探究甲苯法制己内酰胺萃取新工艺的开发

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1、湘潭大学硕士学位论文甲苯法制己内酰胺萃取新工艺的开发姓名：赵承军申请学位级别：硕士专业：化学工程指导教师：罗和安20050501甲苯法制己内酰胺萃取新工艺的开发摘要当前世界上已经工业化的己内酰胺制备方法主要有苯酚法、甲苯法、苯法、环己烷光亚硝化法。在这些己内酰胺制备方法中,相应的萃取精制工艺主要有苯法和甲苯法两大类，其中苯萃取工艺（苯萃/水反萃）为普遍采用，甲苯萃取工艺（甲苯萃/水反萃）仅甲苯法己内酰胺生产中采用。石家庄化纤有限责任公司引进的SNIA甲苯法制己内酰胺工艺采用甲苯萃取工艺，由于甲苯萃取容量只有

2、苯萃取容量的一半，所以造成甲苯法萃取工艺的设备、能耗、物耗均比苯法萃取工艺大一倍。己内酰胺杂质精制过程中95%以上的杂质是通过萃取工序除去。但是，甲苯法制己内酰胺又不能完全照搬苯法的己内酰胺萃取工艺，这一方面是因为甲苯法在己内酰胺制备这一步反应设计收率只有87%，而苯法在这一步则为99%，这就意味着同样规模的己内酰胺装置，甲苯法的杂质生成量为苯法的13倍之多，且杂质的种类并不相同。本文对苯、甲苯、环己烷、乙酸丁酯、正庚烷、正辛烷和正辛醇等七种有机溶剂的萃取性能进行了测试，开发出了一种己内酰胺萃取新工艺——苯

3、/环己烷混合萃取工艺。中试研究结果表明，混合萃取工艺得到的己内酰胺水溶液质量指数明显高于现有甲苯萃取工艺。工业实验结果表明，混合溶剂（W苯/W环己烷为7/1）萃取能力远远强于甲苯，由于其在水反萃取时相分离行为远远好于苯和甲苯等萃取剂，新工艺能将己内酰胺水溶液浓度从30%提高到45%左右，这一结果不仅使己内酰胺水反萃取的能力提高了50%，大大降低了己内酰胺水反萃取工序的能耗，同时也使后续工序——三效蒸发的能力得到提高，从而降低了己内酰胺精制总能耗。关键词：己内酰胺，SNIA工艺，精制，萃取，混合溶剂I甲苯法制

4、己内酰胺萃取新工艺的开发提要1前言己内酰胺(Caprolactam)是一种重要的有机化工原料，结构式为ONH，易溶于水、乙醇、乙醚、氯仿、三氯乙烯等溶剂中，受热易起聚合反应。己内酰胺主要用于制造聚酰胺6纤维（尼龙6），其次用于工程塑料和薄膜，少部分用于制造溶剂、涂料、增塑剂和合成赖氨酸等。目前世界上己内酰胺制备工艺主要有苯酚法，甲苯法，苯法，环己烷光亚硝化法。如下图：OHOHO+3H2-H2NOH苯酚法：　CatCat＋NH2OHH2SO4.SO3C=OONH苯法：+3H2＋O2Cat环己烷光亚硝化法：NO

5、Cl，hrCH3COOHCOOH甲苯法：＋O2+H2＋NOHSO4CatCatH2SO4．SO3在目前己内酰胺生产中，萃取工艺主要有两种：苯萃取/水反萃取、甲苯萃取/水反萃取。其中苯萃取/水反萃取用的比较普遍，甲苯萃取/水反萃取主要用于甲苯法制己内酰胺工艺，详见下表。表1-1两种萃取工艺比较项目苯萃取/水反萃取甲苯萃取/水反萃取曾用于己内酰胺生产路线苯法、甲苯法、苯酚法、环甲苯法己烷光亚硝化法59湘潭大学硕士学位论文有否苛化无有萃取剂苯甲苯萃取相比（萃取剂/粗己内酰胺）2.3-2.5/14.5-5/1油相中

6、己内酰胺含量20%10%水反萃相比0.4/10.2/1己内酰胺水溶液浓度30-32%30-32%萃取设备转盘塔/脉冲塔偏心转盘塔萃取设备材质304L碳钢/304溶剂再生25%再生，75%循环100%再生石家庄化纤有限责任公司引进的SNIA甲苯法制己内酰胺工艺，其特点是在酰胺化反应制备己内酰胺过程中不仅副产大量的硫铵（3.8~4.2tA.S/tCPL）；而且还产生大量的杂质，己内酰胺摩尔收率仅有87%，13%转化为磺化副产物、酸性副产物、中性副产物、六氢苯甲酰胺、二氧化碳等，副产物总量是苯法的13倍。由于副产

7、物量大，使本来就特别复杂的萃取精制工序显得更加复杂。所以，甲苯法己内酰胺的精制装置建得比苯法己内酰胺萃取精制装置更庞大。另一方面，甲苯萃取己内酰胺的能力比苯差一倍，使得萃取剂的消耗和能耗也高一倍。甲苯法制备己内酰胺萃取新工艺开发就是为了解决这些问题。萃取在整个己内酰胺精制工艺中，有着特别重要的地位，主要原因如下：第一，它是己内酰胺质量的主要保障手段，也是己内酰胺中杂质的最大出口，对有的工艺而言还是唯一出口（如苯法）。。粗己内酰胺中的杂质，在甲苯法制己内酰胺工艺中，95%以上由这一步除去，在苯法等其它方法制己

8、内酰胺工艺中，99%由这一步除去。第二，它是己内酰胺整个精制工序中物耗最大的工序。从反应生成的己内酰胺到最后得到成品己内酰胺，几乎所有损失的己内酰胺都集中在这一工序，同时还存在萃取剂、反萃取剂等的消耗。第三，它是整个己内酰胺精制能耗的大户。3.5~8倍（苯法为3.5倍，甲苯法对应为8倍）于己内酰胺的萃取剂的循环再生需要大量的电和蒸汽；2.3倍于己内酰胺的反萃取剂（工艺水）的循环以其脱除也需要大量的电和蒸汽；甚至包