Производство капролактама - Бадриан А.С.
Скачать (прямая ссылка):
Регенерация -отходящего со стадии нитрозирования циклогексана -осуществляется в дистилляционной -колонне с отводом хлор-циклагексана из куба колонны и возвратом дистиллята в цикл. Возвратный хлористый водород, при очистке проходит через две послед-ователыные колонны и после -смещения с-о свежим хлористым водородом поступает на взаимодействие с нитрозилеерной кислотой. Выводимую со стадии получения хлористого нитрозила серную кислоту укрепляют в в а куу м-в ып а рно м аппарате и возвращают в цикл.
Расход сырья и материалов на получение 1 т капролактама по методу фирмы Тогау равен:
Бензол, т...........0,87 Серная кислота и оле-
Водород (100%-ный), ум, т............1,72
м3 ............. . 930 Аммиак, т..........0,82
Схему отличает относительно небольшое количество сульфата аммония — 2,3 т на 1 т капролактама.
229
Сдержанное отношение к фотохимической схеме со стороны стран и фирм, развивающих производство капролактама, объясняется, вероятно, .наличием определенных отрицательных моментов, а именно: образованием хлорциклогексана и ряда примесей, сложной схемой получения хлористого «итрозила, высоким расходом электроэнергии (до 4,5 тыс. кВт-ч/т продукта), ограниченной производительностью фотореактора и зависимостью от светотехнической промышленности.
Синтез через нитроциклогексан
Получение капролактама из циклогексана нитрованием с последующим восстановлением нитроциклогексана в циклогексаноноксим в начале 60-х годов рассматривался как один из самых перспективных и многообещающих методов. Однако в последующие годы отношение к данной схеме изменилось из-за технологических трудностей, встретившихся в практике фирмы Du Pont, которая была вынуждена прекратить эксплуатацию промышленной установки мощностью 20—22 тыс. т в год.
Первая стадия процесса — нитрование циклогексана азотной кислотой или двуокисью азота в жидкой или паровой фазе при температуре »300°С. Синтез нитроциклогексана сопровождается реакциями окисления циклогексана с образованием значительного количества циклогексанола, циклогексанона, адипиновой кислоты, низших дикарбоновых и монокарбоновых кислот, сложных эфиров и нитропарафинов С3—Сб. Нитроциклогексан выделяется при промывке щелочью и последующей разгонке реакционной смеси.
Циклогексаноноксим получается при селективном гидрировании нитроциклогексан а при 150—170 °С в присутствии катализаторов— окисей серебра, цинка, хрома или кальция. В другом . варианте гидрирование проводят сероводородом в водном растворе аммиака при 90 °С. Реакция сопровождается образованием побочных продуктов: циклогенсиламина, циклогекшлгидроксил-амина и др. Циклогексаноноксим извлекают аз реакционной оме-си экстракцией и перерабатывают в капролактам перегруппировкой в олеуме.
Синтез через капролактон
Фирма Union Carbide (США) разработала и реализовала в промышленных условиях схему переработки циклогексанона в капролактам, исключающую стадии оксимирования и перегруппировки, т. е. те стадии, которые связаны с применением серной кислоты и олеума и образованием значительных количеств суль-^ фата аммония. Основу схемы составляют реакции получения капролактона и амидирования последнего в капролактам.
230
Капролактон синтезируют из циклогексанона окислением надуксусной кислотой iB /мягких условиях (25—50 °С, давление до 0,5 МПа) по реакции:
У0
г--\
I +СН3СОООН-----> /° + СН3СООН
Наиболее целесообразно совмещать в одном аппарате получение иадуисусной кислоты из ацетальдегида и окисление циклогексанона, используя в качестве окислителя воздух:
_//°
+ СН3СНО + 02 ----------> уд + сн3соон
Катализатор совмещенного процесса — растворимые ib цикло-гексаноне соли кобальта или .марганца. Условия и технологическое оформление узла окисления в основном аналогичны процессу получения уксусной кислоты -из ацетальдегида. Например, реактор окисления представляет собой аппарат барботажного типа,, снабженный теплообменными устройствами для отвода тепла реакции. Наряду с основными реакциями образования надуксусной кислоты и окисления циклогексанона проходят побочные реакции окисления ацетальдегида в уксусную кислоту, а циклогексанона в адшшновую кислоту и ряд друшх продуктов.
Разделение реакционной массы -проводится в каскаде ректификационных колонн с последовательным выделением из смеси непрор е агар ов а в ш е г о ацетальдегида, уксусной кислоты, циклогексанона, капролактона, адипиновой кислоты и тяжелого остатка.
На второй стадии капролактон термически или в присутствии катализатора на основе палладия амидируют аммиаком с образованием капролактама:
< гЧ0
ро + NH3----V + На°
Реакция проходит при 300—425 °С и давления до 20 МПа, степень конверсии не больше 30%. Амидирование капролактона в водноаммиачном растворе осуществляется, вероятно, ib две стадии. Первая из них — получение амида и аммонийной соли окси-капроновой кислоты; вторая — превращение указанных производных окоикапроновой кислоты в капролактам:
0 +nh3 _ т //О
У/ >
СН2ОН—(СН2)4—CONH +NH4OH
------> СН2ОН—(СН2)4—coonh4 •
Уг
^NH + Н20
231
Выделение и очистку целевого продукта проводят методом двойной экстракции органическими растворителями и водой с последующей дистилляцией в роторно-пленочных аппаратах.
