Производство капролактама - Бадриан А.С.
Скачать (прямая ссылка):
Сульфат аммония, образующийся при синтезе гидроксиламинсульфата, обычно специально не отделяют и направляют с рабочим раствором на оксимирование. В результате расслаивания продуктов оксимирования получают водный слой примерно следующего состава (в %):
Водный раствор, полученный при расслаивании реакционной массы после стадии нейтрализации, содержит 38—42% (NH4)2S04.
В технологических схемах, где продукт бекмановской перегруппировки либо лактамизации нейтрализуют газообразным аммиаком, последний подается непосредственно в циркуляционный цикл вакуум-кристаллизатора, в котором циркулирует раствор капролактама. Суспензия капролактам—сульфат аммония—вода проходит центрифугу для отделения кристаллов сульфата аммония, которые затем сушат и передают на склад. В большинстве случаев водные растворы сульфата аммония после стадий оксимирования и нейтрализации объединяют и отправляют на стадию выделения сульфата аммония.
Водный раствор сульфата аммония имеет слабую кислую реакцию, так pH 1%-ного раствора равен 5,7. При растворении 1 моль сульфата аммония в 400 моль воды при 18°С теплота растворения составляет 9,9 кДж, а при растворении этого же количества в водном растворе, близком к состоянию насыщения, теплота растворения составляет только 6,55 кДж.
Сульфат аммония .........................
Нитрат аммония* .........................
Органические примеси (циклогексанон, цик
25—42
1—3
логексаноноксим) Вода ....
0,1—0,5 64,5—75
* При использовании гидроксиламинсульфата, полученного методом каталитического гидрирования окиси азота, нитрат -аммония в рабочем растворе практически отсутствует.
208
При содержании в растворе около 19% свободной серной кислоты сульфат аммония начинает переходить в бисульфат, и растворимость солей в растворе повышается до концентрации кислоты 34%, при которой весь сульфат переходит в бисульфат. В присутствии свободного аммиака растворимость сульфата аммония снижается;
Концентрация свободного аммиака, % 8 15,6 24,5
Растворимость сульфата аммония, г/100 ir раствора................ 55 36,5 18,0
В промышленных растворах сульфата аммония, получаемых в производствах капролактама, присутствуют примеси, влияющие на процесс выделения и качество соли.
Нитрат аммония попадает в процесс из раствора нитрита аммония, используемого для синтеза гидроксиламинсульфата по методу Рашига. В процессе оксимирования нитрат аммония из гид-рохеиламинсульфата полностью переходит в раствор сульфата аммония. В связи с лучшей растворимостью в воде по сравнению с сульфатом аммония нитрат аммония накапливается в циркуляционных растворах стадии кристаллизации.
На практике установлено, что при концентрации нитрата аммония в циркуляционных растворах до 4% его влияние не процесс кристаллизации положительно: он уменьшает растворимость сульфата аммония, улучшая тем самым условия его кристаллизации. Дальнейшее увеличение концентрации нитрата аммония приводит к образованию мелких кристаллов сульфата аммония, ухудшает гранулометрический состав соли, тем самым затрудняется центрифугирование. Поэтому в некоторых схемах из цикла маточных растворов часть раствора выводят в самостоятельную аппаратуру, на которой выделение соли осуществляют без циркуляции раствора.
Из органических примесей обычно, в растворах сульфата аммония прйсутствуют циклогексанон, экстрагент стадии экстракции капролактама (бензол или трихлорэтилен), а также тяжелокипя-щие примеси (циклогексаноноксим, капролактам и его олигомеры, Е-аминокапроновая кислота). Циклогексанон и органический экстрагент отгоняются с соковыми парами на стадии выпаривания, не вызывая затруднений в процессе выделения соли. Однако возникает проблема очистки сточных вод, если их содержание в конденсате сокового пара существенно.
Тяжелокипящие примеси удаляются из системы вместе с твердой солью. Их присутствие не влияет на качество сульфата аммония, поскольку обширными агротехническими испытаниями, проведенными в различных странах, доказано, что они не оказывают гербицидного действия. Но наличие значительных количеств этих примесей в растворе приводит иногда к забиванию аппаратуры, особенно теплообменной.
Помимо указанного выше вредного влияния свободной серной кислоты, следует отметить повышение коррозии оборудования и
209
окраску сухой соли в зеленый цвет за счет образования при коррозии сульфата хрома.
Технологические схемы выделения сульфата аммония. В основе промышленных способов выделения сульфата аммония из водного раствора лежат процессы выпаривания, кристаллизации, центрифугирования и сушки. Технологические схемы отличаются
К вакуум-насосу
Рис. 73. Схема выделения сульфата аммония методом многоступенчатой вакуум-
кристаллизации:
1 — емкость; 2— теплообменники; 3, 4 — насосы; 5 — сборник; 6 — вакуум-испаритель; 7, 16— подогреватели; 8 — вакуум-кристаллизатор; 9 — конденсатор; 10 — сгуститель; 11—центрифуга; 12, 14 — ленточные транспортеры; 13 — сушилка; 15 — топка; 17 — воздуходувка.
разнообразностью инженерных решений и аппаратурным оформлением, что объясняется различными требованиями к конечному продукту и широкими пределами колебаний качественных показателей исходных растворов. Кроме того, оформление процесса определяется производственной мощностью установки, параметрами и стоимостью энергетических средств в районе строительства и рядом других факторов.
