Способ получения циклогексана

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоцналнстнческнхРеспубпнк(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЦИКЛОГЕКСАН 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,тоИзвестен способ гндрнровання бенэолав циклогексан, когда для стабилизациитемпературного режима гндрирование проводят на никельхромовом катализаторе всмеси с медно-магниевым как разбавителем 11.Применение инертного разбавнтеля снижает производительность процесса примерно на 50% (соотношение раэбавнтеля ккатализатору в реакторе 1:1).26Известен способ получения цнклогексана гидрированием бенэола в несколько стадий под общим постоянным давлением порядка 33-36 атм и температуре 350 С,о 2На стадии, когда подается. исходный бензол, для уменьшения тепловыделеннй подают газ с низким содержанием водорода( 50%) и рецнркулят (цнклогексан) дляснижения концентрации бензола (- до 20%)на входе в эту ступень,Прн практнчески полном использованииводорода после этой ступени гндрогенизатсодержит около 10-20% бенэола. Полноегидрированне бензола осуществляют в кснечной ступени процесса, когда подаютгаз с высоким содержанием водорода 2)Таким образом за счет протнвоточнойпо концентрациям бензола и водорода подачи сырья, а также за счет рецнркуляцняпродукта реакции достигается равномерноепревращение бензола в зонах реакции свысоким выходом циклогексана н максимальным использованием водорода,Недостатками этого способа являютсянизкая производительность процесса, вызванная необходимостью рециркуляцнн продукта реакции, сложное аппаратурное оформление, связанное с транспортировкой20 жидкого продукта, содержа щего частицы твердого катализатора, сложная регулировка температурного режима в зонереакции по ступеням, которая зависит отконцентрации водорода в гидрирующем га 5зе и количества рециркулирующего жидкогопродукта, а также изменения активностикатализатора в ходе процесса при действиикатолитических ядов.Цель изобретения - повьппение произво дительности процесса.Поставленная цель достигается тем,что при получении циклогексана двухсту-.пенчатым каталитическим гидрированиембенэола в паровой фазе при повышенной 15температуре и при возрастающем по ступеням давлении, на первой ступени оносоставляет 1-3 атм и на последующей.10-100 атм,Процесс проводят при 150-250 С.Осуществление процесса гидрированияпри низком давлении позволяет при незначительном снижении степени превращениябенэола по сравнению с процессом, проводимым при высоком давлении, достичь; 25равномерного распределения тепла по слоюкатализатора.Это позволяет значительно повыситьпроизводительность катализатора в начальной зоне реакции. Однако для получения 30высокой степени превращения в конечнойзоне реакции при низком давлении производительность катализатора недостаточна,Поэтому на последующих стадиях давлениедолжно возрастать и быть не ниже 100 атм. 35По предложенному способу полученияциклогексана на первую ступень подаютбензол и газ со ступеней высокого давления, Гидрирование на этой ступени осуществляют при давлении 1 3 атм на активном катализаторе (например, никельхромовом) при 150-250 оС. В этих условиях достигается частичное гидрированиебензола (30-50%) с равномерным выделением тепла. В последующие ступени подают жидкие продукты реакции после первойступени и гаэ с высоким содержанием водорода. Гидрирование на этой ступени осуществляют при давлении 10-100 атм,150-250 С также на активных гидрирующих катализаторах. На выходе из последней ступени получают циклогексан высокойчистоты не ниже 99,99%.Бензол, поступающий в первый реактор,смешивают с гидрирующим газом после 55второй стадии. Продукты гидрированияпосле первого реактора, содержащие до30-50% циклогексана, поступают в сепаратор, где отделяются жидкие продукты от гафэообраэных, Газообразные продукты выбрасываются, так как содержат практически одни инерты.Жидкие продукты направляются на вторую стадию.Смесь гидрогенизата после первой стадии, циркуляционный газ (50-70%) и свежий водород (75%) предварительно нагревают и направляют во второй реактор.Продукты реакции после второго реактора направляют в сепаратор, где происходит отделение газовой фазы от жидкой,Жидкие продукты (числый циклогексан)направляют на склад, а гаэ из сепараторас помощью компрессора циркулирует в.контуре второй стадии,Часть циркуляционного газа для предотвращения накопления инертов (озота)отдувают со второй стадии, дросселируюти направляют в качестве гидрирующегогазо на первую стадию.Преимущества предлагаемого способаполучения циклогексона на высокой чистоты (не ниже 99,99%) при полном использовании водорода состоят в том, что получают требуемую степень превращения бензола при равномерном тепловыделении послою катализатора, отсутствуют рециркуляция жидкого продукта, увеличиваетсяпроизводительность реакционной аппаратуры, возможно легко регулировать стадиипроцесса изменением количества газа (иликонцентрации водорода в газе), поступающего на стадию снижаются энергоэатраты на транспортировку газа на стадиюработающую при низком давлении.П р и м е р 1. Гидрирование бензолав циклогексан проводят в две ступени намоКельной установке на промышленномникельхромовом катализаторе,В первую ступень подают сходный бензол в количестве 31 г/час при 200 С иводородсодержащий газ со второй ступени,Мольное соотношение газа к бензолу составляет (5-8):1,При давлении 1 атм в этой ступенигидрируется 30% бензола при практически полном использовании водорода.Во вторую ступень поступают продукты гидрирования после первой ступени в количестве 21,7 г/ч бензола и 10 г/ч циклогексана и газ, содержащий не менее 75% водорода под давлением 10 атм, Получают гидрогенизот в количестве,33,4 г/ч, содержащий 99,99% циклогексана.П р и м е р 2, Гидрирование проводят в две ступени на модельной установке но промышленном никельхромовом ка талнза5 7407 торе (объем катализатора, как в 1 примере).В первую ступень подают исходный бензол в количестве 31 г/ч при 200 Се и водородсодержаший газ со второй ступе ни. Мольное соотношение газа к бензолу составляет (5-8):1. При давлении 3 атм в этой ступени гидрируется около 50% бензола при практичесКи полном использовании водорода. Во вторую ступень по 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 г/ч, который содержит 99,99% циклогексана. Ступень 2 Количество продуктов на выходе г/ч Ступень 1 Содержа ние бенРасход жидкого сырья, г/ч Расход жидкого сырья, г/ч Содержаниебензола на авление, атмПример ние, атм Бикло- гексан дод эола навходе, % Цикло- гексан Цакло- гексан ензол енэол выходе33,4 1 1 10 21,7 10 0,01 0 31 30 82 342 194 30 54 374 001 0 3 30 8,85 Полученный продукт и гаэ, содержащий 75% водорода, направляют во вторую ступень, в которой при давлении 100 атм получают гидрогенизат с 99,99% циклогексана,1Способ получения циклогексана двухступенчатым каталитическим гидрированием бензола в паровой фазе при повышенной температуре и давлении, о т л и ч а - ю ш и й 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 10- 100 атм,П р и м е р 3, Гидрирование проводят в две ступени на модельной установке О на никельхромовом катализаторе, на таком же количестве катализатора, что в приме 4 фКак следует из таблицы, по предлагаемому способу при гидрировании бенэолав ступенях с различным давлением оказывается возможным на одном и том жеколичестве катализатора с полным исполь 45зованием водорода получить циклогексанав 3,8 раза больше, чем по известномуспособу.П р и м е р 4. Гидрирование бензолапроводят в двух ступенях на никельхромовом катализаторе (объем каждой ступени25 см ) при 200 С и мольном соотношении гаэ: бензол=8:1.В первую ступень подают чистый бенэолв количестве 42 г/ч и гаэ из второй ступе 55ни, содержащий 50% водорода,При давлении в первой ступени 1,5 атмполучают гидрогенизат, содержащий 12,6%непрогеагировавшего бензола,37 6рах 1 и 2, при 200 С, мольном соотношеонии газа к бензолу, равном (5-8):1, по известному способу.В первую ступень подают 8,2 г/ч бензола и 34,2 г/ч 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 г содержит 99,99% циклогексана. В таблице представлены результатыгидрирования по предлагаемому (пример1) и по известному способам (пример 33 формула изобретения740737 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 юш и й с я тем, что процесс проводят пр. температуре 150-250 С,Источники информапии,принятые во внимание при экспертизеСоставитель Т, РаевскаяРедактор Т. Портная Техред Я. Бирчак Корректор И. МускаЗаказ 3290/2 Тираж 495 Подписное ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Филиал ППП "Патент, г, Ужгород, ул. Проектная, 4