專(zhuān)利名稱(chēng)：一種氧化環(huán)己烷的設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種氧化環(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(jī)溶劑等各個(gè)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(wàn)噸以上。針對(duì)上述需求，國(guó)內(nèi)外研究者一直致力于開(kāi)發(fā)高效、無(wú)污染的環(huán)己酮(醇)生產(chǎn)工藝，研究者認(rèn)為以過(guò)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(jì)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(guò)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(guò)程中環(huán)己酮的選擇性，主要致力于開(kāi)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(kāi)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(guò)程中的反應(yīng)條件來(lái)實(shí)現(xiàn)前述目標(biāo)。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(shí)驗(yàn)室階段的研究，仍無(wú)法實(shí)現(xiàn)連續(xù)化工業(yè)生產(chǎn)。究其原因要么是對(duì)設(shè)備的要求過(guò)于苛刻， 要么是能耗高、但產(chǎn)率低、分離困難等。因此，如何開(kāi)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/ 體系內(nèi)環(huán)己烷氧化反應(yīng)的研究的重點(diǎn)努力方向。而開(kāi)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(kāi)發(fā)新型的適用于該反應(yīng)連續(xù)進(jìn)行的設(shè)備。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型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/ 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(guò)過(guò)濾將固液兩相分離，并可以通過(guò)蒸餾等分離手段將反應(yīng)物料與反應(yīng)產(chǎn)物分離開(kāi)，即對(duì)于間歇反應(yīng)，只能通過(guò)手動(dòng)操作將固液進(jìn)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(wèn)題，但目前要實(shí)現(xiàn)連續(xù)反應(yīng)一般可以在固定床中進(jìn)行反應(yīng)，而眾所周知，在固定床中，必須將催化劑進(jìn)行成型才能進(jìn)行反應(yīng)，這就存在一個(gè)很大的問(wèn)題，成型催化劑不僅需要費(fèi)時(shí)費(fèi)力將鈦硅分子篩進(jìn)行成型，而且成型后的催化劑因?yàn)榇嬖诖罅康哪z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(zhǎng)的時(shí)間，基于現(xiàn)有技術(shù)無(wú)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，本實(shí)用新型的發(fā)明人試圖設(shè)想能否有一種工藝無(wú)需采用成型催化劑也可以實(shí)現(xiàn)反應(yīng)連續(xù)的進(jìn)行，并且在反應(yīng)的同時(shí)能夠?qū)崿F(xiàn)更有效的固液分離。基于這種設(shè)想制造了本實(shí)用新型。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型提供了一種氧化環(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(guò)而不允許固體物料通過(guò)。采用本實(shí)用新型的設(shè)備進(jìn)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(shí)現(xiàn)連續(xù)的反應(yīng)，這無(wú)疑大大加速了該氧化反應(yīng)的速度，并且采用本實(shí)用新型的設(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(jiàn)，本實(shí)用新型的設(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1為根據(jù)本實(shí)用新型的一種具體的實(shí)施方式的設(shè)備的示意圖。圖2為根據(jù)本實(shí)用新型的一種具體的實(shí)施方式的設(shè)備的示意圖。附圖標(biāo)記說(shuō)明I\、T2、T3、T4、……JlriJn多個(gè)管狀反應(yīng)器1的編號(hào)具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明本實(shí)用新型提供的設(shè)備。如圖1所示，本實(shí)用新型的氧化環(huán)己烷的設(shè)備包括管狀反應(yīng)器1和膜結(jié)構(gòu)2，所述管狀反應(yīng)器1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1中的液體物料通過(guò)而不允許固體物料通過(guò)。根據(jù)本實(shí)用新型的設(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(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型的目的，但優(yōu)選情況下，所述設(shè)備包括兩個(gè)所述膜結(jié)構(gòu)2，管狀反應(yīng)器 1的兩端分別與一個(gè)所述膜結(jié)構(gòu)2密封連接，由此該管狀反應(yīng)器1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(shí)，可以采用反應(yīng)物料上流方式或下流方式進(jìn)料。根據(jù)本實(shí)用新型，本實(shí)用新型對(duì)所述膜結(jié)構(gòu)的各種參數(shù)無(wú)特殊要求，只要保證所述管狀反應(yīng)器1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1中的液體物料通過(guò)而不允許固體物料通過(guò)即可。一般而言，具有上述功能的膜結(jié)構(gòu)可以為過(guò)濾膜或膜管，所述過(guò)濾膜或膜管均可以按照現(xiàn)有技術(shù)進(jìn)行制造，只要設(shè)置的膜結(jié)構(gòu)的參數(shù)符合本實(shí)用新型的要求即可，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(lái)進(jìn)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lO-lOOnm。當(dāng)所述膜結(jié)構(gòu)為膜管時(shí)，該膜管可以為完全位于管狀反應(yīng)器1的出口端的內(nèi)部，也可以使膜管的一端與管狀反應(yīng)器1密封連接，另一端伸出管狀反應(yīng)器1的外部。根據(jù)本實(shí)用新型的設(shè)備，為了使本實(shí)用新型的設(shè)備更加適用于工業(yè)化應(yīng)用，所述管狀反應(yīng)器1分成至少兩段，相鄰兩段之間通過(guò)隔膜3隔開(kāi)，該隔膜3設(shè)置為允許所述管狀反應(yīng)器1中的液體物料通過(guò)而不允許固體物料通過(guò)。根據(jù)本實(shí)用新型，本實(shí)用新型對(duì)所述隔膜3的材料無(wú)特殊要求，只要能夠滿(mǎn)足本實(shí)用新型的前述要求即可，并且本實(shí)用新型的發(fā)明人認(rèn)為，基于本實(shí)用新型的上述描述，本
4領(lǐng)域技術(shù)人員能夠?qū)嶋H情況的需要進(jìn)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)本實(shí)用新型，優(yōu)選情況下，所述管狀反應(yīng)器1可以分成2-50段，每段的長(zhǎng)度可以設(shè)置為0. 2-5m。相鄰兩段之間可以為直接接觸；根據(jù)工廠(chǎng)場(chǎng)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)本實(shí)用新型，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(duì)所述膜結(jié)構(gòu)2和隔膜3進(jìn)行反沖洗的氣體物流或液體物流。本實(shí)用新型對(duì)所述反沖裝置無(wú)特殊要求，只要可以實(shí)現(xiàn)用于提供對(duì)所述膜結(jié)構(gòu)2和隔膜3進(jìn)行反沖洗的氣體物流或液體物流從而實(shí)現(xiàn)對(duì)所述膜結(jié)構(gòu)2和隔膜3進(jìn)行反沖洗即可。根據(jù)本實(shí)用新型，優(yōu)選情況下，本實(shí)用新型的設(shè)備中所述管狀反應(yīng)器1可以為多個(gè)(圖2所示為η個(gè)，編號(hào)分別為1\、T2, Τ3、Τ4、……、Tn_i、Tn)，且該多個(gè)管狀反應(yīng)器1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(guò)程中，可能存在管式反應(yīng)器偶然出現(xiàn)事故導(dǎo)致無(wú)法繼續(xù)進(jìn)行反應(yīng)的問(wèn)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(jìn)行的問(wèn)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(wú)需采用過(guò)長(zhǎng)的反應(yīng)器來(lái)實(shí)現(xiàn)處理量大的目的，從而可以有效節(jié)約能源。根據(jù)本實(shí)用新型的設(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(yùn)行，本實(shí)用新型的設(shè)備還可以包括用于將反應(yīng)物料與反應(yīng)產(chǎn)物進(jìn)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(jìn)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(jìn)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(jìn)料口連通，見(jiàn)圖1。下面的實(shí)施例將對(duì)本實(shí)用新型予以進(jìn)一步的說(shuō)明，但并不因此而限制本實(shí)用新型。對(duì)比例和實(shí)施例中所用到的試劑均為市售的化學(xué)純?cè)噭?。?shí)施例中所用的空心鈦硅分子篩HTS系CN1301599A所述鈦硅分子篩的工業(yè)產(chǎn)品 (湖南建長(zhǎng)公司制造，經(jīng)X-射線(xiàn)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(xiàn)和脫附等溫線(xiàn)之間存在滯后環(huán)，晶粒為空心晶粒且空腔部分的徑向長(zhǎng)度為 15-180nm;該分子篩樣品在25°C，P/P0 = 0. 10，吸附時(shí)間1小時(shí)的條件下測(cè)得的苯吸附量為78毫克/克)，氧化鈦含量為2. 5重量％。實(shí)施例中所用的傳統(tǒng)鈦硅分子篩(TS-I)是按文獻(xiàn)[Cyclohexane Oxidation Catalyzed by Titanium Silicalite(Τ S~l)With Hydrogen Peroxide Journal of Natural Gas Chemistry 2001,10(4) :295-307]中第 296 頁(yè) 9- 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％。本實(shí)用新型中，采用氣相色譜進(jìn)行體系中各組成的分析，通過(guò)校正歸一法進(jìn)行定量，均可參照現(xiàn)有技術(shù)進(jìn)行，在此基礎(chǔ)上計(jì)算反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率、產(chǎn)物的收率和選擇性等評(píng)價(jià)指標(biāo)。本實(shí)用新型中，環(huán)己烷的轉(zhuǎn)化率計(jì)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(1)和膜結(jié)構(gòu)O)，所述管狀反應(yīng)器(1)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(1)中的液體物料通過(guò)而不允許固體物料通過(guò)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于，所述設(shè)備包括兩個(gè)所述膜結(jié)構(gòu)O)，管狀反應(yīng)器(1)的兩端分別與一個(gè)所述膜結(jié)構(gòu)(2)密封連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于，所述膜結(jié)構(gòu)O)的孔徑為5-500nm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于，所述膜結(jié)構(gòu)(2)為過(guò)濾膜或膜管。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任意一項(xiàng)所述的設(shè)備，其特征在于，所述管狀反應(yīng)器(1)分成至少兩段，相鄰兩段之間通過(guò)隔膜(3)隔開(kāi)，該隔膜(3)設(shè)置為允許所述管狀反應(yīng)器(1)中的液體物料通過(guò)而不允許固體物料通過(guò)。
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(1)分成2-50段，每段的長(zhǎng)度為0. 2-5m。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任意一項(xiàng)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(duì)所述膜結(jié)構(gòu)(2)和隔膜(3)進(jìn)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(xiàng)所述的設(shè)備，其特征在于，所述管狀反應(yīng)器(1)為多個(gè)，且該多個(gè)管狀反應(yīng)器(1)相互并聯(lián)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任意一項(xiàng)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(jìn)行分離的分離單元G)，該分離單元(4)包括進(jìn)料口、產(chǎn)物出料口和反應(yīng)物料出料口，所述進(jìn)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(jìn)料口連通。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型提供了一種氧化環(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(guò)而不允許固體物料通過(guò)。采用本實(shí)用新型的設(shè)備進(jìn)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(shí)現(xiàn)連續(xù)的反應(yīng)，大大加速了該氧化反應(yīng)的速度，并且采用本實(shí)用新型的設(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(jiàn)，本實(shí)用新型的設(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(hào)C07C35/08GK202136966SQ201120134589
公開(kāi)日2012年2月8日 申請(qǐng)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(qǐng)人:岳陽(yáng)昌德化工實(shí)業(yè)有限公司