本发明涉及一种制备环己醇和环己酮的方法，特别涉及一种基于多层双环流导流筒鼓泡反应器利用含氧气体氧化环己烷制备环己醇和环己酮的方法，属于ka油制备技术领域。
背景技术：
环己烷氧化制备环己醇和环己酮，通常是用含分子氧的气体氧化环己烷，首先生成含环己基过氧化氢、环己醇和环己酮等物质的环己烷氧化液，然后处理环己烷氧化液，使其中的环己基过氧化氢分解生成环己醇和环己酮，将未反应的环己烷蒸出循环使用，反应产物经多次精馏得到环己醇和环己酮。
环己烷氧化反应器一般为鼓泡塔，可在塔中加导流筒等内构件来改善传质，也可加装搅拌。在鼓泡塔中，一般不需要对液相进行剧烈搅拌，气相可高度分散在液相中，有较大的持液量和相界接触表面，传质和传热效率较高，适用于缓慢化学反应和强放热情况，反应器结构简单、操作稳定、投资和维修费用低。带搅拌的鼓泡反应器能加速气液两相之间的传质和传热，更易于操控。
因为含氧气体氧化环己烷生成的中间产物环己基过氧化氢、环己醇和环己酮都比环己烷更容易氧化，而这些中间产物又是所需要的目的产物，用单一的搅拌鼓泡反应器反应时，液相返混严重，而改用多釜串联之后，液相的流动接近平推流，与全混方式相比可以减少中间产物被进一步氧化，从而提高目的产物的收率。串联反应器的个数越多，液相混合物的流动就越接近平推流，反应产物的收率也越高。但考虑实际操作和成本，一般选择的串联反应器的个数为3～8个，更多的选择5～6个。但是，串联的反应器数量较多时设备数量庞大因而初期投资高，串联的反应器数量较少时实际效果与平推流反应器差距较大，使得最终的目的产物的选择性仍然偏低。
zl200510130561.4公开了一种用于环己烷氧化制环己酮的超重力反应器——旋转填充床，可以强化环己烷的氧化过程。超重力反应器能大幅提高传质和传热速度，但对于环己烷氧化制环己酮这样化学反应为控制步骤的慢反应过程，提高传质速率对反应结果的影响有限。
zl200710098839.3公开了一种用于环己烷氧化制环己酮的微通道或微管反应器，与鼓泡反应器相比，微通道或微管反应器比较复杂，初期投入较大，尚未有工业化生产的范例。
cn1834078a公开了一种环己烷液相氧化工艺——液相环己烷以平推流的方式通过鼓泡反应器，可以提高环己烷氧化的收率。然而，除非液相环己烷在反应器中的停留时间很短，使环己烷向上流动的速度接近气泡上升的速度，否则上升的气泡会造成液体的扰动，鼓泡塔内液体的流动形式会远离平推流，而更接近于全混流。在现有的工业装置上，环己烷氧化时液态物料的总停留时间一般为20～80分钟，折算到每级反应器内也有4～16分钟，而反应器内气泡从塔釜上升至塔顶只需几秒。因此，在直径较大的鼓泡塔内使液体呈平推流状态是难以实现的。
cn1172098公开了一种一釜多室水平流氧化反应器，在反应器内设置挡板，将物料分隔成多个区域，达到在一级反应器内实现多釜串联的效果。但该专利未提及反应器的形状，也未提及相应的结构尺寸。
zl200410000231.9公开了一种环己烷氧化反应器，壳体为立式直筒型结构，气体分布器将直筒段分隔为多个区域，直筒反应区内设置有空隙率和比表面积大的内部构件填料层，当反应进行时，液态物料以平推流方式通过反应区，含氧气体通过鼓泡方式与液相环己烷均匀混合，与液相环己烷并流通过反应区。但这种反应器分为多段进气，当采用空气氧化时，因气体中含有大量的氮气，会使直筒段上部物料的气含率大幅上升，从而使反应器内的流动状态恶化；位于反应器直筒段上部的气体分布器出来的气体经过较短的时间就会从液相中逸出，尾气中的氧含量可能会因停留时间太短而超出安全极限。
cn103055792a公开了一种用于环己烷液相氧化的振荡管式反应器及其使用方法，反应段由若干个腔室串联而成，一根管式反应器相当于若干个全混釜反应器的串联，使得整个反应流体的流动方式更接近平推流，氧化中间产物ka油的选择性更高。然而，该反应器也采用多段进气，当采用空气氧化时，因气体中含有大量氮气，会使直筒段上部物料的气含率大幅上升，从而使反应器内的流动状态恶化；位于反应器直筒段上部的气体分布器出来的气体经过较短时间就会从液相中逸出，尾气中氧含量可能会因停留时间太短而超出安全极限。
为提高目的产物选择性，氧化过程一般采用多釜串联，环己烷依次流经各反应器，环己烷氧化液中的环己醇和环己酮维持在一个较低的浓度内，目前，国内由环己烷氧化生产环己酮的第一步——用空气氧化环己烷制备环己烷氧化液的工业装置由多个搅拌鼓泡反应器或气升式环流反应器串联组成，如中国专利zl200610031689.x、zl200610031809.6、zl201120157789.3和cn103804161a所述。环己烷的转化率一般控制在3％～4％之间，环己基过氧化氢含量约3％左右，目的产物的选择性约为92％。生产经验表明，环己烷转化率增加1％，目的产物选择性就会下降约4％，因此提高环己烷转化率会使选择性较快下降。
含环己基过氧化氢约3％左右的环己烷氧化液在分解工序进行处理，环己基过氧化氢分解为环己醇和环己酮以及少量副产物，目前应用较广泛的是用碱性水溶液处理环己烷氧化液，在分解环己基过氧化氢的同时，氧化液中的酸被中和，酯被皂化，因此分解产物在沉降分离出碱水相后不含酸性物质，不会对后续设备造成腐蚀，如中国专利01114586.2所述。
分解液中环己醇与环己酮之和约为4％，另有少量其它氧化产物，含量超过95％的环己烷需在环己烷蒸馏工序中蒸出，蒸出的环己烷是目的产物的约24倍，目前工业生产中多采用三效蒸馏，蒸馏环己烷所消耗的中压蒸汽仍然较高。提高环己烷氧化转化率可减少环己烷的蒸发量，但提高环己烷氧化转化率会导致目的产物选择性的下降，造成物耗的增加，降低环己烷氧化转化率可以提高目的产物的选择性，但产物中环己烷的比例更高，需要蒸出的环己烷更多。例如，分解液中环己醇和环己酮的总量约2％时，需要蒸出约49倍的环己烷，选择性提高减少的物耗难以弥补蒸馏环己烷增加的能耗。
技术实现要素：
针对现有的制备环己酮和环己醇工艺存在的不足之处，本发明的目的是在于提供一种高选择性、高效、低能耗的利用含氧气体氧化环己烷制备环己醇和环己酮的方法。
为了实现上述技术目的，本发明提供了一种基于多层双环流导流筒鼓泡反应器制备环己醇和环己酮的方法，该方法包括以下步骤：
1)在多层双环流导流筒鼓泡反应器中，通过含氧气体氧化环己烷，得到含环己基过氧化氢的氧化液；其中，环己烷氧化的转化率控制在0.5％～1.5％的范围内；
2)所述含环己基过氧化氢的氧化液通过强碱溶液萃取分离，得到含环己基过氧化氢的碱性水相和含环己烷的有机相；
3)在所述含环己基过氧化氢的碱性水相中加入高沸点有机溶剂后，进行环己基过氧化氢的分解反应，得到含环己醇和环己酮的混合液；
所述的高沸点有机溶剂为沸点在200～400℃，且不与环己醇和/或环己酮形成共沸物的非水溶性有机溶剂；
4)所述含环己醇和环己酮的混合液通过沉降分离，得到含环己醇、环己酮和高沸点有机溶剂的有机相和废碱溶液；
5)所述含环己醇、环己酮和高沸点有机溶剂的有机相通过精馏分离，得到环己醇和环己酮混合产物与高沸点有机溶剂。
优选的方案，所述多层双环流导流筒鼓泡反应器主体包括反应器壳体和多层双环流导流筒。所述多层双环流导流筒包括由内至外同轴套设的若干层双环流导流筒。所述的双环流导流筒包括导流筒主体、内环流挡板和外环流挡板；所述内环流挡板固定设置在导流筒主体内壁，所述外环流挡板固定设置在导流筒主体外壁；所述的内环流挡板下部呈圆筒状结构，上部呈空芯圆锥状结构；所述的外环流挡板下部为圆筒状结构，上部为空芯倒圆锥状结构。所述多层双环流导流筒的最内层双环流导流筒至最外层双环流导流筒的高度呈梯度降低，且内径呈梯度增大。所述多层双环流导流筒固定设置在反应器壳体内的底部，且各层双环流导流筒底部均与反应器壳体内的底部之间设有过水缝隙。所述多层双环流导流筒的最内层双环流导流筒内区域的底部设有进液口。所述反应器壳体侧壁设有出液口，所述反应器壳体顶部设有出气口。所述反应器壳体侧壁设有内环流挡板。所述多层双环流导流筒的最内层双环流导流筒内区域的底部、各层双环流导流筒之间区域的底部以及最外层双环流导流筒与反应器壳体之间区域的底部，均设有气体分布器，各气体分布器均与进气口连接。
较优选的方案，多层双环流导流筒包括2～9层同轴套设的双环流导流筒。
较优选的方案，所述多层双环流导流筒的相邻两层双环流导流筒之间的高度差为0.01～1米，相邻两层双环流导流筒之间的间距为0.1～1米。
较优选的方案，所述过水缝隙的高度为0.001～0.01米。
较优选的方案，所述内环流挡板的顶部比导流筒主体顶部低0.01～1米，内环流挡板底部比导流筒主体的底部高0.01～1米；所述内环流挡板的圆筒状结构直径比对应的导流筒主体直径小0.01～0.4米；所述内环流挡板的空芯圆锥状结构最小处直径比对应的导流筒主体直径小0.04～0.8米。
较优选的方案，所述外环流挡板顶部比导流筒主体顶部低0.02～1米，外环流挡板底部比导流筒主体底部高0.02～1米；所述外环流挡板的圆筒状结构直径比导流筒主体直径大0.01～0.4米；所述外环流挡板的空芯倒圆锥状结构最大处的直径比导流筒主体直径大0.04～0.8米。
较优选的方案，所述反应器壳体侧壁的内环流挡板下部呈圆筒状结构，上部呈空芯圆锥状结构；所述内环流挡板的顶部比反应器壳体侧壁顶部低0.01～1米，内环流挡板底部比反应器壳体的侧壁底部高0.01～1米；所述内环流挡板的圆筒状结构直径比反应器壳体直径小0.01～0.4米；所述内环流挡板的空芯圆锥状结构最小处直径比对应的反应器壳体直径小0.04～0.8米。
较优选的方案，将环己烷从进液口通入多层双环流导流筒鼓泡反应器内，环己烷从最内层双环流导流筒内向最外层双环流导流筒流动；一部分环己烷从各层双环流导流筒底部与反应器壳体内底部之间的过水缝隙由内至外逐层外流，另一部分环己烷从各层双环流导流筒顶部由内至外逐层溢流；在相邻的两层双环流导流筒之间，部分环己烷进入内层双环流导流筒的导流筒主体与其相应的外环流挡板之间的外环流区域，部分环己烷进入外层双环流导流筒的导流筒主体与其相应的内环流挡板之间的内环流区域，外环流区域和内环流区域的环己烷向下流动，而内层双环流导流筒与外层双环流导流筒之间中心区域的环己烷向上流动，环己烷在相邻的两层双环流导流筒之间形成全混流；在向多层双环流导流筒鼓泡反应器内通入环己烷的同时，将含氧气体从进气口通入多层双环流导流筒鼓泡反应器内，经过各气体分布器分散后，与环己烷充分接触发生氧化反应，反应得到的含环己基过氧化氢的氧化液从出液口引出多层双环流导流筒鼓泡反应器，反应后的尾气从出气口引出多层双环流导流筒鼓泡反应器。
进一步优选的方案，环己烷从进液口通入多层双环流导流筒鼓泡反应器之前预热至120～200℃，多层双环流导流筒鼓泡反应器内的反应温度保持在120～200℃、压力为0.4～2.0mpa(优选0.4～1.6mpa)。
进一步优选的方案，所述含氧气体的氧气体积百分比浓度为5％～70％，且由最内层双环流导流筒至最外层双环流导流筒之间的各区域中通入的含氧气体中氧气体积百分比浓度依次增大。
优选的方案，步骤2)中，萃取分离通过萃取塔实现；所述萃取塔内的中部填充有填料层，所述强碱溶液从填料层上部进入萃取塔，所述含环己基过氧化氢的氧化液从填料层下部进入萃取塔；所述强碱溶液和所述含环己基过氧化氢的氧化液在填料层中逆流接触，所述含环己基过氧化氢的氧化液中的环己基过氧化氢被萃取进入强碱溶液中，形成含环己基过氧化氢的碱性水相，从萃取塔底部分离，萃余液即含环己烷有机相从萃取塔顶部分离。
较优选的方案，所述强碱溶液进入萃取塔内时的温度为20～80℃，所述含环己基过氧化氢的氧化液进入萃取塔内时的温度为20～80℃；所述强碱溶液与所述含环己基过氧化氢的氧化液的质量比为1:10～10:1；所述萃取塔的操作压力为绝压0.1～1.0mpa。
较优选的方案，强碱溶液为浓度为0.5～5mol/l的氢氧化钠和/或氢氧化钾溶液。
较优选的方案，含环己烷的有机相调节温度至120～200℃，返回1)的氧化步骤。
优选的方案，步骤3)中，分解反应是通过分解釜实现，所述分解釜包括一级搅拌反应釜或者包括两级以上串联搅拌反应釜；所述含环己基过氧化氢的碱性水相与高沸点有机溶剂先进入一级搅拌反应釜进行分解反应，如果分解反应完全，从一级搅拌反应釜中引出含环己醇和环己酮的混合液，如果分解反应不完全，则将一级搅拌反应釜中的反应物料引入二级或二级以上搅拌反应釜进行分解反应，直至分解反应完全，从最后一级搅拌反应釜中引出含环己醇和环己酮的混合液。
较优选的方案，所述含环己基过氧化氢的碱性水相进入一级搅拌反应釜时的温度为20～80℃，所述高沸点有机溶剂进入一级搅拌反应釜时的温度为60～160℃；所述高沸点有机溶剂与所述含环己基过氧化氢的碱性水相的重量比为1:10～10:1，各级搅拌反应釜的温度维持在40～140℃，操作压力均为绝压0.1～1.0mpa。
优选的方案，沉降分离通过沉降分离器实现，含环己醇和环己酮的混合液从沉降分离器的中部进入沉降分离器，在沉降分离器中静置沉降，从沉降分离器顶部得到含环己醇、环己酮和高沸点有机溶剂的有机相，从沉降分离器的底部得到废碱溶液。
较优选的方案，废碱溶液包含羧酸盐，一部分废碱溶液送去废碱回收工序，一部分废碱溶液补加强碱调节浓度至0.5～5mol/l后，返回2)的萃取分离过程。
优选的方案，精馏分离通过精馏塔实现，所述精馏塔的操作压力为绝压0.1～10kpa；从精馏塔塔顶得到环己醇和环己酮的混合产物，从精馏塔塔釜回收高沸点有机溶剂。
较优选的方案，所述高沸点有机溶剂调整温度至60～160℃，返回3)分解反应步骤。
较优选的方案，高沸点有机溶剂为沸点在200～400℃，且不与环己醇和/或环己酮形成共沸物的非水溶性烷烃、环烷烃或芳烃中的至少一种。
本发明的多层双环流导流筒鼓泡反应器主体包括反应器壳体和多层双环流导流筒。反应器壳体为圆柱体形状，其内径比多层双环流导流筒的最外层双环流导流筒的外径大，反应器壳体的轴心与多层双环流导流筒的轴心重合。多层双环流导流筒固定设置在反应器壳体内的底部，将反应器壳体内分隔成多级环形区域。
本发明的多层双环流导流筒鼓泡反应器的双环流导流筒底部边缘通过突出的支撑底座与反应器壳体内底部固定。
本发明的多层双环流导流筒鼓泡反应器的反应器壳体的内壁上通过固定筋固定有内环流挡板。
本发明的多层双环流导流筒鼓泡反应器的双环流导流筒的导流筒主体内壁和外壁分别通过固定筋同轴固定有内环流挡板和外环流挡板。所述内环流挡板和导流筒主体之间、外环流挡板和导流筒主体之间分别形成上下流通的内环流区和外环流区。所述内环流挡板的顶部向内折弯成正锥面，所述外环流挡板的顶部向外折弯成倒锥面，所述内环流挡板和外环流挡板其余部分均为直筒状。
本发明的多层双环流导流筒鼓泡反应器在反应器壳体的直径较小时，设置较少的双环流导流筒层数，在多层双环流导流筒鼓泡反应器的直径较大时，设置较多的双环流导流筒层数，设置的层数越多，整个反应液的流动越接近于平推流。
本发明的多层双环流导流筒鼓泡反应器中双环流导流筒的高度从最内层向最外层依次降低，以防止外层环形区域中的反应液因倒灌而引起各级之间的返混，较大的高度差可以将各级之间的返混降至最小。
本发明的多层双环流导流筒鼓泡反应器中相邻两层双环流导流筒之间，外层双环流导流筒内径与内层双环流导流筒外径之间的直径差为0.2～2米。过小的直径差会使从内层双环流导流筒溢流出的大部分反应液直接越过中间层环形区域而进入外层环形区域，过大的直径差会减少相同直径反应器内双环流导流筒的数量，使串联级数偏少而偏离平推流。
相对现有技术，本发明的技术方案带来的有益技术效果：
1)本发明的技术方案中通过多层双环流导流筒鼓泡反应器进行环己烷的氧化，大大提高了环己烷的氧化反应的效率及氧化反应的选择性。多层双环流导流筒鼓泡反应器内设置了多层双环流导流筒，将多层双环流导流筒鼓泡反应器内的反应液分隔成多个环形区域，位于最内层双环流导流筒内部区域以及每一个环形区域相当于一个全混釜，环己烷从最内层双环流导流筒向最外层双环流导流筒逐级流过，提高了反应液的流通速率，整个双环流导流筒鼓泡反应器相当于多个全混釜串联。特别是双环流导流筒通过设置内环流挡板和外环流挡板，改变了反应液的流动路径，在多层双环流导流筒鼓泡反应器内每一个环形区域，反应液形成内循环体系。在相邻的两层双环流导流筒之间的环形区域内，环形区域中心的反应液在含氧气体鼓泡作用下，向上流动，然后大部分反应液落入内层双环流导流筒的导流筒主体与其相应的外环流挡板之间的外环流区域以及外层双环流导流筒的导流筒主体与其相应的内环流挡板之间的内环流区域，向下流动，内环流区域和外环流区域的气泡较少，与环形区域中心的富含气泡的液体因密度差而形成环流，反应液在相邻的两层双环流导流筒之间形成全混流；提高了环形区域内反应液的混合强度，大大提高了传质效率，且增加了环己烷的氧化中间产物环己基过氧化氢、环己醇和环己酮的选择性。
2)本发明的技术方案在氧化反应完成后，直接实现环己烷分离，可以将环己烷返回氧化过程，从而避免了环己烷的蒸发循环，蒸馏所用的能耗大幅降低。
3)本发明的技术方案在环己烷的氧化过程中维持环己烷的较低转化率，在环己烷氧化转化率较低时，氧化液中的环己醇和环己酮含量较低，萃取后大部分留在环己烷相中并返回至环己烷氧化工序，用来引发环己烷的氧化反应；同时，可以使环己烷最大程度转化成环己基过氧化氢，有效防止副反应发生，大大提高了环己酮和环己醇的选择性。
4)本发明的技术方案在环己基过氧化氢分解过程中引入了特殊的高沸点有机溶剂，采用的有机溶剂具有沸点高，且不溶于水，不与环己酮和环己醇共沸，一方面用于萃取环己基过氧化氢分解生成的环己醇和环己酮，实现环己醇和环己酮的分离；另一方面降低能耗，后续精馏过程中只需将环己酮和环己醇蒸馏分离即可，剩余的高沸点有机溶剂直接从釜底返回使用，相对传统的先蒸馏回收环己烷，再蒸馏回收环己酮和环己醇的工艺，大大降低了能耗。
5)本发明的分解反应可以采用多釜串联，分解反应可以在适宜的温度序列下进行，通过调节各釜的温度可以调节各釜中环己基过氧化氢的分解速度。
6)本发明使用强碱萃取出环己基过氧化氢并加入高沸点溶剂萃取出分解液中的环己醇和环己酮，萃取后的环己烷相升温后可直接返回氧化反应器，大大降低了传统工艺中蒸发环己烷所需的能耗，与现有技术比可提高环己烷氧化选择性3.0％～5.0％，降低精馏能耗20％～30％。
7)本发明的制备环己醇和环己酮的方法，一方面通过改进反应器，在鼓泡反应器中设置多层双环流导流筒，相当于增加了总的串联级数，使液体物料的流动更接近于平推流；另一方面，在环己烷氧化过程中采用了不同浓度的含氧含氧气体。使各反应区域维持良好的气液流动状况，保证整个反应器内既有足够的气液相界面积，又有足够的氧分压，充分实现了氧的传质速率与反应速率相匹配，使氧化反应能稳定、高效地进行。
8)本发明采用多层双环流导流筒鼓泡反应器来氧化环己烷，改善了气液流动状况，用一台多层双环流导流筒鼓泡反应器可替代几台串联的反应器，减少了设备数量，提高了氧化过程的选择性，与现有技术比可提高环己烷氧化选择性3.0％～5.0％。
附图说明
【图1】为实施例1中多层双环流导流筒鼓泡反应器结构示意图；
【图2】为实施例1中多层双环流导流筒鼓泡反应器内部的双环流导流筒示意图；【图3】为环己烷氧化制备环己醇和环己酮工艺流程示意图；
其中，1为反应器壳体，2为外层双环流导流筒，3为内层双环流导流筒，4为环形区域，5为进液口，6为进气口，7为出气口，8为气体分布器，9为出液口；20为导流筒主体，21为内环流挡板，22为外环流挡板，23为内环流固定筋，24为外环流固定筋，25为外环流区域，26为内环流区域，27为支撑底座。
具体实施方式
以下实施例旨在结合附图对本发明内容进行详细说明，而不是限制本发明权利要求的保护范围。
实施例1
多层双环流导流筒鼓泡反应器的结构参见图1。多层双环流导流筒鼓泡反应器的反应器壳体1内套设多层双环流导流筒，本实施例中为两层双环导流筒，包括位于中心的内层导流筒3和位于外侧的外层双环导流筒2，两层双环流导流筒与反应器壳体1同轴设置，并且直径不同，将反应器壳体1内分隔成三级环形区域4，并且双环流导流筒的高度沿最内层双环流导流筒向最外层双环流导流筒外侧逐级降低。内层双环流导流筒3和外层双环流导流筒2的底部均与反应器壳体1的底部之间留有过水缝隙10，这样三级环形区域之间既可通过双环流导流筒与反应器壳体的底部之间的过水缝隙10逐级流动，也可通过双环流导流筒顶部进行逐级溢流串联，位于中心的内层双环流导流筒3连通进液口5，每级环形区域3以及中心的内层双环流导流筒3内均连通进气口6，进液口5和进气口6均位于多层双环流导流筒鼓泡反应器底部，可通过管路从多层双环流导流筒鼓泡反应器顶部或底部引入连通，反应器壳体内的各环形区域4以及中心的内层双环流导流筒3内的底部分别设有气体分布器与各层进气口6连接。最外层的环形区域连通出液口9，出液口9固设在反应器壳体1的侧壁上，反应器壳体1顶部设有出气口7。
双环流导流筒的结构参见图2，以外层双环流导流筒2为例对双环流导流筒的结构进行说明。外层双环流导流筒2包括导流筒主体20与内环流挡板21和外环流挡板22。导流筒主体20的内壁和外壁均同轴固定有筒状的内环流挡板21和外环流挡板22，内环流挡板和外环流挡板分别通过内环流固定筋23和外环流固定筋24固定在导流筒主体20的内侧和外侧，内环流挡板21和导流筒主体20之间、外环流挡板22和导流筒主体20之间分别形成上下流通的内环流区26和外环流区25，在反应器壳体1的内壁上同样通过内环流固定筋23同轴设有内环流挡板21。内环流挡板21的顶部为上小下大的空芯圆锥状结构，下部为圆柱直筒形，置于外侧的外环流挡板22的上部为上大下小空芯倒圆锥状结构，下部为圆筒状结构。
在外层双环流导流筒2的底部边缘设置突出的支撑座27，双环流导流筒通过支撑座27焊接固定在反应器壳体1内的底部，使得双环流导流筒的底部边缘与反应器壳体1的底部之间形成过水缝隙10。双环流导流筒底部边缘与反应器底部壳体的底部之间的缝隙高度优选0.001～0.01米。多层双环流导流筒的相邻两层双环流导流筒之间的高度差为0.01～1米，相邻两层双环流导流筒之间的间距为0.1～1米。
内环流挡板21最高处比导流筒主体20的最高处低0.01～1米，内环流挡板21最低处比导流筒主体20的最低处高0.01～1米，内环流挡板21圆筒状结构部分直径比导流筒主体20的直径小0.01～0.4米，内环流挡板21的空芯倒圆锥状结构部分最小处的直径比导流筒主体20的直径小0.04～0.8米。外环流挡板22最高处比导流筒主体20的最高处低0.02～1米，外环流挡板22最低处比导流筒主体20的最低处高0.02～1米，外环流挡板22圆筒状结构部分直径比导流筒主体20的直径大0.01～0.4米，外环流挡板22的空芯倒圆锥状结构部分最大处的直径比导流筒主体20直径大0.04～0.8米。
在实际生产应用中，可根据生产要求以及重新设置双环流导流筒的尺寸及数量，多层双环流导流筒鼓泡反应器内的双环流导流筒的层数可设置为2～9，相邻双环流导流筒的高度差为0.01～1米，外层双环流导流筒内径与内层双环流导流筒外径之间的直径差为0.2～2米。在本实施例中，两层双环流导流筒鼓泡反应器壳体内径为800mm，高为3000mm；中心的内层双环流导流筒的导流筒主体内径为400mm，高为2600mm，其内环流挡板的圆筒状结构部分直径为350mm，空芯倒圆锥状结构部分最小处直径为200mm，内环流挡板最高处比导流筒主体最高处低200mm，内环流挡板最低处比导流筒主体最低处高30mm，其外环流挡板的圆筒状结构部分直径为440mm，空芯倒圆锥状结构的最大处直径为480mm，外环流挡板最高处比导流筒主体的最高处低400mm，外环流挡板最低处比导流筒主体最低处高40mm。外层双环流导流筒的导流筒主体内径为600mm，高为2400mm，其内环流挡板的圆筒状结构部分直径为560mm，空芯倒圆锥状结构的部分最小处直径为520mm，内环流挡板最高处比导流筒主体最高处低200mm，内环流挡板最低处比导流筒主体最低处高25mm，其外环流挡板的圆筒状结构部分直径640mm，空芯倒圆锥状结构最大处直径680mm，外环流挡板最高处比导流筒主体最高处低200mm，外环流挡板最低处比导流筒主体最低处高25mm；最外层反应器壳体上的出料口高2200mm。
以下结合图3说明使用实施例的多层双环流导流筒鼓泡反应器氧化环己烷的方法。
将环己烷从多层双环流导流筒鼓泡反应器的中心进液口引入多层双环流导流筒鼓泡反应器中，本实施例中的进液口从内层双环流导流筒3的底部引入液体，大部分环己烷从双环流导流筒与反应器壳体之间的过水缝隙依次流至内层双环流导流筒3和外层双环流导流筒2之间的环形区域以及外层双环流导流筒2和反应器壳体1之间的环形区域，环己烷引入的流速大于过水缝隙的流速，待液态环己烷充满内层双环流导流筒3后，小部分环己烷开始溢流至内层双环流导流筒3和外层双环流导流筒2之间的环形区域，通过同样的流通过程，一部分液相环己烷从双环流导流筒底部与反应器壳体之间的过水缝隙逐层流过，另一部分液相环己烷从双环流导流筒顶部逐层溢流，直至环己烷氧化液从出液口溢流排出。按照每级反应器的中心双环流导流筒反应区和各双环流导流筒环形区域之间反应区的体积以及环己烷的停留时间来调节环己烷的进料量，使液相产物以一定速度逐级溢流，经多级串连氧化后进入下步工序。
本实施例中的双环流导流筒内外增加了内环流区和外环流区，部分液体物料落入内层双环流导流筒的导流筒主体与其外环流挡板之间的外环流区以及外层双环流导流筒的导流筒主体与其内环流挡板之间的内环流区，内环流区域和外环流区域在气体分布器的周边，其内部的液体物料含气泡很少，与该双环流导流筒的环形区域中心的富含气泡的液体因密度差而形成环流，内、外环流区中的液体向下流动，中心环形区域中反应液向上流动，提高了环形区域内反应液的混合强度，使单个环形区域内反应液的流动更接近于全混流。
从多层双环流导流筒鼓泡反应器中心的内层双环流导流筒引入的环己烷预先加热至120～200℃，并将多层双环流导流筒鼓泡反应器内每个环形区域的反应温度保持在120～200℃，并保持反应压力为0.4～2mpa。
在多层双环流导流筒鼓泡反应器中，从中心的内层双环流导流筒和各外层双环流导流筒之间的环形区域引入的含分子氧的气体中氧气含量为5％～70％，并且沿环己烷氧化液的流动方向逐级提高。具体可采用深冷分离法制得的纯氧，或者用变压吸附法制得含氧量为70％左右的富氧空气，再与空气混合，制得氧含量为21％～70％的富氧空气；用深冷分离法制得的纯氮，或者用富含氮气的氧化尾气，再与空气混合，制得氧含量为5％～21％的贫氧空气；通过中心的内层双环流导流筒以及鼓泡反应器各层双环流导流筒之间的环形区域底部连通的进气管连接的气体分布器进入液相环己烷中进行氧化反应，同时调节反应温度、进气量和进气氧浓度，使中心的内层双环流导流筒和各外层双环流导流筒之间环形区域的尾气中含氧量均低于5％，尾气经处理并回收环己烷后循环利用。
在本实施例中的实际氧化过程中，在多层双环流导流筒鼓泡反应器中逐级通入含氧气体，调节各釜的通气量和氧浓度，调整反应温度，使各釜尾气中的氧含量(干基)控制在2％左右，调节环己烷停留时间为20min左右。系统稳定运行后反应温度为164～168℃，反应压力1.2mpa，取样分析，分析结果趋于稳定后的液相物料中含环己基过氧化氢1.11％，含环己醇0.15％，含环己酮0.06％，计算得出环己烷转化率为1.01％，有用产物的选择性(包括环己酮、环己醇和环己基氢过氧化物)为97.9％。
以上实施例是对本发明的说明，并非对本发明的限定，本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的具体工作原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内，本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。