[发明专利]一种环己烷氧化制KA油的装置和方法

说明书

本发明提供一种环己烷氧化制KA油的装置，包括：微混合器；与所述微混合器相连接的微反应器；以及任选地，与所述微反应器相连接的气液分离器；其中，所述微混合器为迭片式微混合器或混沌式微混合器。本发明通过采用迭片式微混合器或混沌式微混合器，能够充分保证物料混合均匀，大大加强了气液两相传质效率，从而缩短了反应时间，而且还提高了反应的安全性能，提高了反应器的时空产率等。

技术领域

本发明涉及KA油的制备技术领域，具体涉及一种环己烷氧化制KA油的装置和方法。

背景技术

KA油，是环己醇和环己酮的混合物，是重要的有机化工原料。环己酮和环己醇在工业领域应用非常广泛，是制备己内酰胺和己二酸的主要中间体，也是重要的工业溶剂，可用于医药、油漆、涂料、橡胶及农药等工业，在印刷和塑料的回收方面也有应用。目前合成纤维尼龙-6及尼龙-66的单体己内酰胺和己二酸，主要是以环己酮为原料生产的。

目前工业生产中90％以上环己酮和环己醇都是采用环己烷氧化法生产的，且其中70％采用环己烷无催化氧化法。环己烷无催化氧化法是由法国Rhone-Ponlene公司首先开发的(US3510526)，其特点是反应分为两步，第一步为环己烷直接被空气氧化为环己基过氧化氢，第二步为在碱性条件和催化剂作用下，环己基过氧化氢分解为环己醇和环己酮。该方法的环己烷单程转化率为3～5％，环己醇和环己酮选择性为80％左右，反应物料的停留时间约1小时，反应温度120～200℃，反应压力1.3MPaG(US5406001，EP0092867)。该工艺的优点是反应分步进行，氧化阶段不采用催化剂，避免了氧化反应器结渣的问题，使装置在设备允许的条件下连续运行，且氧化过程中环己基过氧化氢的收率可达95％以上。其缺点是环己基过氧化氢分解过程中环己醇、环己酮的选择性仅88％以下，且需要大量的碱，由于该工艺环己烷单程转化率较低，使工艺流程长，能耗较高。

环己烷氧化反应被认为属于自由基反应类型，反应存在诱导期，诱导期的长短与反应温度、原料组成、催化剂有无等条件有关。在无催化氧化的条件下，通常要60-70分钟的诱导期，才开始显著吸氧。为缩短诱导期，在目前的工业生产中，还需在开车阶段加入粗醇酮(环己醇、环己酮)作引发剂。而且环己烷氧化反应部分或者全部发生在液膜中，至少在诱导阶段结束，反应开始加速的时候反应是发生在液膜中的。生产中涉及到的环己烷、环己醇、环己酮等具有较宽的爆炸极限和低闪点，属于易燃易爆物质，氧化反应工艺中反应器上部是环己烷、氮气及未反应的氧气、反应生成的一氧化碳、二氧化碳等混合气体，在一定温度压力下，如果尾氧浓度上升至爆炸极限内就会引发爆炸事故。

目前工业生产中环己烷氧化是在一系列的搅拌釜式反应器或级联的鼓泡塔中进行，使用空气或者氮气与氧气的混合气(其中氧含量小于21％)。环己烷氧化过程一般采用多个鼓泡塔串联模式，环己烷氧化过程一般环己烷依次流经各反应器，环己烷氧化液中的环己醇和环己酮维持在一个较低的浓度内，环己烷的转化率一般控制在3％～5％之间。目前，国内由环己烷氧化生产环己酮的第一步—用空气氧化环己烷制备环己烷氧化液的工业装置由多个(一般3～8个)搅拌鼓泡反应器或气升式环流反应器串联组成，如CN103804161A所述。为提高气液两相传质效率和提高目的产物的选择性，可在反应器中加导流筒等内构件，也可加装搅拌或者优化设计气体分布器来改善传质。但是其氧化反应器的时空产率一般为25kg/m³·h。

CN1982273A公开了一种用于环己烷氧化制环己酮的超重力反应器—旋转填充床，可以强化环己烷的氧化过程。超重力反应器能大幅提高传质和传热速度，但对于环己烷氧化制环己酮这样化学反应为控制步骤的慢反应过程，提高传质速率对反应结果的影响有限。

CN101293810B采用微通道反应器和或/微管反应器进行环己烷液相无催化氧化，维持与现有工业装置环己烷转化率相当的情况下，加入醇、酮类引发剂，反应时间由原来1个小时可以降至几分钟，目的产物总选择性可达到95％以上。