环己酮氨肟化生产20万吨年环己酮肟车间工艺设计说明书

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1、中北大学毕业设计开题报告学生姓名：马旭媛学号：1104034310学院：化工与环境学院专业：化学工程与工艺设计题目：环己酮氨肟化生产20万吨/年环己酮肟车间工艺设计指导教师:李裕2015年4月3日10毕业设计开题报告1．选题依据：1环己酮肟概述1.1环己酮肟的物化性质环己酮肟（Cyclohexanoneoxime），分子式为C6H11NO，分子量为113.16g/mol，相对密度为1.1×10-3kg/m3，熔点在89~90℃，沸点在206~210℃；在室温下为白色棱柱状晶体，溶解性在20℃下小于0.1g/100mL水，易溶于乙醇、醚、甲醇等多种有机溶剂。1.2环己酮肟的用途环己酮肟用于有机

2、合成，是生产己内酰胺的重要中间体。己内酰胺生产自工业化以来，其环己酮肟重排工艺一直采用传统发烟硫酸催化的重排工艺。合成的己内酰胺产品是重要的化工原料，通过聚合生成聚酰胺，一般呈现切片状，也可以继续加工成锦纶纤维、工程塑料、塑料薄膜。尼龙-6切片根据指标和质量的不同，有着不同的重点应用区域。对于中国己内酰胺市场情况，其主要的作用是民用纺丝制作，如：睡衣、衬衫、毛毯等；工业纺丝用于制作汽车轮胎、绳索、电缆、绝缘材料等；工业塑料用于制作注射成型和挤压成型的储存设备及薄膜。在国外，己内酰胺的主要应用领域为纤维、食品包装膜和工程塑料，并广泛应用于汽车、船舶、日用品、医疗制品、电子和电子元件等领域[1,

3、2]。2环己酮肟的生产工艺90%以上的己内酰胺的合成都是通过环己酮肟的Beckmann重排得到的[3,4]。因此，环己酮肟的合成路线又可以说成是己内酰胺的工艺化生产路线。1943年，德国法本公司通过环己酮-轻胺合成(现在简称为肟法)，首先实现了己内酰胺工业生产。目前，己内酰胺的肟法步骤合成路线主要包括：拉西羟胺合成法，磷酸羟胺合成法，一氧化氮还原法，环己烷光亚硝化法，以及环己酮-氨氧化法。2.1拉西羟胺合成法拉西羟胺合成法(HSO法)10利用二氧化硫还原亚硝酸铵，生成羟胺二磺酸盐，二磺酸盐水解生成硫酸羟胺[5]，硫酸轻胺与环己酮在80~100℃下反应，生成环己酮肟和硫酸，最后用25%氨水中和

4、至pH约7，环己酮肟和硫酸铵溶液分层析出。反应方程如下[6]:HSO法技术特点是：技术成熟、运转稳定，易操作，并且不需要贵重金属催化剂；但原料种类多，氨消耗大，副产物硫酸对生产设备腐烛很严重，而且产生大量硫酸铵固体(1t己内酰胺同时副产4.4t硫铵)[7]，影响反应经济效益。2.2磷酸羟胺合成法磷酸羟胺合成法(HPO法)是在羟胺反应器内，60℃、2.6MPa下，金属Pt、Pd作为催化剂并负载于活性碳上，用HPO缓冲液(装置中称无机工艺液)中的H还原硝酸根制得磷酸羟胺。磷酸羟胺与环己酮以甲苯为溶剂，在脉冲肟化反应塔中进行肟化反应，生成环已酮肟[8]。无机工艺液经甲苯萃取、汽提、吸收氧化氮，补充

5、硝酸根后回羟胺反应器循环使用，而甲苯、环己酮肟溶液经过真空精馏得到凝固点高达89℃的高纯度环己酮肟，供后续工序使用，甲苯循环回肟化反应塔[9]。反应方程如下：HPO法合成环己酮肟，既可避免大量硫酸铵的产生，也10可循环利用硝酸铵。但制备磷酸羟胺需用到贵金属Pt、Pd，成本很高且工艺复杂，而且反应要用到强酸，对工艺设备腐蚀很严重。2.3一氧化氮还原法一氧化氮还原法是用金属Pt、Rh作为催化剂进行氨氧化反应，生成NO，生成的NO在金属Pt催化剂作用下，在稀H2SO4中用H还原制备羟胺，羟胺与环己酮反应制得环己酮肟。反应方程如下：一氧化氮还原法副产硫铵少，每吨己内酰胺副产硫铵2.35t。但是催化剂

6、贵，成本高，而且对原料硫酸有一定的要求。2.4环己烷光亚硝化法环己烷光亚硝化法是利用氯化亚硝酰具有极易光解离的性质。在光照射和温度为85℃的条件下，氯化亚硝酰与环己烷进行反应，一步制成环己酮肟盐酸盐。反应方程如下：a亚硝基硫酸的制备b亚硝酰氯的制备c环己酮肟盐酸盐的制备环己烷光亚硝化法工艺路线、反应流程短，且副产物水对环境无影响。但是10，该工艺中大型的光化学反应器设计难度大、生产过程中耗电量大、物料腐蚀性强，光源灯管发光效率低、发热量很高、寿命短，而且需要不断清洗以除去类似焦油的反应残渣，导致设备难以长期连续运转。目前，只有最先开发出此工艺的日本东丽公司采用这种方法[10]。2.5环己酮氨

7、氧化法环己酮氨氧化法是以环己烷为原料，以无定型的二氧化硅为催化剂，在200℃下，以氧气氧化，得到环己酮肟。环己酮肟选择性可以达到73%。反应方程如下[6]：环己酮氨氧化法工艺流程短、能耗低、三废排放量小，没有副产品硫铵成，但由于催化剂易发生焦结，因此不容易回收，且失活严重，导致生产成本过高。3环己酮肟国内外生产现状3.1国外生产现状90%以上的己内酰胺的合成都是通过环己酮肟的Beckmann重排得到的[3-4