一种微反应器合成环己酮肟的系统和方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于化学反应工程领域，具体涉及一种微反应器合成环己酮肟的系统和方 法。
【背景技术】
[0002] 己内酰胺是一种重要的基本有机化学品，用于合成尼龙6纤维和尼龙6工程塑料， 广泛应用于纺织、汽车、电子等行业，在国民经济发展中占有重要地位。随着我国经济的快 速发展，对己内酰胺的需求量逐年上升。2013年，我国己内酰胺的表观消费量已达到150万 吨。己内酰胺在我国的开发利用前景十分广阔。环己酮肟是以环己烷为原料生产己内酰胺 的关键中间体。目前，世界上80%左右的己内酰胺是通过环己酮肟贝克曼重排得到的。因 此，环己酮肟的生产工艺对于整个己内酰胺产业至关重要。
[0003] 传统的环己酮肟生产均采用羟胺与环己酮合成的方法，中间步骤多，工艺复杂，使 用腐蚀和污染严重的原料，三废排放量大，对环境污染严重等。1987年，意大利的Enichem 公司提出了环己酮氨肟化反应，以环己酮、氨和过氧化氢为原料，在TS-I钛硅分子筛的催 化作用下，直接合成环己酮肟，并于1994年成功进行了 12kt/a的工业试验。2004年，由中 石化石油化工科学研究院与巴陵分公司合作进行的"单釜连续淤浆床合成环己酮肟成套新 技术"项目，通过中国石化技术鉴定，实现了该项技术在国内的工业化。环己酮氨肟化新工 艺大大简化了生产流程，降低了生产成本，而且反应条件温和，三废排放少，是一种环境友 好的新技术。但该反应装置还存在一些问题：首先，淤浆床反应釜体积较大，机械搅拌的效 果较差，容易导致反应物浓度分布不均匀，产生局部热点；其次，反应釜内物料滞存量大，一 旦发生过氧化氢的大量分解，会引发安全事故。
[0004] 随着科学技术的发展，微型化成为一个重要的趋势。相对于常规反应器，微化工技 术能够实现快速混合，强化传质传热性能，而且可以提高过程的安全性。因此，采用微反应 装置进行环己酮氨肟化反应，为解决现有工艺中的问题提供了一个有效的途径，有利于实 现环己酮肟的绿色、安全和高效生产。
【发明内容】
[0005] 为解决现有技术的不足，本发明提供了一种微反应器合成环己酮肟的系统和方 法，具体技术方案如下：
[0006] -种微反应器合成环己酮肟的系统，包括第一微混合器1、第二微混合器2、带有 换热夹套的反应管道3和背压阀4 ;所述第一微混合器1与第二微混合器2串联，第二微混 合器2的出口连接反应管道3,反应管道3的出口连接背压阀4。
[0007] 进一步地，所述第一微反应器1和第二微反应器2为相同型或不同型。
[0008] 进一步地，所述微混合器包括微筛孔混合器、T型微通道混合器、Y型微通道混合 器和十字型微通道混合器。
[0009] 进一步地，所述微筛孔混合器内微筛孔的个数为1~20个，微筛孔的孔径为 0. 05 ~ 5mm〇
[0010] 进一步地，所述微通道的水力学直径为〇· 1~6mm。
[0011] -种微反应器合成环己酮肟的方法，包括以下步骤：含有钛硅分子筛和氨的浆料 A与过氧化氢溶液B在第一微混合器1中混合，再通入第二微混合器2中与环己酮C混合， 引发氨肟化反应，反应混合物进一步在带有换热夹套的反应管道3中停留0. 5min~20min， 得到的反应产物E从背压阀4流出。
[0012] 进一步地，通过带有换热夹套的反应管道3控制反应温度为60~90°C，通过背压 阀4控制反应压力为0· 2~0· 5MPa。
[0013] 进一步地，所述浆料A中钛硅分子筛的浓度为0. 1~IOwt %，氨的浓度为1~ 15wt% ；
[0014] 进一步地，所述氨和环己酮C的摩尔比为（1. 5~3) :1。
[0015] 进一步地，所述过氧化氢溶液B中过氧化氢的浓度为1~IOwt %。
[0016] 进一步地，所述过氧化氢和环己酮C的摩尔比为（1~2) : 1。
[0017] 本发明具有以下优点：
[0018] (1)在微反应系统的强化作用下，反应速率大幅提升，提高了钛硅分子筛的催化效 率，在保证高转化率（>99% )和高选择性（>99% )的前提下，使反应时间缩短至0. 5min~ 20min 内；
[0019] (2)微反应系统内物料滞存量小，提高了氨肟化反应的可控性和安全性。
【附图说明】
[0020] 图1为本发明合成环己酮肟的流程图。
【具体实施方式】
[0021] 下面结合附图和具体实施例对本发明进行进一步说明，但并不因此而限制本发明 的内容。
[0022] 图1为本发明合成环己酮肟的流程图。图中各标号的具体含义如下：1_第一微混 合器，2-第二微混合器，3-带有换热夹套的反应管道，4-背压阀；A-含有钛硅分子筛和氨的 浆料，B-过氧化氢溶液，C-环己酮，D-换热介质，E-反应产物。
[0023] 下述实施例中，首先将原料A和B分别配制好，待反应装置达到设定的反应温度 后，输送原料A、B和C引发反应。通过背压阀4调节反应压力。反应体系稳定后在反应管 道3出口收集产物E，通过气相色谱分析样品中环己酮和环己酮肟的质量，并计算环己酮的 转化率和环己酮肟的选择性。
[0024]
[0025] 实施例1
[0026] 设备参数：第一微混合器1为微筛孔混合器，第二微混合器2为T型微通道混合 器。其中，微筛孔混合器内含有20个直径为0. 05mm的微筛孔，T型微通道的水力学直径为 0.1mm〇
[0027] 操作条件：原料A中钛硅分子筛的浓度为0. lwt%，氨的浓度为lwt%，氨和环己酮 的摩尔比为2. 5。原料B中过氧化氢的浓度为lwt%，过氧化氢与环己酮的摩尔比为1。反 应温度为90°C，反应压力为0. 2MPa，反应的停留时间为20min。
[0028] 反应结果：环己酮的转化率为98. 2%，环己酮肟的选择性为99. 8%。
[0029] 实施例2
[0030] 设备参数：第一微混合器1为微筛孔混合器，第二微混合器2为Y型微通道混合 器。其中，微筛孔混合器内含有1个直径为5mm的微筛孔，Y型微通道的水力学直径为6_。
[0031] 操作条件：原料A中钛硅分子筛的浓度为10wt%，氨的浓度为15wt%，氨和环己酮 的摩尔比为1. 5。