Производство капролактама - Бадриан А.С.
Скачать (прямая ссылка):
Гидрирование фенола на никель-хромовом катализаторе [1] осуществляют в паровой фазе при давлении 1,5—2,5 МПа и температуре 130—150 °С. Оптимальная объемная скорость подачи жидкого фенола невелика — около 0,15—0,20 ч~!. Для поддержания фенола в парообразном состоянии в условиях повышенного давления, с учетом низкой упругости паров фенола, необходимо давать большой избыток водорода. МоЛьное соотношение газ:
: фенол составляет (60-ь 100) : 1. Избыток водорода способствует также полноте превращения фенола в циклогексанол.
В качестве сырья используют преимущественно фенол, полученный из бензола через гидроперекись изопропил бензола; применяют и фенол, полученный из толуола через бензойную кислоту окислительным декарбоксилированием последней. Фенол содержит минимальное количество примесей и не требует специальной очистки. Водород, поступающий на гидрирование, не должен содержать кислорода, серы, хлора и хлорорганических соединений.
Гидрирование фенола на никель-хромовом катализаторе протекает с селективностью по циклогексанолу 98—99% при практически 100%-ной степени конверсии. В качестве побочных продуктов наряду с циклогексаноном могут в небольших количествах образовываться циклогексан, вода, метан, циклогексен и др. В оптимальных условиях содержание побочных продуктов не превы-
9L
шает 2%, С повышением температуры их количество возрастает, а при 300°С преобладает деструктивное гидрирование фенола до метана.
Принципиальная схема установки гидрирования представлена на рис. 25. Фенол со склада по обогреваемому трубопроводу подается насосом под давлением около 2 МПа в сборник 4, откуда насосом 1 через паровой подогреватель 2 направляется с температурой 130—140 °С в испаритель 3. В испарителе с помощью греющего пара поддерживается та же температура. В испарителе через слой фенола барботирует водород, нагретый до 100—110 °С в теплообменниках 8 за счет тепла отходящих реакционных газов.
Рис. 25. Схема гидрирования фенола в циклогексаиол:
1, 16 — насосы; 2, 7 — подогреватели; 3 — испаритель; 4, 14 — сборники; 5 — перегреватель; 6 — контактный аппарат; 8— теплообменники; 9 — конденсатор; 10— компрессор; И, 13 — сепараторы; 12, 15 — холодильники.
Парогазовая смесь после испарителя проходит перегреватель ¦5, нагреваясь до 155 °С, и с такой температурой подается в контактный аппарат 6. Здесь на никель-хромовом катализаторе фенол гидрируется до циклогексанола. Выходящие из контактного аппарата реакционные газы направляются в теплообменики 8, последовательно соединенные между собой. В теплообменниках частично конденсируются продукты реакции, и конденсат поступает в сепаратор И.
Парогазовая смесь из теплообменников с температурой 70— 90 °С направляется в конденсатор 9, охлаждаемый водой, где происходит окончательная конденсация циклогексанола и его охлаждение до 30—50 °С. Газожидкостная смесь из конденсатора поступает в сепаратор 11, в котором разделяются жидкая ' и газовая фазы. Циклогексанол-сырец из сепаратора перетекает в сбор-
•92
ник 14, откуда насосом 16 перекачивается на склад и далее на ректификацию. Выделившиеся в сборнике газы через холодильник 15 выводятся в атмосферу.
Газовая фаза (содержащая до 80% Нг) из сепаратора 11 с помощью циркуляционного компрессора 10 возвращается в цикл. Во избежание накопления в циркуляционном газе инертных компонентов часть водорода отдувают из системы через холодильник 13. Расход водорода на реакцию и отдувку восполняют подачей свежего водорода.
Реактор гидрирования представляет собой вертикальный кожухотрубный аппарат, двухходовый по трубному пространству. В трех точках по высоте каждого хода реактора измеряется температура. Тепло реакции отводится конденсатом, кипящим в меж-трубном пространстве, причем температура может регулироваться изменением давления водяного пара.
При нормальной работе реактора в реакционной смеси содержится не более 0,5% фенола. При снижении степени конверсии катализатор восстанавливают, продувая его циркуляционным водородом. После потери активности отработанный катализатор заменяют свежим; срок службы катализатора около двух лет.
Содержание циклогексанола в циклогексаноле-сырце должно быть не менее 98%, фенола не более 0,5%, воды не более 0,7%, остальное— циклогексан и другие легколетучие примеси. Цикло-гексанол-сырец поступает на ректификацию для выделения чистого циклогексанола, который в дальнейшем подвергают дегидрированию в циклогексанон.
Технология гидрирования фенола
до циклогексанона на палладиевом катализаторе
Одностадийное парофазное гидрирование фенола до циклогексанона осуществляют на палладиевом катализаторе [18] при 120—140°С и небольшом избыточном давлении (до 0,3 МПа). Оптимальная нагрузка по жидкому фенолу выше, чем на никелевом катализаторе и составляет в час около 0,8—-1,2 кг фенола на 1 кг катализатора (или 0,4—0,6 кг/л катализатора). Относительно низкое давление позволяет работать при значительно меньшем избытке водорода (по сравнению с гидрированием на никеле); мольное отношение газ: фенол, достаточное для поддержания фенола в парообразном состоянии, составляет (104-15): 1.
