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己内酰胺生产工艺技术特点研究

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摘要:己内酰胺是白色鳞片状固体,熔点为69.3℃,大部分用于生产聚己内酰胺。聚己内酰胺主要用来生产合成纤维,一部分用做塑料加工生产,一部分用来生产赖氨酸。己内酰胺也可以用来制成纺织材料,或者合成见聚酰胺。己内酰胺在电子工业、医药产品上也发挥着重要的价值和作用。己内酰胺在生产中需要注意多种生产要素叠加配合,对生产工艺有一定的技术要求。己内酰胺的应用范围十分广泛,目前生产领域对己内酰胺的生产工艺给予了越来越多的关注,推进己内酰胺的生产效率和工艺,是己内酰胺生产企业的核心竞争力。主要对己内酰胺的生产技术进行分析研究,希望在己内酰胺的生产领域有所帮助。

关键词:己内酰胺;生产工艺;技术特点

己内酰胺是生产聚酰胺的原材料,聚酰胺在工业和医药领域中的使用非常广泛,己内酰胺的生产工艺和技术流程也在发展的过程中不断应用。提升己内酰胺的生产工艺流程,提升生产效率,降低生产成本以及减小对环境的污染都是生产领域的重要竞争发展手段。

1我国己内酰胺生产现状

传统己内酰胺的生产工艺和技术特点:我国的己内酰胺生产技术由于原材料的不同分为苯法和甲苯法两种主要的生产手段。

1.1苯法

苯法是德国通过环己酮羟胺合成己内酰胺的方案,现在简称为肟法。随着对己内酰胺需求量的增加以及生产工艺技术的不断进步,随后出现了其他己内酰胺生产方法。肟法是20世纪80年代最主要的己内酰胺生产方法。生产方式之一为本公司开发的拉西羟胺合成法,用二氧化硫还原硝酸铵生成羟胺二磺酸盐,将羟胺二磺酸盐进行水解得到硫酸羟胺。硫酸羟胺和环己酮在80~110℃的条件下进行反应得到环己酮肟和硫酸。最后用氨水将原液的酸碱度中和至7,己内酰胺和硫酸铵溶液将会分层析出[1]。由荷兰国家矿业公司开发的HPO方法在20世纪80年代发展迅速,主要反应方式为在磷酸盐缓冲溶液中,使用木炭或者氧化铝为载体的钯元素催化剂,使硝酸根粒子加氨生成羟胺盐,在甲苯溶剂中和环己酮进行肟化反应,得到己内酰胺。在HPO的生产中减少了副产品的生成,反应后的废液中加入硝酸进行硝酸根离子加氨的反应可以重新使用。瑞士公司和德国公司联合研发的一氧化氮还原法通过在稀硫酸中用钯做催化剂是一氧化氮加氢的反应方式,然而这种方法对原材料的要求较高,工艺相对复杂,在实际应用中较少出现[2]。贝克曼重排法简称为发烟硫酸和肟进行转位,收率为97%~99%,反应温度要求为80~110℃,反应后产物通过13%的氨水进行中和生产出粗己内酰胺溶液和硫酸铵。荷兰公司开发了盐酸循环法对反应的副产品硫酸铵进行处理。将转位方法产物中的硫酸中和得到硫酸氢氨,通过萃取得到己内酰胺。硫酸氢氨再通过热解的方式得到二氧化硫,二氧化硫进行处理得到发烟硫酸实现循环使用。无副产品的转位方法还有气相转位法、离子交换树脂法、点渗析分离法等。在己内酰胺的生产过程中需要对生产的原料进行精制处理,精制的方法有:化学精制法、萃取法、重结晶法、离子交换树脂法、真空蒸馏法。为了获得纯度更高的己内酰胺产品,一般在进行精制的过程中采用多种方法相结合进行精制处理。目前苯法制造己内酰胺的工艺已经成熟,操作简单,对原材料的要求程度不高,是生产的优势条件[3]。但是在进行苯酚为原材料的己内酰胺制备的过程中会出现大量的副产品硫酸铵,硫酸铵的经济价值不高,且会对环境造成较大的污染。

1.2甲苯法

甲苯法的原材料成本可以合理的控制,是比较流行的一种己内酰胺的生产方法。甲苯原料首先通过钴盐的催化反应得到甲苯酸。反应的温度为160~170℃,压强为0.8~1MPa。转化率为30%,收率是理论值的92%。甲苯酸原料通过活性炭载体的钯催化剂反应进行加氢得到六氢苯甲酸。反应温度为170℃,压力为1~1.7MPa,转化率为99%,收率达到100%。通过发烟硫酸将六氢苯甲酸亚硝酰硫酸进行反应得到己内酰胺,使用氨溶液进行中和。转化率为50%,选择性为90%。为了减少生产中的副产品,开发了副产硫酸铵减半法和无副产硫酸铵法[4]。无副产的硫酸铵法是将转位产物用水进行稀释,成为50%的硫酸己内酰胺溶液,以甲苯或者烷基苯酚为溶剂进行萃取得到己内酰胺。甲苯的制取方法中会出现较多的硫酸铵副产品,同时需要较多的精制步骤得到己内酰胺的成品。

2己内酰胺的发展现状以及发展趋势

2.1我国己内酰胺生产发展现状

我国目前主要的己内酰胺生产方法为苯法再生产法。己内酰胺生产企业在生产过程中通过不断对生产工艺和技术进行改进,促进了我国己内酰胺生产领域的生产效率,降低了生产成本,减少了对环境的污染情况。对己内酰胺的生产策略要求依然是尽量简化在生产过程中的流程,提升生产效率。同时在生产过程中减少对能源的损耗,增加生产的转化效率,减少副产品的产出,加大对副产品处理办法的研究。

2.2己内酰胺生产工艺的发展趋势

随着我国经济规模增长,生产方式凸显出规模效应的特点。通过对规模效应的把控,可以有效地控制己内酰胺的生产成本,提升整体的工业生产效率。同时生产企业对己内酰胺生产技术的不断应用和研究,对生产技术的创新和改革起到了关键的作用。在生产领域中已经在生产己内酰胺的工艺开发上取得了初步的成效。对二烯和甲烷生产方式的尝试和应用是企业进行生产工艺改革发展的重要方向。

2.3己内酰胺在我国市场中的表现

自20世纪50年代以来,己内酰胺开始在我国生产使用。随着改革开放的不断发展,我国的己内酰胺生产工艺,和生产规模不断增长,逐渐摆脱了对外依赖进口的局面。随着我国对己内酰胺的生产规模不断增长,对我国的生产技术有了更多要求和挑战。

3结束语

我国己内酰胺大型的生产企业中,使用的是比较成熟的NO还原生产技术、HPO技术和气液重排工艺技术。这些工艺在生产效率上没有明显的区分。但是在产品质量和成本上略有区别,同时在可循环和环境污染方面具有一定的优劣势区分。企业在生产过程中,应该仔细分析自身应该采取的生产方式,适应自身的发展策略。同时在发展的过程中,应该加强对新技术的关注和分析,引入先进的管理方式和生产理念,不断发展企业的综合实力和前瞻性策略。我国目前己内酰胺生产产业是朝阳产业,具有良好的发展前景。从技术和资金方面考虑,我国的己内酰胺生产技术和工艺还有很大的提升空间,在产业的建设方面针对己内酰胺生产工艺的复杂性,需要投入更多资金和研发力度。同时,应对国外的先进工艺方式和管理方式进行深入的了解和学习,以提升我国产业技术工艺的实际应用水平。在原材料方面,我国苯、合成氨、硫酸资源充足,适合发展甲苯的生产方式和技术。总之,己内酰胺工业生产在我国有着光明的发展前景,我国的生产企业需要进一步提升自身的综合发展能力。

参考文献

[1]李伟亮.己内酰胺生产技术的比较及发展趋势[J].化工管理,2016(13):95.

[2]孙磊.环己酮法生产己内酰胺工艺污水处理工艺研究[J].山东工业技术,2016(22):12.

[3]贾金锋,贾金锋,刘亚楠.己内酰胺生产技术路线的研究进展[J].化工技术与开发,2016,45(4):45-48.

[4]庞晓华.字部工业计划采用新的环己酮生产工艺[J].炼油技术与工程,2016(3):64-64.

作者:刘海菊 刘凯 郭琦 单位:天津辰力工程设计有限公司

己内酰胺生产工艺技术特点研究责任编辑:张雨    阅读:人次