[发明专利]微通道内的环己醇、环己酮、己二酸共合成装置及其方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种微通道内环己醇、环己酮、己二酸的共合成装置及其方法。

背景技术

环己酮与环己醇（俗称KA油）是重要的化工原料，每年有百万吨级的环己醇与环己酮通过环己烷氧化获得，除主要用于合成己内酰胺、己二酸，进而合成尼龙-6和尼龙-66之外，还可直接用作溶剂。

世界上绝大部分环己醇与环己酮在是通过环己烷液相氧化法获得，可分为无催化氧化与催化氧化两条生产路线。

无催化氧化法又称过氧化物氧化法，由法国Rhone-Poulenc公司率先开发成功。无催化氧化法的特点是反应分两步进行，首先在160~170℃下，用空气直接将环己烷氧化为环己基过氧化氢。然后，用醋酸钴(或其他钴盐)催化剂，在低温和碱性条件下，使CHHP分解为环己酮和环己醇，环己醇经脱氢得到环己酮。此方法的环己烷转化率有4%左右，酮醇选择性为70~85%。该方法避免了钴盐法和硼酸法两者的缺点，结渣较少，连续运转周期长，但工艺路线较长，所需设备多，能耗高。此外，该过程产生的大量废碱液处理困难，至今仍是世界性的环保难题。尤其至关重要的另外一个问题是生产中还存在氧化爆炸的安全隐患，其危险主要存在于鼓泡器产生的火焰以及灼热的环己烷突然泄露形成爆炸性的环己烷与空气的气氛。

催化氧化法又分为钴盐催化氧化法和硼酸催化氧化法等。钴盐催化氧化法是美国杜邦公司开发的最古老的方法，杜邦公司第一个把它工业化，该工艺以空气为氧化剂，环烷酸钴等油溶性钴盐作催化剂，在150~160 ℃和压力0.9 MPa的条件下，生成环己酮和环己醇，环己烷转化率在5%左右，环己醇和环己酮的选择性在75%左右。该方法的优点是温度适中，停留时间短，对设备要求不高；原料易得，工艺简单。缺点是单程转化率低，大量微反应环己烷需循环使用，造成能耗大，设备利用率低。该方法的目标产物的选择性差，大量生成酸酯等副产物，且生成的酸易与催化剂反应生成不溶的羧酸钴盐，在设备和管道上形成结渣，对连续化生产不利。

硼酸催化氧化法使用硼酸或偏硼酸作为催化剂，反应温度为165~170 ℃，反应压力为0.9~1.2 MPa，反应停留时间约2 h，环己烷转化率10~12%，酮醇选择性90%左右。该法的优点是环己烷转化率与选择性高，能耗少，已经工业化应用。但是此方法增加了环己醇酯水解和硼酸回收工序，设备的投资大，工艺复杂。此外，在硼酸回收过程中，由于硼酸是悬浮体，容易产生沉淀和堵塞管道，影响生产的连续性。因此，该方法现已基本被淘汰。

总之，目前的环己烷氧化生产工艺，存在着环己烷转化率低，环己醇与环己酮选择性低，大量未反应的环己烷需循环，能耗高，环境污染严重，存在氧化爆炸的安全隐患等问题。因此，如何提高反应的转化率与选择性，降低能耗，增加反应的安全性，实现环己烷氧化的清洁高效生成，是环己烷氧化技术的发展方向。

发明内容

本发明的目的是提供一种微通道内环己醇、环己酮、己二酸的共合成装置及其方法。

微通道内环己醇、环己酮、己二酸的共合成装置包括环己烷储罐、环己烷平流泵、液相路球阀、钢瓶、气体减压阀、过滤器、气体质量流量控制器、单向阀、气相路球阀、油浴恒温装置、气液微混合器、空气恒温箱、微反应管、三通混合器、反应产物过滤器、背压阀、气液微分离器、产物储罐、异丙醇储罐、异丙醇平流泵；环己烷储罐、环己烷平流泵、液相路球阀、气液微混合器顺次相连；钢瓶、气体减压阀、过滤器、气体质量流量控制器、单向阀、气相路球阀、气液微混合器顺次相连，气液微混合器外设有油浴恒温装置，气液微混合器、微反应管、三通混合器、反应产物过滤器，背压阀，气液微分离器，产物储罐顺次相连，气液微分离器上部设有排空口，异丙醇储罐、异丙醇平流泵、三通混合器顺次相连，微反应管安装在空气恒温箱内。

所述的气液微混合器为德国的气液微混合器SIMM-V2或T型接头，所述的微反应管的内径为0.508-2 mm，长度为9.6-35 m。