Производство капролактама - Бадриан А.С.
Скачать (прямая ссылка):
166
шивают с жидким топливсш и подвергают термическому расщеплению. В процессе горения примеси разрушаются, получающийся сернистый газ используют для получения олеума.
После промывки экстракт капролактама направляют в ректй-фикационную колонну 8 для, извлечения растворителя. Затем поток капрслактама подают во вторую экстракционную колонну 9,
Рис. 55. Схема переработки реакционного раствора после изомеризации без нейтрализации аммиаком:
1 — экстрактор; 2— иасосы; 3 — теплообменник; 4— сборник; 5 — холодильник; 6 — дефлег-матор-коиденсатор; 7—испаритель; 8 — ректификационная кодоииа; 9 — экстракционная
колонна.
в верхнюю часть которой вводят воду. Капролактам выводят с низа колонны в виде 40%-ного раствора, который направляется на дальнейшую очистку.
Переработка лактамного масла
* • 5
Капролактам из лактамного слоя сепаратора после стадий нейтрализации перегруппированного продукта экстрагирует органическими растворителями. 'Одновременно стадию экстракции можно рассматривать и как первую ступень очистки капролактама от посторонних примесей.
В экстракционных процессах, широко применяемых в coBpeMerf-ной технологии, наиболее важным фактором, определяющим его аппаратурное и технологическое оформление, является так называемый коэффициент распределения, т. е. отношение растворимости одного и того же вещества в двух растворителях. Ни в коей ме-
167
ре нельзя рассматривать этот коэффициент в качестве постоянной величины даже для каждого конкретного процесса экстракции, его величина меняется в зависимости от рабочих концентраций.
Так, при извлечении капролактама из перегруппированного продукта (без расслаивания), имеющего такой состав: 19% кал-ролактама, 32% сульфата аммония, 2% органических примесей и 47% воды, при экстракции бензолом с объемным соотношением-фаз 1 : 1 коэффициент распределения равен 16. По мере снижения концентрации капролактама эта величина падает до 5. Для полного извлечения капролактама одной экстракционной ступени оказывается недостаточно. Экстракцию обычно проводят в многоступенчатых аппаратах.
Оценку эффективности применяемого экстрагента и расчет необходимого числа ступеней разделения проводят с помощью известного уравнения: [26]
pw— 1
Хн — р__j
где х-в — начальная концентрация раствора; д:к — концентрация рафината; р — фактор экстракции, равный mL/V (здесь т—коэффициент распределения; L/V —объемное отношение экстрагента к исходному раствору); п — число ступеней разделения.
Были исследованы экстрагирующие свойства ряда органических продуктов применительно к экстракции капролактама [27]. Эти данные приведены в табл. 23. Они относятся к процессу раздельной экстракции капролактама из лактамного масла и из растворов сульфата аммония. В большинстве промышленных схем реализована именно такая схема экстракции, так как она позволяет достигать наилучших результатов по расходным коэффициентам, а также обеспечивать более высокое, по сравнению с так называемой «совместной» экстракцией качество капролактама. При раздельной экстракции сведена к минимуму вероятность попадания в экстракт сульфата аммония и водорастворимых смол.
В более поздней работе было показано, что в случае применения роторно-дискового экстрактора изменение соотношения фаз лактамное масло: трихлорэтилен от 1 :2,5 до 1:4 не сказалось на степени извлечения капролактама, которая сохранялась постоянной {28].
Экстракционное выделение капролактама может быть одно- и двухстадийным. Известны схемы, в которых после экстракции капролактама бензолом следовало удаление последнего ректификацией с последующей дистилляцией или ректификацией самого капролактама. Эти схемы отличаются компактностью, хорошими' энергетическими показателями. В то же время они обладают тем недостатком, что примеси, все же проникшие в бензольный экстракт (как правило, соединения неполярного характера), остаются в нем, что затрудняет получение капролактама высокого качества..
168
г
Таблица 23. Характеристика экстрагентов капролактама при разном объемном отношении экстракт:рафинат (Э:Р) (концентрация капролактама в исходном растворе 20 г/л, в рафинате 0,75 г/л)
Необходимое число теоретических ступеней Относи- Предельно допустимая концентрация в воз-
Экстрагент 1 стадия экстракции! 2 стадия экстракции экстракция из раствора (NH4)2S04 тель- ная стои- мость Взры- воопас- ность Пожа- роопас- ность
Э: Р= 4 : 1 Э: Р= 1:1 Э: Р= 4 : 1 Э: Р= 1 : 1 Э: Р= 4 : 1 Э: Р= 1 : 1 экстра- гента* духе, %
Трихлорэтилеи 2,35 5,1 1,9 3,7 4,25 8,6 1 0,01—0,03 _
Азеотропная 3,2 12,1 1,3 1,8 4,5 13,9 2 0,0035 + +
смесь беи-зол—цикло-(гексая Четыреххлори- 3,4 20,1 1,5 2,1 4,9 22,2 1,93 0,0025
стый углерод Беизол 1,4 2,3 8,8 — 10,2 — 0,64 0,0035 + +
* Стоимость экстрагентов приводится в относительном выражении (трихлорэтилеи принят за 1).
Далеко не все примеси могут быть полностью удалены дистилля-ционными методами.
В связи с этим в большинстве современных промышленных схем применяется двухступенчатая экстракция: первая ступень — экстракция органическим растворителем; вторая — реэкстракция капролактама водой. Выбор экстрагента для первой стадии не имеет универсального однозначного решения. В промышленности используются такие органические продукты, как бензол, толуол, трихлорэтилеи.
