[发明专利]基于气液固多相反应分离同步反应器利用空气氧化环己烷生产KA油的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种利用空气氧化环己烷生产KA油的工艺方法，属于KA油生产领域。

背景技术

KA油是环己醇和环己酮的混合物，是生产尼伦6和尼伦66的基本化工原料。工业上，环己烷液相空气氧化是制备KA油的主要方法。目前，在工业上由环己烷氧化生产KA油的方法是荷兰斯达米卡本公司的无催化氧化法，该方法中环己烷液相空气氧化在高温高压条件下进行，反应收率低，产物选择性差。目前工业上能达到的环己烷最佳转化率4%，KA油收率82%。专利CN1191218公开了金属卟啉催化下环己烷空气氧化制备KA油的方法，按照该方法，中石化在原有引进45kt和70kt KA油大型工业装置上，分别采用2ppm四苯基卟啉铁μ-二聚体（CAS号：12582-61-5）和四苯基卟啉钴（CAS号：14172-90-8）作催化剂，在145℃，8个大气压下，得到7～8%环己烷转化率和85～88%KA油收率，生产效益明显提高。但是，按照CN1191218公开的方法，实际最佳温度操作区间太窄（只有145±3℃），容易受环境影响波动而偏离最佳工作温度，增加了工业操作技术难度和设备精度。

环己烷空气氧化生产KA油的反应过程为：

上述过程中，环己酮进一步氧化到混合酸的过程会降低KA油的收率。对于空气氧化环己烷的过程，金属卟啉的起始催化温度为130℃，最佳催化温度在145℃，而KA油中环己酮的最佳氧化温度在145～150℃。在环己烷液相空气氧化工艺中，减少KA油中环己酮的氧化有利于增加最佳温度操作区间并成为同时提高环己烷转化率和KA油收率的关键。

化工生产中经常遇到产物比重大于反应物且互不相溶的气液固多相反应。对这类反应，反应过程中气体、液体和固体多相同时存在于反应体系中。现有的化工生产模式是，整个反应期间，反应物与反应产物自然地或者被强制地（例如搅拌）分布于反应区。反应结束后，再将反应物与反应产物移到分离器中进行分离。由于体系中多相物质的存在会影响液体在生产装置中的流动性而无法连续生产。对于上述情况，目前化工生产中主要有两种解决方案。一种方案是加入另一种能同时溶解多相物质的溶剂。通过加入溶剂的方法可以实现有不溶性产物生成的工艺连续化；但是，溶剂的加入使化工生产过程变得复杂，同时也增加相应的设备投资和能耗、物耗以及溶剂对环境的污染；另一种方案是，采用间隙操作生产。上述两个方案中，都将增加反应产物在反应系统中的停留时间，而在反应操作条件下，反应产物会因为分解或者深度反应，导致反应产物选择性和收率降低。

发明内容

本发明的目的是在于提供一种基于气液固多相反应分离同步反应器利用空气氧化环己烷，高转化率、高选择性地连续化同步反应分离生产KA油的方法，该方法大大提高了KA油的生产效率，降低了生产成本。

本发明提供了基于气液固多相反应分离同步反应器利用空气氧化环己烷生产KA油的方法，该方法是将含水0.5～1wt%的环己烷加入到气液固多相反应分离同步反应器，所述气液固多相反应分离同步反应器包括鼓泡重力反应塔或搅拌反应塔，至少两个与所述的鼓泡重力反应塔或搅拌反应塔底部连通的恒温沉降塔；所述的鼓泡重力反应塔或搅拌反应塔塔内包括上部的气相区、中下部的氧化区和顶部的反应气体导出口；所述鼓泡重力反应塔的氧化区内的塔壁上沿塔轴45～75°夹角方向倾斜设有多组交替分布的重力沉降板，所述重力沉降板板面设有可使气体和液体通过的小孔；所述搅拌反应塔的氧化区内设有搅拌器；反应时，将所述的环己烷充满所述的氧化区和恒温沉降塔内，空气从所述的鼓泡重力反应塔或搅拌反应塔底部连续通入，经气体分布器分散后，与所述氧化区的环己烷接触发生氧化反应，同时氧化反应生成的KA油与水混合形成比环己烷比重大的KA油相，所述KA油相在重力作用下从所述搅拌反应塔的氧化区直接沉降进入恒温沉降塔中，或者从所述鼓泡重力反应塔的氧化区沿着重力沉降板沉降进入恒温沉降塔中，而此时所述恒温沉降塔中的环己烷则通过外循环体系进入所述的鼓泡重力反应塔或搅拌反应塔中，补充所述的搅拌反应塔或鼓泡重力反应塔内反应所消耗的环已烷，使得反应连续进行；KA油相在所述恒温沉降塔继续沉降，直至KA油相盛满恒温沉降塔时，将鼓泡重力反应塔或搅拌反应塔切换到与另一个装满环己烷的恒温沉降塔连通，由此交替进行，进行连续生产；

所述外循环体系的循环速度保证环己烷在氧化区的平均停留时间为40～50min；