Способ регенерации катализатора для жидкофазного окисления толуола Советский патент 1985 года по МПК B01J23/94 B01J31/40 

00

со сд

1J

Изобретение относится к способам егенерации катализатора для жидофазного окисления толуола в бенойную кислоту.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому способу является способ регенерации кобальтового катализатора для жидкофазного окисления толуола в бензойную кислоту, заключающийся в двухстадийной экстракции катализатора - бензоата кобальта водой из кубовой жидкости, полученной после отгонки бензойной кислоты в процессе ее очистки, с одновременным разбавлением ее толуолом до соотношения кубовая жидкость/тоуол как /2 Bec.4.j при 60-70 С, . с последующими выпаркой воды из экстракта, растворением оставшегося бензоата кобальта бензойной кислотой и возвращением полученного раствора бензоата кобальта в бензойной кислоте в про.цесс окисления толуола l .

Недостатком известного способа является его сложность, поскольку двухстадийная схема экстракции громоздка и неудобна для обслуживания. Кроме то.го, из-за недостаточной растворимости бензоата кобальта в бензойной кислоте регенерированный катализатор при подаче его в дальнейшем в процесс окисления толуола осаждается на стенках трубопроводов , что приводит к их забивке и поломке насосов. При этом теряется большое количество катализатора бензоата кобальта, которое приходится восполнять путем введения в процесс свежего катализатора в виде ацетата кобальта.

Цель изобретения - упрощение способа и улучшение эксплуатационных свойств регенерированного катализатора..- .-. 1

Указанная цель достигается тем, что согласно способу регенерации катализатора д/1я жидкофазного окисления толуола, заключающемуся в обработке кубовой жидкости при 80-90 С экстрагентом, в качестве экстрагента используют водный раствор бензоата кобальта с концентрацией 1,9-3,9 мас.% в пересчете на металлический кобальт, в присутствии толуола при весовом соотношении кубовая жидкость

395002

толуол:водный раствор бензоата кобальта, равном I : (3,9-4, l) : (5,5-10,о).

Предлагаемый способ отличается простотой при высокой степени извлечения катализатора из кубовой жидкости - до 99%.

Катализатор, регенерированньш предлагаемым способом, обладает улучшенными эксплуатап 1онными свойствами - не осаждается на стенках трубопроводов и насосов при подаче его в реакторы окисления толуола.

В смеситель-экстрактор подают кубовую жидкость, содержащую бен15 зоат кобальта, толуол и экстрагент водный раствор катализатора , содержащий бензоат кобальта.

Температура в смесителе-экстракторе составляет 80-90 С. Затем смесь 20 подают в отстойник, где происходит разделение водной и органической фаз. Катализатор почти весь концентрируется в водной фазе. Процентное содержание катализатора - бензоата 5 кобальта в водной фазе достигается при этом 3 вес.% (в Пересчете на кобальт металлический. Степень извлечения его из кубовой жидкости составляет 99%. Далее водный раствор катализатора - бензоата кобальта из отстойника направляют в процесс окисления толуола. А к этому же водному раствору катализатора добавляют свежую воду и направляют в смесительэкстрактор в качестве экстрагента. Органическую фазу из отстойника, представляющую собой кубовую жидкость, растворенную в толуоле, направляют в колонну на отгонку толуола от кубовой жидкости.

Оставшуюся после отгонки толуола кубовую жидкость направляют на сжигание, а толуол - обратно в смесительэкстрактор.

Пример. В смеситель-экс трактор подают 560 кг/ч кубовой жидкости, содержащей бензоата кобальта 0,72 вес,% (в пересчете на кобальт металлический); 2300 кг/ч толуола и 5600 кг/ч экстрагента - водного 0 раствора бензоата кобальта с концентрацией 1,9 вес.% (в пересчете на кобальт метагшический). Соотношение компонентов кубовая жидкость:толуол: водный раствор бензоата кобальта 5 составляет 1:4,1;10 вес.ч. Температура в смесителе-экстракторе 85 С. Затем смесь подают в отстойник, где происходит разделение водной и орга3нической фаз. Катализатор почти весь концентрируется в водной фазе Процентное содержание катализатора бензоата кобальта в водной фазе дос тигает при этом .2 вес,% (в пересчете на кобальт металлический). Степень извлечения его из кубовой жидкости 99%. Далее 200 кг/ч водного раствора катализатора - бензоата кобальта из отстойника направляют в процесс окисления толуола. А к 5400 кг/ч этого же водного раствора катализатора добавляют 200 кг/ч свежей воды и направляют в смеситель-экстрактор в качестве экстрагента. Органическую фазу, представляющую собой кубовую жидкость, растворенную в толуоле, из отстойника направляют в колонну на отгонку толуола от кубовой жидкости. Оставшуюся после отгонки толуола кубовую жидкость направляют на сжигание, а толуол - обратно в смеситель-экстрактор. Пример 2.В смеситель-экстрактор подают 500 кг/ч кубовой жидкости, содержащей бензоат кобаль та 0,8 вес.% н пересчете на кобаль металлический i 1950 кг/ч толуола и 2750 кг/ч экстрагента - водного раствора бензоата кобальта с концен 3,9 вес.% (в пересчете на кобальт металлический). Соотношение компонентов кубовая жидкость:толуол водный раствор бензоата кобальта составляет 1:3,9:5,5 вес.ч. Температура в смесителе-экстракторе 85 С Затем смесь подают в отстойник, где происходит разделение водной и органической фаз. Катализатор почти весь концентрируется в водной фазе Процентное содержание катализатора бензоата кобальта в водной фазе дос тигает при этом 4 вес.% (в пересчете на кобальт металлический). Степень извлечения его из кубовой жидкости 99%. Далее 100 кг/ч водного раствора катализатора -бензоата кобапьта из отстойника направляют в процесс оки ления толуола. А к 2650 кг/ч этого же водного растора катализатора добавляют 100 кг/ч свежей воды и,направляют всмеситель-экстрактор в качестве экстрагента. Органическую фазу, представляющую собой кубовую жидкость, раство04ренную в толуоле, из отстойника направляют в колонну на отгонку толуола от кубовой жидкости. Оставшуюся после отгонки толуола кубовую жидкость направляют на сжигание, а толуол - обратно в смеситель-экстрактор. .ПримерЗ.В смеситель-экстрактор подают 530 кг/ч кубовой жидкости, содержащей бензоат кобальта 0,76 вес.% (в пересчете на кобальт металлический), 2100 кг/ч толуола и 3700 кг/ч экстрагента - водного раствора бензоата кобальта с концентрацией 1,9 вес.% (в пересчете на кобальт металлический). Соотношение компонентов кубовая жидкость:толуол: водный раствор бензоата кобальта составляет 1:4:7 вес.ч. Температура в смесителе-экстракторе 80 С. Затем смесь подают в отстойник, где происходит разделение водной и органической фаз. Катализатор почти весь концентрируется в водной фазе. Процентное содержание катализатора бензоа- та кобальта в водной фазе достигает при этом 2 вес.% (в пересчете на кобальт металлический). Степень извлечения его из кубовой жидкости 99%. Далее 135 кг/ч водного раствора катализатора - бензоата кобальта из отстойника направляют в процесс окисления толуола. А к 3565 кг/ч этого же водного раствора катализатора добавляют 135 кг/ч свежей воды и направляют в смеситель-экстрактор в качестве экстрагента. Органическую фазу, представляющую собой кубовую жидкость, растворенную в толуоле, из отстойника направляют в колонну на отгонку толуола от кубовой жидкости. Оставшуюся после отгонки толуола кубовую жидкость направляют на ежи- ганне, а толуол - обратно в смеси- . тель-зкстрактор. Приме р4, В смеситель-экстрактор подают 530 кг/ч кубовой жидкости, содержащей бензоат кобальта 0,76 вес.% (в пересчете на кобальт металлический,2100 кг/ч толуола и 37% кг/ч экстрагента - водного раствора кобальта с концентрацией 3,9 вес.% и пересчете на кобальт металлический). Соотношение компоиеитов кубовая жидкость:толуол:водный раствор бензоата кобапьта составляет 1:4:7 вес.ч. Температура в смесителеэкстракторе . Затем смесь подаю в отстойник, где происходит разделение водной и органической фаз. Ка тализатор почти йесь концентрирует ся в водной фазе. Процентное содержание катализатора бензоата Kodaribта Б водной фазе достигается при этом 4 вес.% (в пересчете на кобаль металлический). Степень извлечения его из кубовой жидкости 99%. Далее 135 кг/ч водного раствора катализатора - бензоата кобальта из отстойника направляют в процесс окисления толуола.А к 3565 кг/ч этого же водного раствора катализатора добавляют 135 кг/ч свежей воды и направляют в смеситель-экстрактор в качестве экстрагента. Органическую фазу, представляюп(у собой кубовую жидкость, растворенную в толуоле, из отстойника направ ляют в Колонну на отгонку толуола от кубовой жидкости. Оставшуюся после отгонки толуола кубовую жидкость направляют на сжигание, а толуол - обратно в смеситель-экстрактор . II р и м е р 5 (для сравнения) . В смеситель-экстрактор подают .530 кг/ч.кубовой жидкости,содержащей бензоат кобальта 0,76 вес,% (в пересчете на кобальт металлический, 1800 кг/ч толуола и 2700 кг/ч экстрагента - водного раствора бензоата кобальта с концентрацией 1,9вес (в пересчете на кобальт металлический : Соотношение компонентов кубовая жвдкость:толуол:водный раствор бен.зоата кобальта составляет ,0 вес.ч. Температура в смесителе-экстракторе . Уменьшение количества толуола или экстрагента водного раствора бензоата кобальта, направляемых в смеситель-экстрактор, затрудняет процесс регенерации катализатора с одной стороны за счет увеличения вязкости органической фазы, с другой стороны за счет недостаточного контакта экстрагента с кубовой жидкостью, содержащей катализатор, в ре зультате чего в отстойнике разделение водной и органической фаз проис ходит не полностью, при этом происходит унос катализатора с толуольной фазой. Степень извлечения катализатора из кубовой жидкости водным раство0 .6 ром бензоата кобальта 98%. И в конечном уменьшается содержание бензоата кобальта во всем цикле. Уменьшается концентрация бензоата кобальта в водном растворе, что в дальнейшем-может привести к зату- ханию процесса окисления толуола до бензойной кислоты или дополнительному расходу дорогостоящего катализатора - ацетата кобальта. Пример 6,(для сравнения). В смеситель-экстрактор подают 530 кг/ч кубовой жидкости,содержащей бензоат кобальта 0,76 вес.% (в пересчете на кобальт металличес сийб; 2380 кг/ч толуола и 5560 кг/ч экстрагента - водного раствора бенэоата кобальта. Соотношение компонентов кубовая жидкость:толуол:водный раствор бензоаТа кобальта составляет 1:4,5:10,5. Температура в смесителе экстракторе 85 С. Затем смесь подают в отстойник, где должно происходить разделение водной и органической фаз. Практически разделение водной и толуольной фаз происходит не полностью, так как объем аппарата не позволяет вести процесс отстоя и периодически уносится водный раствор бензоата кобальта с толуольной фазой. Увеличение количества толуола 1-ши экстрагента, направляемых в смеситель-экстрактор, на процесс регенерации катализатора влияние не оказывает, но постепенно с увеличением времени работы концентрация водного раствора катализатора бензоата кобальта падает, а уменьшение концентрации бензоата кобальта в экстрагенте ниже 1,9Вес.% (в расчете на кобальт металлический) обуславливает необходимости выпарки значительного, количества воды иэ водного раствора бензоата кобальта перед возвращением его в процесс окисления толуола, так как вода в большом количестве ингибирует этот процесс. Выпарка воды из водного раствора бензоата кобальта экономически не целесообразна, так как на это затрачивается большое количество энергоресурсов. Катализатор, регенерированный предлагаемым способом, испытывают в процессе окисления толуола до бензойной кислоты в промышленных усло BJ яx в режиме идеального смешения.

711395008 ,

В реактор подают около 42000 кг/чвестным за счет возможности проветолуола/ 14500 кг/ч воздуха, 100 кг/чдения регенерации в одну ступень,

регенерированного катализатора -Кроме того, исключается забивка тру3,9%-ного водного раствора бензоатабопроводов и насосов при транспоркобальта. Температура в реакторе 5тировке регенерированного катализа165 С, давление 10 ата. Степень кон-тора, в результате чего сокращаются

версии толуола 14%, содержание бен-потери дорогостоящего катализатора,

зойной кислоты в жидкой фазе на выходе а также сокращаются затраты на реиз реактора 27,22%.Содержание кислоро-монт и обслуживание оборудования,

дана выходе реакционного газа 0,1-0,3%.fоЗа счет сокращения единиц работаюТаким образом, предлагаемый спо-щих насосов экономится электроэнерсоб более прост по сравнению с из-гия.

СПОСОБ РЕГЕНЕРАЦИИ КАТАЛИЗАТОРА Д)Щ ЛШДКОФАЗПОГО ОКИСЛЕНИЯ ТОЛУОЛА, включающий обработку кубовой жидкости экстрагентом в присутствии толуола, отличающийс я тем, что, с целью упрощения способа и улучшения эксплуатационных свойств регенерированного катализатора, в качестве зкстрагента используют водный раствор баензоата кобальта с концентрацией 1,9-3,9 мас.% в пересчете на металлический .кобальт, и обработку ведут при 80-90 С и массовом соотношении кубовая жидкость: толуол: водный раствор бензоата кобальта, равном 1: