Способ получения циклогексана

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Соцналнстнческнх

Респубпнк ()740737 (6l ) Дополнительное к авт. свил-ву(22) Зая алеко 26, 12.7 7 (21) 255892 1/23-04 с присоединением заявки .% (23) Приоритет

Опубликовано 15.06.80. Бюллетень № 22

Дата опубликования описания 16.06.80

С 07 С 13/18

Гееударстаенный комитет до делам изобретений и открытий (53 } УД К547.592., 1(088,8) А, М. Проскурнин, Б. С. Смолянскнй, В. В. Ермакова, С. Е. Максимов, В. В. Худошин и Г. В. Маслаков (72) Авторы изобретения (7t) Заявитель (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ИИКЛОГЕКСА HA

Изобретение относится к способу получения циклогексана гндрированнем бензола.

Высокий тепловой эффект реакции гидрнрования бензола (50 ккад/моль), интенсивное развитие процесса в начальных слоях катализатора, ограничение температуры (до 250 С) нз-за протекания побочных реакций вызывает ряд технологических трудностей при прокзводстве циклогексана. то

Известен способ гндрнровання бенэола в циклогексан, когда для стабилизации температурного режима гндрирование проводят на никельхромовом катализаторе в смеси с медно-магниевым как раэбавителем (lj .

Применение инертного разбавнтеля снижает производительность процесса примерно на 50% (соотношение раэбавнтеля к катализатору в реакторе 1:1).

Известен способ получения цнклогексана гидрированием бенэола в несколько стадий под общим постоянным давлением порядка 33-36 атм и температуре 350 С. о

Hs стадии, когда подается. исходный бензол, для уменьшения тепловыделеннй подают газ с низким содержанием водорода (50%) и рецнркулят (цнклогексан) для снижения концентрации бензола (- до 20%) на входе в эту ступень.

Прн практически полном использовании водорода после этой ступени гндрогенизат содержит около 10-20% бенэола. Полное гидрированне бензола осушествляют в конечной ступени процесса, когда подают газ с высоким содержанием водорода 2 °

Таким образом за счет протнвоточной по концентрациям бензола и водорода подачи сырья, а также за счет рецнркуляцня продукта реакции достигается равномерное преврашение бензола в зонах реакции с высоким выходом циклогексана н максимальным использованием водорода, Недостатками этого способа являются низкая производительность процесса, вызванная необходимостью рециркуляцнн продукта реакции, сложное аппаратурное оформление, связанное с транспортировкой

20 жидкого продукта, содержа щего частицы твердого катализатора, сложная регулировка температурного режима в зоне реакции по ступеням, которая зависит от концентрации водорода в гидрируюшем га5 зе и количества рециркулируюшего жидкого продукта, в также изменения активности катализаторе в ходе процесса при действии катвлитических ядов.

Цель изобретения — повышение произво- 10 дительности процесса.

Поставленная цель достигается тем, что при получении циклогексана двухсту-. пенчатым каталитическим гидрироввнием бенэолв в паровой фазе при повышенной )5 температуре и при возрастающем по ступеням давлении. на первой ступени оно составляет 1-3 атм и на последующей .10-100 атм.

Процесс проводят при 150-250 С.

Осуществление процесса гидрироввния при низком давлении позволяет при незначительном снижении степени превращения бенэолв по сравнению с процессом, проводимым при высоком давлении, достичь; 25 равномерного распределения тепла по слою катализатора.

Это позволяет значительно повысить производительность катализатора в начальной зоне реакции. Однако для получения 30 высокой степени превращения в конечной зоне реакции при низком давлении производительность катализатора недостаточна.

Поэтому на последующих стадиях давление должно возрастать и быть не ниже 100 втм. 35

По предложенному способу получения циклогексана на первую ступень подают бензол и гвз со ступеней высокого давления. Гидрироввние нв этой ступени осуществляют при давлении 1 3 атм на ак- 4р тивном катализаторе (например, никельхромовом) при 150 250 С. В этих условиях достигается частичное гидрирование бензола (30-50%) с равномерным выделе нием тепла. В последующие ступени пода- 45 ют жидкие продукты реакции после первой ступени и гаэ с высоким содержанием водорода. Гидрирование на этой ступени осуществляют при давлении 10-100 втм, 150 250 С также на активных гидрирую- 50 о ших катализаторах. На выходе из последней ступени получают циклогексан высокой чистоты не ниже 99,99%.

Бензол, поступающий в первый реактор, смешивают с гидрируюшим газом после 55 второй стадии. Продукты гидрирования после первого реактора, содержащие до

30-50% циклогексвнв, поступают в сепаратор, где отделяются жидкие продукты от гаф эообраэных. Газообразные продукты выбрасываются, твк квк содержат практически одни инерты.Жидкие продукты направляются на вторую стадию.

Смесь гидрогенизвтв после первой стадии, циркуляционный гвз (50-70%) и свежий водород (75%) предварительно нагревают и направляют во второй реактор.

Продукты реакции после второго реактора направляют в сепаратор, где происхс дит отделение газовой фазы от жидкой.

Жидкие продукты (числый циклогексан) направляют на склад, а гвэ из сепаратора с помощью компрессора циркулирует в контуре второй стадии, Часть циркуляционного газа для предотвращения накопления инертов (азота) отдувают со второй стадии, дросселируют и направляют в качестве гидрируюшего газа на первую стадию.

Преимушества предлагаемого способа получения циклогексвна на высокой чистоты (не ниже 99,99%) при полном использовании водорода состоят в том, что получают требуемую степень превращения бензола при равномерном тепловыделении по слою катализатора, отсутствуют рециркуляция жидкого продукта, увеличивается производительность реакционной аппаратуры, возможно легко регулировать стадии процесса изменением количества газа (или концентрации водорода в газе), поступвюmего нв стадию снижаются энергоэатраты на транспортировку газа нв стадию работающую при низком давлении.

Пример 1. Гидрирование бензола в циклогексан проводят в две ступени нв моКельной установке на промышленном никельхромовом катализаторе.

В первую ступень подают сходный бензол в количестве 31 г/час при 200 С и водородсодержаший гвз со второй ступени.

Мольное соотношение газа к бенэолу составляет (5-8):l.

При давлении 1 атм в этой ступени гидрируется 30% бензолв при практически полном использовании водорода, Во вторую ступень поступают продукт и гидрирования после первой ступени в количестве 21,7 г/ч бензола и 10 г/ч циклогексвна и газ, содержащий не менее 75% водорода под давлением 10 атм. Получают гидрогенизвт в количестве 33,4 r/÷, содержащий 99,99% циклогексана.

Пример 2. Гидрирование проводят в две ступени на модельной установке нв промышленном никельхромовом ка талнэа5 7407 торе (объем катализатора, как в 1 примере).

B первую ступень подают исходный бензол в количестве 31 г/ч при 200 С е и водородсодержаший газ со второй ступе- 5 ни. Мольное соотношение газа к бензолу составляет (5-8):l. При давлении 3 атм в этой ступени гидрируется около 50% бензола при практичесКи полном использовании водорода. Во вторую ступень по- 10 ступают продукты гидрирования после первой ступени в количестве 15,5 г/ч бенэола и 16,6 г/ч циклогексана и газ,содержащий не менее 75% водорода под давлением 10 атм. Получают гидрогенизат в 15 количестве 33,4 r/÷, который содержит

99,99% циклогексана.

Ступень 2

Количество продуктов на выхо» де г/ч

Ступень 1

Содержа ние бенРасход жидкого сырья, г/ч

Расход жидкого сырья, г/ч

Содержание бензола на авление, атм

Пример ние, атм

Биклогексан доl1 эола на входе, %

Биклогексан

Биклогексан ензол енэол выходе

33,4

1 1

10 217 10 001 0

30

82 342 194 30 54 374 001 0

3 30

8,85

Полученный продукт и гаэ, содержащий

75% водороде, направляют во вторую ступень, в которой при давлении 100 атм получают гидрогенизат с 99,99% циклогекCQ HB, 1 ° Способ получения циклогексана двухступенчатым каталитическим гидрированием бензола в паровой фазе при повышенной температуре и давлении, о т л и ч а— ю ш и и с я тем, что, с целью повышения производительности процесса, гидрирование осуществляют при возрастающем по ступеням давлении, которое составляет 1-

3 атм на первой ступени и на второй 10100 атм.

Пример 3. Гидрирование проводят в две ступени на модельной установке Ж на никельхромовом катализаторе, на таком же количестве катализатора, что в примеф)

Как следует из таблицы, по предлагаемому способу при гидрировании бенэола в ступенях с различным давлением оказывается возможным на одном и том же количестве катализатора с полным исполь45 зованием водорода получить циклогексана в 3,8раза больше,,чем по известному способу.

Пример 4. Гидрирование бензола проводят в двух ступенях на никельхромовом катализаторе (объем каждой ступени

25 см ) при 200 С и мольном соотношении гаэ: бензол=8:1.

В первую ступень подают чистый бенэол в количестве 42 r/÷ и гаэ из второй ступе55 ни, содержащий 50% водорода.

При давлении в первой ступени 1,5атм получают гидрогенизат, содержащий 12,6% непрогеагировавшего бензола, 37 6 рах 1 и 2, при 200 С, мольном соотношео нии газа к бензолу, равном (5-8):1, по известному способу.

В первую ступень подают 8,2 г/ч бензола и 34,2 r/÷ циклогексана.

Концентрация бензола на входе в первую ступень составляет 19,4%. Для гидрирования используют газ с концентрацией водорода 50% под давлением 30 атм.

Во вторую ступень подают газ с концентрацией водорода не ниже 75% под давлением 30 атм и продукты гидрирования после первой ступени в количестве 5,4 г бензола и 37,4 г циклогексана. Концентрация бенэола на входе в эту ступень составляет 12,6%, Полученный гидрогенизат в количестве

8,85 r содержит 99,99% циклогексана.

В таблице представлены результаты гидрирования по предлагаемому (пример

1) и по известному способам (пример 3

Формула изобретения

740737 8

1. Авторское свидетельство СССР и Ж 319206, кл. С 07 С 13/18.

2. Способ по и. 1, о т л и ч а юе и и с я тем, что процесс проводят пр . температуре 150-250 С.

Источники информапиы, принятые во внимание при экспертизе

2. Патент США М 2318965, кл. 260-667, опублик 1968 (прототип), Составитель Т. Раевская

Редактор Т. Портная Техред Я. Бирчак Корректор И. Муска

Заказ 3290/2 Тираж 495 Подпис ное

UHHHIlH Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4