[发明专利]从苯酚生产包含环己酮和环己醇的混合物的方法

说明书

本发明涉及从苯酚制备包含环己酮和环己醇的混合物的方法；本发明还涉及通过所述方法生产的混合物和用于制备所述混合物的设备。

环己酮和环己醇的混合物可被用作工业溶剂或氧化反应中的活化剂。它还可以被用作中间体，例如生产己二酸或尼龙6,6的中间体。当混合物主要是或几乎完全是环己酮时，其可被用于生产环己酮树脂、己内酰胺或尼龙6。

传统上，在苯酚加氢反应器中通过催化加氢作用从苯酚制备环己酮和环己醇的混合物，例如使用铂或钯催化剂。该反应可以在液相或气相中进行。[Kirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technology，例如第3版，卷7(1979)第410-416页；I.Dodgson等人“A low Cost Phenol to Cyclohexanone Process”，Chemistry&Industry，1989年12月18日，第830-833页；或者M.T.Musser“Cyclohexanol and Cyclohexanone”，Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry(第7版，2007)，(下文称为“Musser”)，通过http://www.mrw.interscience.wiley.com/emrw/9783527306732/search/firstpage可以电子方式获得]。

在从苯酚制备环己酮的过程中，通常会形成环己醇(其可被认为是有益于进一步转化为环己酮的中间产物)和多种不期望的副产物。

通常通过蒸馏法回收环己酮，其以环己酮和环己醇的混合物(通常≥90重量％环己酮)或本质上纯的产物(≥99重量％)的形式被回收。

从苯酚原料制备环己酮和环己醇的混合物的常规方法包括如下步骤：在加氢反应器中，在铂或钯存在时，利用氢气使苯酚氢化以产生包含环己酮、环己醇、苯酚和氢气的氢化产物流；冷却氢化产物流至一定温度，以使第一气相中以质量计的苯酚分数比第一液相中以质量计的苯酚分数低；将第一气相与第一液相分离；将至少部分第一气相返回至加氢反应器；加热第一液相；并通过蒸馏纯化第一液相。图1示意性地描述了这种方法。在这种方法中，有必要进行冷却以帮助从氢化产物流中分离氢气。需要加热第一液相以制备用于蒸馏的第一液相。通常，在将被分离出的含氢气的第一气相返回至加氢反应器之前，对其进行加热。

上述方法中的一个问题在于用于加热的蒸汽消耗很高。特别地，大量能量被用于加热第一液相和第一气相。同时还实施冷却，这意味着需要冷却水来传递来自过程流(process stream)的热量。因此，总的来说，加热和冷却都增加了方法的成本和碳足迹(carbon foot print)。

因此，本发明的一个目标是提供制备环己酮和环己醇的混合物的方法，其中上述缺点被克服或至少被缓解。

本发明的发明人已发现：在通过氢化将苯酚转化成环己酮和环己醇的混合物的方法中，通过引入一个或多个额外的过程中热交换(in-process heat exchange)步骤，可以降低能量消耗、降低冷却水的消耗并改善碳足迹。特别地，当氢化产物流被冷却时，从其传递的热量被传递给需要加热的另一部分过程流。

因此，本发明提供用于连续制备环己酮和环己醇的混合物的方法，所述方法包括

a)在加氢反应器中，在铂或钯存在时，利用氢气使苯酚氢化以产生包含环己酮、环己醇、苯酚和氢气的氢化产物流；

b)冷却氢化产物流至一定温度，以使第一气相中以质量计的苯酚分数比第一液相中以质量计的苯酚分数低；

c)将第一气相与第一液相分离；

d)将至少部分第一气相返回至加氢反应器；

e)加热第一液相；

f)通过蒸馏纯化第一液相；

其特征在于通过过程中热交换的手段将热量从步骤b)中的氢化产物流传递至该方法的另一部分。

本发明还提供通过所述方法得到的环己酮和环己醇的混合物。此外，本发明还提供适用于连续制备上述环己酮和环己醇的混合物的化工设备。

如上所述，本发明的方法包括：合成环己酮和环己醇的混合物，以及若干蒸馏步骤以回收环己酮和环己醇的混合物。