Производство капролактама - Бадриан А.С.
Скачать (прямая ссылка):
«Хлорбензольный» метод включает'стадии хлорирования бензола, омыления хлорбензола щелочью и нейтрализации фенолята натрия. В этом методе значительно потребление хлора, щелочи и соляной кислоты, аиз-за тяжелых коррозионных условий он требует применения специальных конструкционных материалов.
Преимущество перед указанными выше методами'имеет схема, основанная на реакциях окислительного хлорирования бензола хлористым водородом и каталитического гидролиза хлорбензола водяным паром. Основные ее недостатки — высокие расходы хло-
234
ристого водорода и энергетических ресурсов на разделение продуктов.
С начала 50-х годов ведущее место в мировом производстве фенола стала занимать кумольная схема, впервые осуществленная в промышленном масштабе в Советском Союзе. При суммарной мощности мирового производства фенола 2,9 млн. т (по данным 1970 г.) доля этого метода составляла более 90%. Технологическая схема включает стадии алкилирования бензола пропиленом с получением изопропилбензола (кумола), жидкофазного окисления кумола воздухом в гидроперекись с разложением последней на фенол и ацетон. Других побочных продуктов и отходов в схеме нет. Расход бензола для получения 1 т фенола не превышает 950 кг.
В последние годы в производстве фенола проявляется тенденция к расширению сырьевой базы. Наибольший интерес представляет метод фирмы Dow Chemical, основанный на переработке толуола. Первая стадия процесса — окисление толуола в бензойную кислоту — проводится аналогично соответствующей стадии в схеме получения капролактама из толуола (см. гл. XII). Вторая стадия — декарбоксилирование бензойной кислоты путем ее обработки водяным паром и воздухом при 220—250 °С в присутствии солей меди и магния. Выход фенола равен 85—93%, степень конверсии бензойной кислоты 67—77%. Особенность данной стадии состоит в необходимости периодически выводить реакционную массу для отделения смолы, образование последней в расчете на толуол достигает 4%.. Суммарный расход толуола' на получение 1 т фенола равен 1,17—1,35 т [3].
За 15 лет, прошедших со времени промышленной реализации схемы получения фенола из толуола (1960 г.), построено четыре производства суммарной мощностью «150 тыс. т/год. Из них самым крупным является производство фирмы DSM в Нидерландах (90 тыс. т/год). Считают [4], что до 1978—1980 гг. развитие производства фенола будет осуществляться по кумольной схеме. Это свидетельствует об ее технико-экономическом преимуществе перед другими схемами.
Ведущие зарубежные фирмы в разработке и реализации новых заводов капролактама — DSM (Нидерланды), Inventa (Швейцария), BASF и Вауег (ФРГ) — эксплуатируют наиболее распространенную окислительную схему. В значительно меньшем масштабе распространены фотохимическая схема, разработанная и эксплуатируемая японской фирмой Тогау, толуольная схема (фирма Snia Viscosa) и фенольная схема (наиболее крупный производитель— фирма Allied).
Для анализа технологических схем проведен расчет техникоэкономических показателей. При этом рассмотрены два' варианта процесса фирмы DSM с получением гидроксиламина по схеме Ра-шига и по новой схеме восстановления нитрат-иона в буферном растворе. Для метода фирмы Inventa использованы показатели усовершенствованного варианта с получением гидроксиламина гид-
16*
235
рированием окиси азота в серной кислоте. Этот вариант близок к основным показателям схемы фирмы BASF, в которой также реализован усовершенствованный синтез гидроксиламина. Сравнение выполнено на базе опубликованных данных по расходу сырья, вспомогательных веществ и энергетических ресурсов, а также затрат на строительство промышленных установок разной производительности [5].
Отметим, что капитальные затраты на строительство установок являются одним из важнейших показателей для характеристики конкретной технологии или производства. В обобщенном виде в нем отражается число ступеней переработки, сложность аппаратуры и достигнутая единичная мощность агрегатов, применение специальных сталей и антикоррозионных материалов и т. д. Удельные капитальные вложения непосредственно влияют на величину условно-постоянных затрат, являющихся составной частью себестоимости продукции.
Показатели условно-постоянных затрат рассчитаны по нормам, близким к принятым в азотной промышленности: амортизация составляет 10% от удельных капитальных затрат, цеховые расходы— 5%, заводские расходы — 3%. Ниже приведен состав объектов основного производственного назначения производства капролактама по окислительной схеме:
1) технологические отделения: гидрирование бензола, окисление циклогексана, ректификация продуктов окисления, дегидрирование, получение гидроксиламинсульфата, оксимирование, перегруппировка, очистка капролактама, получение сульфата аммония и центральные пункты управления (ЦПУ);
2) установки получения водорода, сжигания отходов, комприми-
рования воздуха; х
3) склады бензола, циклогексана, щелочи, трихлорэтилена, промежуточных продуктов, олеума, серной кислоты, сульфата аммония, капролактама;
4) автоматическая установка пенотушения, тепловые сети и межцеховые коммуникации.
