ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Промышленное осуществление процесса доокисления азотч ной кислотой продуктов воздушного окисления циклогексана из "Производство циклогексанона и адипиновой кислоты окислением циклогексана" Ниже изложена технология непрерывного производства адипиновой кислоты, разработанная в ГИАП. Описание процесса абсорбции окислов азота здесь не приводится, так как этот процесс подробно освещен в литературе, посвященной производству азотной кислоты . [c.222] В отделении доокис-тения имеется два установленных последовательно реактора, два сепаратора, подогреватели реакционной смеси и воздуха и колонна отдувки растворенных в реакционной смеси нитрозных газов. [c.222] Как видно из схемы (рис. 92), органическое сырье поступает в сборник 1, снабженный циркуляционным контуром. При доокислении органического сырья, уже содержащего дикарбоновые кислоты (например, при переработке сырой смеси продуктов воздушного окисления циклогексана), циркуляция предотвращает их осаждение. Из сборника 1 органическое сырье поступает в реактор первой ступени 4, представляющий собой вертикальный кожухотрубный аппарат, по конструкции аналогичный трубчатому реактору первой ступени опытной установки (см. рис. 80 на стр. 191). Тепло реакции отводится охлаждающей водой, поступающей в межтрубное пространство реактора предусмотрена также возможность подачи в межтрубное пространство реактора пара для разогрева аппарата при его пуске. [c.222] Азотная кислота поступает в реактор 4 из сборника 3. Во время пуска, когда реакторы доокисления заполняют азотной кислотой, для предотвращения попадания ее через сопла в камеру, куда подается органическое сырье, в реактор первой ступени из сборника 2 нагнетают паровой конденсат. При увеличении подачи органического сырья количество подаваемого в реактор конденсата постепенно уменьшают до полного прекращения подачи. [c.222] В подогревателе 7 реакционный раствор нагревается глухим паром до температуры второй стадии процесса. [c.223] В конструктивном отношении реактор второй ступени выполнен так же, как и трубчатый реактор второй ступени опытной установки. [c.223] Для поддержания заданной температуры в межтрубное пространство реактора второй ступени также могут быть поданы либо пар, либо вода. Реакционный раствор из реактора второй ступени поступает в сепаратор 9 для отделения газа от жидкости, после чего направляется в колонну отдувки 10. В отдувочной колонне 10 реакционный раствор освобождается от растворенных в нем нитрозных газов путем продувки воздухом, подогретым в теплообменнике 8. [c.223] Из отдувочной колонны 10 реакционный раствор, содержащий в основном адипиновую, глутаровую, янтарную и щавелевую кислоты, растворенные в азотной кислоте, направляется в отделение выделения адипиновой кислоты. [c.223] Газы из сепараторов 5 и Р и из отдувочной колонны 10 поступают в сборный коллектор. На выходе из отделения доокисления они проходят через сепаратор-ловушку 11 для улавливания капель реакционного раствора, увлеченных газом и воздухом, и далее поступают на абсорбцию окислов азота. Азотную кислоту, регенерированную из окислов азота и из маточных растворов после выделения адипиновой кислоты, возвращают на доокисление. [c.224] Управление процессом доокисления ведут с центрального пульта управления, куда вынесены показания всех приборов отделения. [c.224] Для проведения непрерывного процесса доокисления в крупных промышленных установках необходимо обратить внимание на некоторые особенности его осуществления. [c.225] Циклогексанол, цик.чогексанон и другие продукты воздушного окисления циклогексана ограниченно растворимы в азотной кислоте. Стабильная же работа реактора первой ступени возможна только при условии хорошего смешения реагентов, так как протекание реакций на границе раздела углеводородного и водного слоя может привести к значительным местным перегревам. [c.226] Для расчета времени, в течение которого должна быть достигнута однородность реакционной смеси, воспользуемся данными по кинетике окисления циклогексанола азотной кислотой . Пользуясь приведенными в этой работе величинами константы скорости реакции окисления циклогексанола при 14° С (2,5 10 сек ) и энергии активации (15 850 кал моль), находим, что при 65° С константа скорости реакции окисления имеет значение 166 10 сек (при условии, что влияние температуры на скорость окисления циклогексанола одинаково в интервале 14—65° С). Отсюда время, за которое циклогексанол практически нацело прореагирует с азотной кислотой до промежуточных соединений, образующихся в этой реакции, составляет около 20 сек. [c.226] Таким образом, время, в течение которого должна быть достигнута полная однородность реакционной смеси, не должно превышать 20 сек. [c.226] Реактор первой ступени является реактором смешения. При определенных условиях режим его работы может приближаться к режиму реакторов идеального смешения, при котором температура и концентрации реагирующих веществ одинаковы в любой точке реакционного пространства. На практике, однако, в зависимости от скорости циркуляции реакционного раствора наблюдаются градиенты температуры от 5 до 10° С. При этом горячая зона реактора расположена вблизи места ввода органического сырья в реакционные трубки, и ее положение зависит также от скорости циркуляции. Это следует учитывать при выборе способа отвода тепла, выделяющегося в реакторе первой ступени. Кроме градиента температуры и положения горячей зоны, при выборе способа отвода тепла необходимо также учитывать, что в циркулирующем реакционном растворе содержится значительное количество адипиновой кислоты (12—15 вес. %), которая при переохлаждении может кристаллизоваться на внутренних стенках реакционных трубок. Поэтому охлаждающую воду лучше вводить в межтрубное пространство реактора снизу, прямотоком по отношению к циркулирующему потоку. Такой способ, помимо уменьшения градиента температуры по высоте реактора, позволяет избежать кристаллизации адипиновой кислоты на поверхности реакционных трубок. При противоточном же охлаждении может происходить кристаллизация. [c.227] При доокислении азотной кислотой продуктов воздушного окисления циклогексана образуется до 1 реакционных газов на 1 кг органического сырья. При этом основное количество газов выделяется в реакторе первой ступени и должно быть отделено от жидкости в сепараторе после первого реактора. [c.227] Выделение газа сопровождается образованием иены, унос которой с реакционными газами вызывает забивку трубопроводов адипиновой кислотой. Поэтому в сепараторе, установленном после реактора первой ступени, кроме обычного разделения жидкости и газа, должно происходить также разрушение иены, которая, как показали исследования на опытной установке, может быть довольно устойчивой. [c.227] Реактор второй ступени служит для завершения реакции доокисления, которая в первом реакторе, в зависимости от состава органического сырья и температуры, проходит обычно на 85—95%. Реакционная смесь, поступающая из первого реактора, содержит адипиновую кислоту, небольшие количества побочных продуктов (в основном глутаровую и янтарную кислоты), а также часть промежуточных соединений, не успевших прореагировать в первом реакторе. Циклогексанол и циклогексанон в первом реакторе превращаются полностью и в реакционном растворе отсутствуют. Завершение реакции необходимо не только для достижения максимально возможного выхода адипиновой кислоты, но, главным образом, для обеспечения ее чистоты. Присутствие же непрореагировавших промежуточных растворах затрудняет дальнейшую выделенной из таких растворов, работает по принципу вытеснения. В отличие от реактора первой ступени, в нем отсутствуют камера для смешения реагентов и циркуляционный контур. Конструкция сепаратора после реактора второй ступени такая же, как и сепаратора после реактора первой ступени. [c.228] При монтаже и эксплуатации оборудования необходимо учитывать, что из реакционных растворов, полученных при доокислении азотной кислотой продуктов воздушного окисления циклогексана, могут кристаллизоваться дикарбоновые кислоты. Поэтому следует избегать прокладки длинных трубопроводов для транспортировки этих растворов. В коммуникациях должны быть исключены застойные зоны и но возможности уменьшено число колен на трубопроводах. Особое внимание следует уделять обогреву и изоляции коммуникаций и импульсных линий контрольно-измерительных приборов. В наиболее вероятных местах забивок должны быть сделаны штуцеры для пропарки острым паром, а соединение отдельных частей трубопроводов необходимо делать на фланцах (для облегчения очистки при забивках). [c.229] Вернуться к основной статье