國內(nèi)外生產(chǎn)環(huán)己酮的主要方法是環(huán)己烷氧化法,其生產(chǎn)流程為:苯通過加氫成環(huán)己烷,環(huán)己烷再通過空氣氧化分解,環(huán)己烷氧化生成環(huán)己酮。生產(chǎn)過程主要包括氧化,熱回收,分解, 廢堿液分離,環(huán)己烷蒸餾,皂化與萃取,精制,脫氫,以及回收等工序。其中氧化單元所產(chǎn)生的氧化液在催化劑分解釜用強(qiáng)堿水溶液(3~5%NaOH)進(jìn)行處理,生成以水、氫氧化鈉、有機(jī)酸鈉鹽、有機(jī)低聚物為主要組分的皂化廢堿液。這些廢堿液如果隨環(huán)己烷物料被帶至后續(xù)的烷蒸餾塔中,會(huì)導(dǎo)致烷蒸餾塔的再沸器結(jié)垢,從而導(dǎo)致物料消耗增加,并使且烷蒸餾塔的開車周期大幅度縮短。
目前廣泛采用重力沉降技術(shù)初步處理環(huán)己烷氧化液廢堿,聚結(jié)技術(shù)精細(xì)處理環(huán)己烷氧化液。重力沉降技術(shù)所需時(shí)間長、設(shè)備投資大且分離效率低,無法有效地將有機(jī)相和廢堿液分開。
沉降分離時(shí),物料在皂化分離器中停留時(shí)間不得小于12min,物料在水洗分離時(shí)間不小于18min。從實(shí)際運(yùn)行看來,沉降分離效果一直不好。沉降分離所需的停留時(shí)間較長,當(dāng)物料流量突然增加時(shí),沉降分離精度低。
部分企業(yè)結(jié)合使用重力沉降罐、旋流分離器和聚結(jié)分離器對(duì)環(huán)己烷氧化液廢堿進(jìn)行三步分離,能有效地解決現(xiàn)有技術(shù)中環(huán)己烷氧化液裝置廢堿液分離不徹底的問題,克服現(xiàn)有的重力沉降效果不理想以及聚結(jié)分離法沖洗頻繁等缺點(diǎn),大幅度地延長烷蒸餾塔的有效生產(chǎn)時(shí)間,從而顯著降低了生產(chǎn)成本。該工藝的缺點(diǎn)是設(shè)備占地面積大,操作費(fèi)用高,聚結(jié)分離器濾芯要定期更換等。上海安賜開發(fā)的高效相分離器梯級(jí)分離堿液工藝有效避免了以上問題。
高效相分離器梯級(jí)分離廢堿液的工藝流程。首先環(huán)己烷氧化液與廢堿液的混合物料在操作壓力下進(jìn)入一級(jí)高效相分離器,物料在進(jìn)口件及整流器的作用下,以層流狀態(tài)在設(shè)備筒體中流動(dòng)。經(jīng)過分離組件分離后,廢堿液去除率大于90%。
一級(jí)相分離器分離后的主要相物料(油相)進(jìn)入二級(jí)相分離器。二級(jí)相分離器內(nèi)部的填料組件捕捉分散相(廢堿液)小液滴,小液滴在纖維上凝聚成大液滴,此后離開纖維填料,大液滴在特殊板組段快速分離,進(jìn)而形成穩(wěn)定的液液兩相界面,廢堿液從殼體底部排出,主要相(油相)在殼體頂部排出。二級(jí)相分離器處理后的主要相(油相)出口夾帶的廢堿液含量<2000ppm。
二級(jí)相分離器分離后的物料進(jìn)入三級(jí)相分離器,此時(shí)環(huán)己烷氧化液內(nèi)含有微量Na+。經(jīng)過分離填料高精度聚結(jié)分離,最終保證主要相(油相)出口堿液含量<100ppm((Na+<5ppm)。
在皂化堿洗分離單元中,增加堿洗工序的注水量,有利于鈉鹽的溶解,可降低環(huán)己烷氧化液有機(jī)相內(nèi)Na+的挾帶量。但如果只是簡單的在催化劑分解釜內(nèi)增加水量已達(dá)到烷塔進(jìn)口Na+含量小于5ppm,一方面增加工藝水的消耗,另一方面增加蒸發(fā)提濃段的蒸汽消耗,導(dǎo)致運(yùn)行成本增加[4]。為此本工藝設(shè)計(jì)兩段逆流水洗工藝,合理設(shè)置每段的工藝水注水流量,增加高效相分離器進(jìn)口物料的水量,從而促進(jìn)Na+與環(huán)己烷等有機(jī)相的分離。將一級(jí)、二級(jí)和三級(jí)高效相分離器的出水返回作為催化劑分解釜的注水,實(shí)現(xiàn)洗滌水內(nèi)部循環(huán)。在不增加工藝水消耗的條件下,最終保證烷塔進(jìn)口Na+含量小于5ppm,延長烷塔運(yùn)行周期。
技術(shù)特點(diǎn)
1.分離精度高,操作彈性大,流體壓力損失?。?/span>
2.耐少量細(xì)小固體顆粒;
3.分離時(shí)間短,設(shè)備占地面積??;
4.設(shè)備結(jié)構(gòu)合理、易清洗、免維護(hù)、壽命長。
應(yīng)用案例:
序號(hào) |
指標(biāo)參數(shù) |
一級(jí)相分離 |
二級(jí)相分離 |
三級(jí)相分離 |
1 |
相分離器流量,m3/h |
590 |
550 |
520 |
2 |
操作溫度,℃ |
96±5 |
96±5 |
96±5 |
3 |
物料內(nèi)廢堿液含量,wt |
12.65% |
<1% |
<2000ppm |
4 |
操作方式 |
免維護(hù),連續(xù)運(yùn)行 |
免維護(hù),連續(xù)運(yùn)行 |
免維護(hù),連續(xù)運(yùn)行 |
5 |
分離時(shí)間 |
<15min |
<20min |
<25min |
5 |
壓力損失,kpa |
~5 |
~5 |
~5 |
6 |
油相出口廢堿液含量 |
<1% |
<2000ppm |
<100ppm (Na+<5ppm) |