[发明专利]生产环己烷的高剪切方法

说明书

关于由联邦发起的研究或开发的说明

不适用。

技术领域

本公开总地涉及芳香烃的氢化，更具体地，涉及芳香烃非均相催 化氢化的设备和方法。更具体地，本公开涉及在氢化设备和方法中降 低这种方法的传质限制。

背景技术

在工业规模上广泛使用多种非均相催化氢化法。在约1巴(100 kPa)～约300巴(30000kPa)的压力和约40℃～约350℃的温度下实施典 型的氢化反应。实例包括醛氢化成醇和不饱和烃氢化成饱和烃。

在所有上述情况中，催化氢化是非均相过程。在设计氢化设备时， 化学工程师必须判定按液相法还是按气相法来操作所述方法。前者提 供了紧凑设备的可能性，但是经常必须使用高操作压力，因为速率决 定因素通常是氢气在有机液相中的低溶解度。这意味着在整个方法的 经济情况中，设备的建造和操作成本是重要因素。

对不饱和烃进行氢化的实例为从苯生产环己烷。环己烷是分子式 为C₆H₁₂的环烷。在化学工业中使用环己烷作为非极性溶剂，并将其用 作工业生产己内酰胺和己二酸的原料，所述己内酰胺和己二酸两者都 是用于生产尼龙的中间体。在工业规模上，通过苯与氢气反应来生产 环己烷。用于这种氢化反应的典型催化剂包括VIII族金属催化剂如镍、 钯和铂。这种反应是放热反应。通常建议使用高温，从而使得苯向环 己烷的转化率最大化，但是环己烷能够异构化而生成甲基环戊烷，将 甲基环戊烷与环己烷分开是非常困难的。

多年以来，研究人员开发了从苯的氢化来生产环己烷的很多方法。 这些方法的大部分方法的相互不同之处在于用于抵消杂质的技术，所 述杂质存在在反应成分自身内或在氢化过程期间所产生。

例如，美国专利3,711,566(Estes等人)描述了使用氟化铂催化剂对 含硫芳香烃给料进行氢化的方法。已知硫使铂催化剂中毒，随着氢化 反应的进行，硫使得催化剂快速失活。向催化剂添加氟来降低硫中毒； 然而，这样不期望地增大了加氢裂化的活性，也会使催化剂失活。Estes 等人通过向纯氢进料物流中添加极少量的一氧化碳(金属催化剂自身的 毒物)来抑制加氢裂化的活性。这使得一氧化碳与氟化催化剂表面的酸 性相互作用，并阻止了诸如加氢裂化的反应的发生。因为一氧化碳还 能够使得催化剂中毒和失活，所以为了实现适当氢化，在对氢进料物 流进行纯化和向纯氢进料物流中添加一氧化碳的两种操作中必须格外 小心。因此，当烃给料包含实质量的硫，从而要求催化剂包含氟以阻 止由硫造成的催化剂中毒时，这种氢化方法显得非常有用。

美国专利4,626,604(Hiles等人)描述了使用至少三个绝热反应容器 在一系列催化阶段中进行氢化的方法。因为分阶段进行氢化，所以能 够使用更低的反应温度，从而减少了副产物如酯的形成，所述副产物 能够使催化剂中毒并降低催化活性。然而，Hiles等人要求液体不饱和 芳香烃在与氢气混合之前，将其汽化。然后在饱和烃冷却并重新冷凝 成液体形式之前，在各个催化阶段中对汽化的不饱和芳香烃部分进行 氢化。

因此，在工业上需要对液体芳香烃的氢化系统和方法进行改进， 由此实现有效转化。例如，期望用于提高苯向环己烷转化的系统和方 法，并希望这种系统不会导致形成大量不期望的裂化产物如甲基环戊 烷。

发明概述

本发明公开了用于加速液体芳香烃氢化的高剪切系统和方法。高 剪切系统使得可减少传质限制，由此加快反应速率并使得能够降低反 应器温度、降低反应器压力、减少接触时间、和/或提高产物收率。根 据本发明的某些实施方案而提供一种方法，通过提供比当前所使用的 更优化的时间、温度和压力条件，使得可提高芳香族氢化方法的速率。 所述方法使用机械高剪切装置以提供改进的时间、温度和压力条件， 所述条件用于加快多相反应物之间的化学反应。

在实施方案中，所述方法包括使用高剪切装置来为氢化提供高压 反应器容器，同时所述反应器不需要大体积。此外，本文所述的实施 方案中所公开的方法包括使用加压的高剪切装置，从而为环己烷的生 产提供高压容器反应器，同时所述反应器不需要大体积。

通过下列详细描述和附图，将使得这些和其他的实施方案、特征 和优势变得明显。

附图简述

为了更详细的描述本发明的优选实施方案，限制将参考附图，其 中：