[发明专利]一种用于生产环己酮的环己烷氧化反应中的空气分配方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于生产环己酮的环己烷氧化反应中的空气分配方法。

背景技术

在环己烷空气氧化过程中，环己烷被氧化成环己酮、环己醇、环己基过氧化氢、己二酸等。由于环己酮、环己醇较环己烷更易于被氧化，工业生产中，环己烷的氧化转化率通常控制在3.5％～4.0％，氧化选择性90％左右，氧化选择性是指环己烷氧化反应生成目标产物的比例，选择性越好，产量越高。尽管环己烷空气氧化反应工艺成熟，但由于转化率低偏低，存在尾气处理量大、能耗高、设备投资高等缺点。环己烷空气氧化法生产环己酮装置的生产能力直接由氧化釜的吸氧能力决定，即通气量的大小直接决定环己酮的产量。但完全无限度的提高通气量会导致尾气吸收和热量回收系统的负荷大幅度提高，尾气含烷量上升，装置内循环环己烷量同时大量增加（比如当空气气量为18000Nm³/h 时，环己烷的循环量将近390t/h），形成一系列新的生产瓶颈。因此若采用此方法扩能改造，将导致装置的改造成本大幅度增加。通过一系列的技术研究和试验，证实以体积分数23％～30％（为了确保安全性，实际控制值在23％～25％）的富氧替代空气进行生产，严格控制反应温度、压力、尾气含氧量（体积分数2％～3％），可扩大环己酮装置的生产能力。以富氧替代空气氧化环己烷的工艺技术研究一直是国内外的热点研究课题。

目前，现有技术已采用富氧引入氧化反应系统，然而仍存在如下问题，主要体现在如下几个方面：

（1）国内目前环己烷氧化反应的氧化釜都是5个或者7个，属于串联链接流程，且大多采用所有氧化釜同时通入富氧，而过多氧气的参与反应后会打破原来空气氧化法中自由基含量的分布规律，每个氧化釜产生的自由基量会发生改变，在加速环己烷氧化产物的深度氧化，可能降低反应的选择性最终影响环己酮产量的同时还可能打破整个氧化反应的平衡，乃至无法生产出合格质量的环己酮。

（2）反应体系的安全性，更多的氧气参与反应会导致反应热大量增加，尾气含氧量（简称尾氧）失去控制，尾氧含量过高给反应装置带来更大的爆炸性风险；

（3）每个氧化釜都有一个最小通气量，意味着每个氧化釜都有一个空气量的最低值。如果通气量过少，会产生爆震，即氧化釜里面的液态环己烷会倒流至空气管线里并产生燃烧，这种现象十分危险。

因此要求在控制富氧通入量的同时还要保证在兼顾反应体系的安全性和产量的前提下，但是在工艺过程中的哪个部分开始通入富氧空气，及其通入量控制则成了富氧法生产环己酮的关键。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于生产环己酮的环己烷氧化反应中的空气分配方法，可有效提升整个环已酮的氧化反应的选择性，反应系统安全可控，同时降低了能耗。

本发明采用的技术方案如下：

一种用于生产环己酮的环己烷氧化反应中的空气分配方法，所述方法设有7个氧化釜，在第一个氧化釜开始通入空气，从第4个氧化釜开始通入富氧空气，所述第4个氧化釜之后排列的所有氧化釜均通入富气空气，所有氧化釜串联连接，且氧化釜的通气量逐级增大；

所述空气与富氧空气的通入量的调控，是以每个氧化釜出来的尾气中氧气含量在2%~3%的安全范围内及每个氧化釜的环已烷的氧化转化率小于4.5%为基准控制。

所述通入氧化釜的富氧空气中的氧气体积分数为23%~25％。

前三个氧化釜中通入的空气流量依次分别是770～780Nm³/h、1150～1160Nm³/h、1370～1390Nm³/h，后四个氧化釜中通入的富氧空气流量依次分别是1760～1775Nm³/h、1950～1960Nm³/h、4785～4790Nm³/h、6140～6150Nm³/h。

在选择第4个氧化釜开始通入富氧空气时，前三个氧化釜中通入的空气流量依次分别是775.7Nm³/h、1153.3Nm³/h、1380Nm³/h，后四个氧化釜中通入的富氧空气流量依次分别是1768Nm³/h、1955.2Nm³/h、4791.3Nm³/h、6145.4Nm³/h。

所述通入氧化釜的富氧空气的氧气体积分数为23.2%。