环己烷氧化高压装置主要生产原理简述

环己烷氧化高压装置主要生产原理简述1.1反应机理以环己烷制备环己酮的生产由两部分组成，即反应部分和精制部分。反应按其化学变化可分为两个步骤：①环己烷氧化生成环己基过氧化氢:C6H12+O2→C6H11OOH②环己基过氧化氢在碱性和钴催化剂条件下，分解成环己酮和环己醇：在氧化和分解反应进行的同时，也产生了酸、酯、醛以及其他高沸点及低沸点的有机物杂质。如：C6H10O+O2→HOOC（CH2）4COOH（己二酸）COOC6H112C6H11OH+O2+HOOC（CH2）4COOH→（CH2）4（己二酸酯）+2H2OCOOC6H11③酸的中和：COONaHOOC（CH2）4COOH+2NaOH→（CH2）4+2H2OCOONa④酯的皂化：COOC6H11COONa（CH2）4+2NaOH→（CH2）4+2H2OCOOC6H11COONa1.2加工原理本工艺采用的是环己烷空气氧化生产工艺，工艺过程包括环己烷氧化、低温分解、环己烷精馏等单元。主要反应步骤有：①环己烷氧化生成环己酮、环己醇、环己基过氧化氢②环己基过氧化氢分解生成环己酮、环己醇以上二个反应分别代表环己烷氧化和过氧化物(CHHP)分解过程，均为放热反应。过氧化物的分解是在碱性条件下催化低温定向分解，生成环己酮和环己醇。低温可显著提高分解收率，减少副产物的生成。分解所得的粗醇酮产物中的酯和醛类等杂质在碱性条件下通过皂化将酯类分解成相应的醇和酸，再使醇醛缩合成大分子，便于精馏过程除去杂质。经过以上几步所得的粗醇酮产物，在多个不同用途的精馏塔中，利用组份间不同的挥发度，除去轻重杂质，得到产品环己酮和中间产品环己醇。1.3影响因素1.3.1环己烷氧化环己烷氧化过程是一个极为复杂的反应过程，影响这个反应的因素有温度、压力、转化率、原料纯度等。①反应温度和压力的影响氧化反应温度与压力是互相有关，不可分割的。因为不同的压力下环己烷有不同的沸点，而反应温度不可能高于该压力的沸点，因此可以说反应温度决定了反应压力。反应温度和压力的选择通常是：首先反应温度应该保证氧化反应的速度，保证反应器中的耗氧率。在这个前提下，再选择操作压力。本装置氧化采用无催化空气氧化，因此温度是反应的一个重要条件。提高反应温度会大大加快反应速度，但同时副产物也会增加。压力越高，尾气中环己烷分压越小，损失的环己烷也会越少，但设备的投资及维修费用也会相应提高。反之压力过低，反应温度就要接近沸点温度，蒸发带出的热量大于反应放出的热量，如要维持反应正常进行，必须外加热量，这对经济运行是不利的。②反应转化率环己烷氧化反应的最大特点是低转化率，大循环量。反应开始后，最初产生的分子态产物是过氧化物，然后才是醇、酮及酸和酯类。随着转化率的不断升高，醇、酮上升幅度较大，过氧化物含量几乎不变，而酸酯类上升较慢。当达到一定的转化率时，酸和酯类含量迅速上升，此时有用组分的收率就开始下降。因此，从提高收率的角度看，应该采用低转化率的方法，因为这时有用物在总产物中的比例高。但是转化率低未反应的物料循环量加大，设备容量就要加大，为输送这些物料所需能量及加热、冷却的能量均要增加。③环己烷纯度对反应的影响环己烷中存在的杂质，将影响反应的正常进行。这些杂质包括苯、醇酮、水及庚烷等。正常的苯加氢反应，苯完全转化为环己烷，如因特殊情况，造成大量的苯进入氧化过程，将导致苯氧化生成焦油，特别在有酮等物质的存在下，会加速苯的氧化。其原因是酮的氧化诱导了苯的氧化。此外，苯还有抑制环己烷氧化的作用。因此，严格控制苯加氢产物环己烷中苯的含量是极为重要的。要求烷凝固点≥6.0℃。反应介质中醇酮进一步氧化，则转变为酸，并且醇酮比环己烷更容易氧化，因此要按规定严格控制烷蒸馏工序馏出液中的醇酮含量。醇和酮也是环己烷氧化的引发剂，少量醇、酮存在，可以缩短反应的诱导期。这是因为它们被氧化成酸之前也会形成游离基，加快了环己烷氧化反应，故此，本装置氧化初开车时，为缩短反应的诱导期，可采取加醇酮作引发剂。环己烷中的正庚烷等要严格控制，因为正庚烷能与环己酮形成共沸物而带到己内酰胺产品中，会影响到己内酰胺的挥发性碱。环己烷中的水份对反应也会有很大的影响。在氧化系统中控制水蒸气的分压对减少结渣，延长运转周期有直接的影响，因此对环己烷应预先分出其中所夹带的水份，由尾气带出的环己烷也应分出水后再返回氧化系统。④气泡运动对反应的影响气泡在液体中的运动速度是影响氧化反应的因素之一。一般认为，当气泡过小时，气泡在液体中运动的速度慢，气泡外膜的更新速度也就慢，处于界面上的液体醇、酮的浓度就高，再接触发生深度氧化的可能性增加，酸的产率上升。如果气泡能迅速在液体中运动，则表面能不断更新，反应生成物迅速转入液相，使气泡的界面上醇酮浓度不致于高出整个液体的浓度。1.3.2分解反应①温度的影响温度越高，分解反应速度越快，分解越完全，但同时，环己酮在碱性条件下的缩合也相应增加。温度低，分解反应慢，反应不完全，适宜的分解温度要视工艺要求与特点进行选择。实际操作中，要求其温度控制在85～95℃之间。②碱度的影响分解反应是在碱性条件下进行的，碱度要使环己基过氧化氢充分分解，得到环己酮和环己醇，碱度过低，分解反应不完全，碱度过高，会使环己酮和环己醇缩合产生黑褐色胶状产物，影响收率。③相比的影响反应