4、……、U、Tn)，且該多個管狀反應(yīng)器I相互并聯(lián)，如圖2所示，由此可以克服在工業(yè)化連續(xù)生產(chǎn)過程中，可能存在管式反應(yīng)器偶然出現(xiàn)事故導(dǎo)致無 法繼續(xù)進行反應(yīng)的問題，也可以克服可能出現(xiàn)管式反應(yīng)器中的催化劑的使用壽命到期，從而需要更換催化劑，反應(yīng)不能繼續(xù)進行的問題，并且在管式反應(yīng)器并聯(lián)的情況下，管式反應(yīng)器的處理量大，無需采用過長的反應(yīng)器來實現(xiàn)處理量大的目的，從而可以有效節(jié)約能源。根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備，為了更加適用于整套環(huán)己烷氧化工藝的連續(xù)化運行，本發(fā)明的設(shè)備還可以包括用于將反應(yīng)物料與反應(yīng)產(chǎn)物進行分離的分離單元4，該分離單元4可以是各種能夠?qū)崿F(xiàn)液液分離的裝置，但優(yōu)選情況下，該分離單元4可以包括進料口、產(chǎn)物出料口和反應(yīng)物料出料口，并且優(yōu)選情況下，所述分離單元的進料口與所述管狀反應(yīng)器的出料口連通，所述反應(yīng)物料出料口與所述管狀反應(yīng)器的進料口連通，見圖I。下面的實施例將對本發(fā)明予以進一步的說明，但并不因此而限制本發(fā)明。對比例和實施例中所用到的試劑均為市售的化學(xué)純試劑。實施例中所用的空心鈦硅分子篩HTS原粉系CN1301599A所述鈦硅分子篩的工業(yè)產(chǎn)品(湖南建長公司制造，經(jīng)X-射線衍射分析為MFI結(jié)構(gòu)的鈦硅分子篩，該分子篩的低溫氮吸附的吸附等溫線和脫附等溫線之間存在滯后環(huán)，晶粒為空心晶粒且空腔部分的徑向長度為15-180nm ;該分子篩樣品在25°C，P/P0 = O. 10，吸附時間I小時的條件下測得的苯吸附量為78暈克/克)，氧化鈦含量為2. 5重量％。實施例中所用的傳統(tǒng)鈦娃分子篩(TS-I)是按文獻[Cyclohexane OxidationCatalyzed by Titanium Silicalite(TS-I)With Hydrogen Peroxide Journal of NaturalGas Chemistry 2001,10(4) :295-307]中第 296 頁 9-24 行所描述的方法制備出的(TS-I)分子篩樣品，氧化鈦的含量為2. 5重量％。本發(fā)明中，采用氣相色譜進行體系中各組成的分析，通過校正歸一法進行定量，均可參照現(xiàn)有技術(shù)進行，在此基礎(chǔ)上計算反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率、產(chǎn)物的收率和選擇性等評價指標。本發(fā)明中，環(huán)己烷的轉(zhuǎn)化率計算公式如下
權(quán)利要求
1.一種氧化環(huán)己烷的設(shè)備，其特征在于，該設(shè)備包括管狀反應(yīng)器(I)和膜結(jié)構(gòu)(2)，所述管狀反應(yīng)器(I)的出口端與所述膜結(jié)構(gòu)(2)密封連接，所述膜結(jié)構(gòu)(2)設(shè)置為允許所述管狀反應(yīng)器(I)中的液體物料通過而不允許固體物料通過。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的設(shè)備，其特征在于，所述設(shè)備包括兩個所述膜結(jié)構(gòu)(2)，管狀反應(yīng)器(I)的兩端分別與一個所述膜結(jié)構(gòu)(2)密封連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的設(shè)備，其特征在于，所述膜結(jié)構(gòu)(2)的孔徑為5-500nm。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的設(shè)備，其特征在于，所述膜結(jié)構(gòu)(2)為過濾膜或膜管。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任意一項所述的設(shè)備，其特征在于，所述管狀反應(yīng)器(I)分成至少兩段，相鄰兩段之間通過隔膜(3)隔開，該隔膜(3)設(shè)置為允許所述管狀反應(yīng)器(I)中的液體物料通過而不允許固體物料通過。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的設(shè)備，其特征在于，所述管狀反應(yīng)器(I)分成2-50段，每段的長度為O. 2-5m。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任意一項所述的設(shè)備，其特征在于，所述膜管反應(yīng)器還包括反沖裝置，所述反沖裝置用于提供對所述膜結(jié)構(gòu)(2)和隔膜(3)進行反沖洗的氣體物流或液體物流。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任意一項所述的設(shè)備，其特征在于，所述管狀反應(yīng)器(I)為多個，且該多個管狀反應(yīng)器(I)相互并聯(lián)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任意一項所述的設(shè)備，其特征在于，該設(shè)備還包括用于將反應(yīng)物料與反應(yīng)產(chǎn)物進行分離的分離單元(4),該分離單元(4)包括進料口、產(chǎn)物出料口和反應(yīng) 物料出料口，所述進料口與所述管狀反應(yīng)器的出料口連通，所述反應(yīng)物料出料口與所述管狀反應(yīng)器的進料口連通。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種氧化環(huán)己烷的設(shè)備，該設(shè)備包括管狀反應(yīng)器和膜結(jié)構(gòu)，所述管狀反應(yīng)器的出口端與所述膜結(jié)構(gòu)密封連接，所述膜結(jié)構(gòu)設(shè)置為允許所述管狀反應(yīng)器中的液體物料通過而不允許固體物料通過。采用本發(fā)明的設(shè)備進行鈦硅分子篩/H2O2體系內(nèi)的環(huán)己烷的氧化反應(yīng)，不需要成型催化劑而只需使用鈦硅分子篩也可以實現(xiàn)連續(xù)的反應(yīng)，大大加速了該氧化反應(yīng)的速度，并且采用本發(fā)明的設(shè)備可以邊反應(yīng)邊分離，有效降低了環(huán)己烷氧化反應(yīng)的后續(xù)的分離成本。由此可見，本發(fā)明的設(shè)備非常適用于鈦硅分子篩/H2O2體系內(nèi)的環(huán)己烷氧化反應(yīng)的工業(yè)化生產(chǎn)。
文檔編號B01J8/00GK102755862SQ20111011134
公開日2012年10月31日 申請日期2011年4月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月29日
發(fā)明者何嘉勇, 屈鎧甲, 楊浴, 林民, 汪燮卿, 舒興田, 蔣衛(wèi)和 申請人:岳陽昌德化工實業(yè)有限公司