Способ регенерации катализатора для жидкофазного окисления толуола

 

СПОСОБ РЕГЕНЕРАЦИИ КАТАЛИЗАТОРА Д)Щ ЛШДКОФАЗПОГО ОКИСЛЕНИЯ ТОЛУОЛА, включающий обработку кубовой жидкости экстрагентом в присутствии толуола, отличающийс я тем, что, с целью упрощения способа и улучшения эксплуатационных свойств регенерированного катализатора , в качестве зкстрагента используют водный раствор баензоата кобальта с концентрацией 1,9-3,9 мас.% в пересчете на металлический .кобальт, и обработку ведут при 80-90 С и массовом соотношении кубовая жидкость: толуол: водный раствор бензоата кобальта , равном 1:

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ц

Л

1

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3584659/23-04 (22) 25.04.83 (46) 15.02.85. Бюл.У 6 (72) А.Д.Алиев, Е.И.Макаров и Г.Кашбиев (53) 66.097.38(088.8) (56) l. 11роизводство капролактама из, толуола. М., НИИТЭХИМ, 1979, с. 20 (прототип). (54) (57) СПОСОЪ РЕГЕНЕРАЦИИ КАТАПИ

ЗАТОРА Д)И )1ИДКОФАЗНОГО ОКИС31ЕНИЯ

ТОЛУ011А, включающий обработку кубо4(51) В О1 J 23/94 В 01. J 31/40 вой жидкости экстрагентом в присутствии толуола, о т л и ч а ю щ и й— с я тем, что, с целью упрощения способа и улучшения эксплуатационных свойств регенерированного катализатора, в качестве экстрагента используют водный раствор баенэоата кобальта с концентрацией 1,9-3,9 мас.% в пересчете на металлический кобальт, о и обработку ведут при 80-90 С и массовом соотношении кубовая жидкость: толуол: водный раствор бензоата кобальта, равном 1: (3,9-4,1):(5,5-10,0).

10

1 1139

Изобретение относится к способам регенерации катализатора для жидкофазного окисления толуола в .бензойную кислоту.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому способу является способ регенерации кобальтового катализатора для жидкофазного окисления толуола в бензойную кислоту, заключающийся в двухстадийной экстракции катализатора — бензоата кобальта водой из кубовой жидкости, полученной после отгонки бензойной кислоты в процессе ее очистки, с од- .15 новременным разбавлением ее толуолом до соотношения кубовая жидкость/толуол как 1/2 вес.ч., при 60-70 С, 0 с последующими выпаркой воды из экстракта, растворением оставшегося бензоата кобальта бензойной кислотой и возвращением полученного раствора бензоата кобальта в бензойной кислоте в процесс окисления толуола (1) .

25 !

1едостатком известного способа является его сложность, поскольку двухстадийная схема экстракции громоздка и неудобна для обслуживания.

Кроме того, из-за недостаточной растворимости бензоата кобальта в бензойной кислоте регенерированный катализатор при подаче его в дальнейшем в процесс окисления толуола осаждается на стенках трубрпроводов, что приводит к их забивке и поломке насосов. При этом теряется большое количество каталиэатора.— бензоата кобальта, которое приходится восполнять путем введения в процесс свежего катализатора в виде

40 ацетата кобальта.

Цель изобретения — упрощение способа и улучшение эксплуатационных свойств регенерированного катализатора.

Указанная цель достигается тем, что согласно способу регенерации катализатора для жидкофазного окисления толуола, заключающемуся в об,О, работке кубовой жидкости при 80-90 С экстрагентом, в качестве экстрагента используют водный раствор бензоата кобальта с концентрацией 1,9-3,9 55 мас./ в пересчете на металлический кобальт, в присутствии толуола при весовом соотношении кубовая жидкость:

500 2 толуол:водный раствор бензоата кобальта, равном 1: (3,9-4, 1): (5,5-10,0).

Предлагаемый способ отличается простотой при высокой степени извлечения катализатора из кубовой жидкости — до 991, Катализатор, регенерированный предлагаемым способом, обладает улучшенными эксплуатационными свойствами — не осаждается на стенках трубопроводов и насосов при подаче его в реакторы окисления толуола.

В смеситель-экстрактор подают кубовую жидкость, содержащую бенэоат кобальта, толуол и экстрагент— водный раствор катализатора, содержащий бензоат кобальта.

Температура в смесителе-экстракторе составляет 80-90 С. Затем смесь о подают в отстойник, где происходит разделение водной и органической фаз.

Катализатор почти весь концентрируется в водной фазе. Процентное содержание катализатора — бензоата кобальта в водной фазе достигается при этом 3 вес. (в пересчете на кобальт металлический). Степень извлечения его из кубовой жидкости составляет 991. Далее водный раствор катализатора — бензоата кобальта из отстойника направляют в процесс окисления толуола. А к этому же водному раствору катализатора добавляют свежую воду и направляют в смесительэкстрактор в качестве экстрагента.

Органическую фазу из отстойника, представляющую собой кубовую жидкость, растворенную в толуоле, направляют в колонну на отгонку толуола от кубовой жидкости.

Оставшуюся после отгонки толуола кубовую жидкость направляют на сжигание, а толуол — обратно в смесительэкстрактор.

Пример 1. В смеситель-экстрактор подают 560 кг/ч кубовой жидкости, содержащей бензоата кобальта

0,72 вес.7 (в пересчете на кобальт металлический); 2300 кг/ч толуола и 5600 кг/ч экстрагента †. водного раствора бенэоата кобальта с концентрацией 1,9 вес,Е (в пересчете на кобальт металлический). Соотношение компонентов кубовая жидкость:толуол: водный раствор бензоата кобальта составляет 1:4,1:10 вес,ч. Температура в смесителе-экстракторе 85 С.

Затем смесь подают в отстойник, где происходит разделение водной и орга3 Il нической фаэ. Катализатор почти весь концентрирует ся в водной фазе.

Процентное содержание катализатора— бензоата кобальта в водной фазе достигает при этом,2 вес.Х (в пересчете на кобальт металлический). Степень извлечения его из кубовой жидкости 99Х °

Далее 200 кг/ч водного раствора катализатора — бенэоата кобальта из отстойника направляют в процесс окисления толуола. А к 5400 кг/ч этого же водного раствора катализа- . тора добавляют 200 кг/ч свежей воды и направляют в смеситель-экстрактор в качестве экстрагента.

Органическую фазу, представляющую собой кубовую жидкость, растворенную в толуоле, из отстойника направляют в колонну на отгонку толуола от кубовой жидкости.

Оставшуюся после отгонки толуола. кубовую жидкость направляют на сжигание, а толуол — обратно в смеситель-экстрактор.

11 р и м е р 2. В смеситель-экстрактор подают 500 кг/ч кубовой жидкости, содержащей бензоат кобальта 0,8 вес./ (в пересчете на кобальт металлический), 1950 кг/ч толуола и 2750 кг/ч экстрагента — водного раствора бенэоата кобальта с концентрацией 3,9 вес. (в пересчете на кобальт металлический) ° Соотношениекомпонентов кубовая жидкость:толуол: водный раствор бензоата кобальта составляет 1:3,9:5,5 вес.ч. Темпео. ратура в смесителе-экстракторе 85 С.

Затем смесь подают в отстойник, где происходит разделение водной и.органической фаз. Катализатор почти весь концентрируется в водной фазе.

Процентное содержание катализатора бензоата кобальта в водной фазе достигает при этом 4 вес.Х (в пересчете на кобальт металлический). Степень извлечения его из кубовой жидкости 99Х.

Далее !00 кг/ч водного раствора катализатора -бензоата кобальта из

1 отстойника направляют в процесс окисления толуола. А к 2650 кг/ч этого же водного растора катализатора добавляют 100 кг/ч свежей воды и направляют в смеситель-экстрактор в качестве экстрагента.

Ор ганиче скую фазу, представляющую собой кубовую жидкость, раство39500 4

1О

20

Органическую фазу, представляющую собой кубовую жидкость, растворенную в толуоле, из отстОйника направляют в колонну на отгонку толуола от кубовой жидкости.

Оставшуюся после отгонки толуола кубовую жидкость направляют на сжигание, а толуол — обратно в смеси- .. тель-зкстрактор.

Пример 4. В смеситель-экстрактор подают 530 кг/ч кубовой жидкости, содержащей бенэоат кобальта

0,76 вес.Х (в пересчете на кобальт металлический), 2100 кг/ч толуола и 37/ кг/ч экстрагента - водного раствора кобальта с концентрацией

3,9 вес.Х (в пересчете на кобальт металлический). Соотношение компонен40

1тов кубовая жидкость . толуол: водный раствор бензоата кобальта составляет

1:4:7 вес.ч. Температура в смесителеренную в толуоле, из отстойника направляют в колонну на отгонку толуола от кубовой жидкости.

Оставшуюся после отгонки толуола кубовую жидкость направляют на сжигание, а толуол — обратно в смеситель-экстрактор °

Пример 3. Б смеситель-экстрактор подают 530 кг/ч кубовой жидкости, содержащей бензоат кобальта 0,76 вес.Х (в пересчете на кобальт металлический), 21.00 кг/ч толуола и 3700 кг/ч экстрагента — водного раствора бенэоата кобальта с концентрацией 1,9 вес./ (в пересчете на кобальт металлический ). Соотношение компонентов кубовая жидкость:толуол: водный раствор бензоата кобальта составляет 1:4:7 вес.ч. Температура в смесителе-экстракторе 80 С; Затем о смесь подают в отстойник, где происходит разделение водной и органической фаз. Катализатор почти весь кон- центрируется в водной фазе. Процент% ное содержание катализатора бензоата кобальта в водной фазе достигает при этом 2 вес./ (в пересчете на кобальт металлический). Степень извлечения его из кубовой жидкости 99Х.

Далее 135 кг/ч водного раствора катализатора — бензоата кобальта из отстойника направляют в процесс окисления толуола. А к 3565 кг/ч этого же водного раствора катализатора добавляют 135 кг/ч свежей воды и направляют в смеситель-экстрактор в качестве экстрагента.

3 11 экстракторе 90 С. Затем смесь подают в отстойник, где происходит разделение водной и органической фаз. Катализатор почти весь концентрирует ся в водной фазе. Процентное содержание катализатора бензоата кобальта в водной фазе достигается при этом 4 вес.% (в пересчете на кобальт металлический). Степень извлечения

его из кубовой жидкости 99%.

Далее 135 кг/ч водного раствора катализатора - бензоата кобальта из отстойника направляют в процесс окисления толуола,А к 3565 кг/ч этого же водного раствора катализатора добавляют 135 кг/ч свежей воды и направляют в смеситель-экстрактор в качестве экстрагента.

Органическую фазу, представляющую собой кубовую жидкость, растворенную в толуоле, из отстойника направляют в колонну на отгонку толуола от кубовой жидкости, Оставшуюся после отгонки толуола кубовую жидкость направляют на сжигание, а толуол — обратно в смеси- . тель-экстрактор.

Пример 5 (для сравнения).

В смеситель-зкстрактор подают

:530 кг/ч. кубовой жидкости, содержащей бензоат кобальта 0,76 вес.% (в пересчете на кобальт металлический), 1800 кг/ч толуола и 2700 кг/ч экстрагента — водного раствора бензоата кобальта с концентрацией 1,9 вес.% (в пересчете на кобальт металлический) .

Соотношение компонентов кубовая жидкость:толуол:водный раствор бензоата кобальта составляет 1:3 5:5,0 вес.ч. Температура в смесителе-экстракторе 85о С.

Уменьшение количества толуола или экстрагента водного раствора бензоата кобальта, направляемых в смеситель-экстрактор, затрудняет процесс регенерации катализатора с одной стороны за счет увеличения вязкости органической фазы, с другой стороны за счет недостаточного контакта экстрагента с кубовой жидкостью, содержащей катализатор,в результате чего в отстойнике разделение водной и органической фаз происходит не полностью, при этом происходит унос катализатора с толуольной фазой.

Степень извлечения катализатора из кубовой жидкости водным раство39500

5 !

О

3S

45 б ,ром бензоата кобальта 98%. И в конечном итоге уменьшается содержание бензоата кобальта во всем цикле.

Уменьшается концентрация бензоата кобальта в водном растворе, что

t в дальнейшем может привести к зату- ханию процесса окисления толуола до бензойной кислоты или дополнительному расходу дорогостоящего катализатора — ацетата кобальта, Пример 6,(для сравнения).

В смеситель-экстрактор подают

530 кг/ч кубовой жидкости, содержащей бензоат кобальта 0,76 вес.% (в пересчете на кдбальт металлический

2380 кг/ч толуола и 5560 кг/ч экстрагента — водного раствора бензоата кобальта. Соотношение компонентов кубовая жидкость:толуол:водный раствор бензоата кобальта составляет 1:4,5:10,5. Температура в смесителе-экстракторе 85 С. Затем смесь

-О, подают в отстойник, где должно происходить разделение водной и органической фаз . Практически разделение водной и толуольной фаз происходит не полностью, так как объем аппарата не позволяет вести процесс отстоя и периодически уносится водный раствор бензоата кобальта с толуольной фазой, Увеличение количества толуола или экстрагента, направляемых в смеситель-экстрактор, на процесс регенерации катализатора влияние не оказывает, но постепенно с увеличением времени работы концентрация водного раствора катализаторабензоата кобальта падает, а уменьшение концентрации бензоата кобальта в экстрагенте ниже 1,9 вес.% (в расчете на кобальт металлический) обуславливает необходимость выпарки значительного.количества воды из водного раствора бензоата кобальта перед возвращением его в процесс окисления толуола, так как вода в большом количестве ингибирует этот процесс.

Быпарка воды из водного раствора бензоата кобальта экономически нецелесообразна, так как на это затрачивается большое количество энергоресурсов.

Катализатор, регенерированный предлагаемым способом, испытывают в процессе окисления толуола до бензойной кислоты в промьнпленных условиях в режиме идеального смешения.

Составитель Н.Путова

Техред А.Бабинец Корректор C.ØeêwàÐ

Редактор Т.Парфенова

Заказ 168/7 Тираж 541 Подписка е

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал П1П1 "Патент", г.ужгород, ул. Проектная, 4

7 ll

В реактор подают около 42000 кг/ч толуола, 14500 кг/ч воздуха, 100 кг/ч регенерированного катализатора "

3,9Х-ного водного раствора бензоата кобальта. Температура в реакторе

165 С, давление 10 ата. Степень конверсии толуола 141, содержание бенз ойн ой кислоты в жидкой фазе на выходе из реактора 27,227. Содержание кислорода на выходе реакционного газа О, 1-0,3Ж

Таким образом, предлагаемый способ более прост по сравнению с из39500 8 вестным за счет возможности проведения регенерации в одну ступень.

Кроме того, исключается забивка трубопроводов и насосов при транспортировке регенерированного катализатора, в результате чего сокращаются потери дорогостоящего катализатора, а также сокращаются затраты на ремонт и обслуживание оборудования.

t0 За счет. сокращения единиц работающих насосов экономится электроэнергия.