Производство капролактама - Бадриан А.С.
Скачать (прямая ссылка):
Экстракцию проводят в насадочном экстракторе 8 (насадка — кольца Рашига 50X50 мм). В нижнюю часть экстрактора подается смесь из смесителя 6, в верхнюю деминерализованная вода. Количество подаваемой воды определяется из соотношения вода: •.омыленный продукт (с добавлением циклогексана), равного 1 :5. Вода вымывает соли из поднимающегося вверх по экстрактору омыленного продукта. Последний выводится с верха экстрактора, а с низа выводится раствор солей, содержащий также неотработанную щелочь (до 7—8%)- Этот раствор передается на нейтрализацию органических кислот.
Общее время пребывания оксидата в реакторах омыления составляет примерно 1 ч. Реакторы /, 2 и 3 по газовым линиям
I, 2, 3 — реакторы омыления; 4, 5 — холо-дильники-коиденсаторы; 6 — смеситель; 7 — насос; 8 — экстрактор.
Рис. 22. Схема омыления с экстрак- В-,цией солей:
Щелочь на нейтрализацию
связаны с обратными холодильниками-конденсаторами 4 я 5, охлаждаемыми соответственно оборотной водой и водой с температурой 5—10 °С. Конденсат из холодильников стекает самотеком в смеситель 6.
Типичными нарушениями технологического режима при работе описанной схемы является низкая концентрация циклогексана в смесителе. В таком случае органическая фаза, выходящая из экстрактора, будет содержать соли органических кислот. При последующей ректификации омыленного продукта попадание солей органических кислот в ректификационные колонны может вызывать заблвку испарителей колонн и тарелок.
Как показали исследования, в результате омыления, проводи-’ мого даже при 95 °С (предельно возможная температура в условиях атмосферного давления), расщепляются далеко не все эфиры. Некоторая их часть остается в смеси, направляемой на ректификацию.
></ Авторы работы [14] предлагают снизить температуру омыле-¦
ния до 83 °С. Температура снижалась одновременно с увеличением содержания циклогексана в омыляемом оксидате до 30—35% и соответственно с сокращением времени его контакта со щелочью до 25—30 мин. Проведенные измерения потерь циклогексанона и циклогексанола позволили выявить следующую закономерность. Снижение потерь циклогексанона не сопровождается снижением степени гидролиза сложных эфиров, которая не изменяется даже при варьировании концентрации щелочи (табл. 11). Для существенного повышения степени омыления эфиров необходимы температуры 175—200 °С.
Таблица М. Показатели работы стадии омыления
Концентра- ция щелочи, % Оксидат с 7% циклогексана (t=93°С) Оксидат с 30% циклогексана (/=83°С)
потери циклогексанона, % потери циклогекса-иола, % степень омылення эфиров, % потери циклогексанона, % потерн циклогексанола, % степень омыления эфиров, %
5 7,1 1,8 28 1,0 0 27
10 9,1 2,7 30 1,0 0 27
15 11,8 3,65 30 2,0 0 30
20 14,0 7,0 37 3,8 0 35
40 17,8 9,22 41 5,0 0,5 41
В процессе ректификации подавляющая часть сложных эфиров концентрируется в кубовом остатке колонны (масло X) для отгонки циклогексанола. Именно этот продукт целесообразно подвергать гидрощелочному разложению в условиях повышенных температур. На стадии же омыления, как и предлагают авторы работы, рекомендуется поддерживать температуру около 83 °С. Снижение температуры не сказывается на качестве получаемого после ректификации циклогексанона.
Для нейтрализации и омыления сложных эфиров можно заменить щелочь на раствор содо-щелочного плава, получаемого при
76
сжигании щелочных (а точнее солевых) сточных вод после омыления. В работе [15] предлагается такой способ обработки оксидата, полученного окислением циклогексана при 140 °С.
В содо-щелочном плаве содержится 85—93% ИагСОз и 5—9% NaOH. Обработка оксидата 15%-ным раствором такого плава в течение 15—20 мин при 60 °С позволила полностью нейтрализовать органические кислоты. Одновременно гидролизовалось примерно 50% сложных эфиров, обычно раз!рушаемых при температурах до 95 °С с щелочью. Внедрению этого способа в промышленность, к сожалению, препятствует протекание побочной реакции перехода карбоната натрия в бикарбонат, а также выделение значительных количеств двуокиси углерода.
Выделение непрореагировавшего циклогексана
Равновесные данные для системы циклогексан — циклогексанон— циклогексанол (см. табл. 8) могут быть использованы при расчете колонны для отгонки непрореагировавшего циклогексана. Следует оговориться, что в результате эксплуатации производств капролактама, работающих по различным схемам, строго регламентировано суммарное содержание циклогексанона и циклогексанола в циклогексане, который возвращается со стадии ректификации на окисление, не более 0,3%. Для столь низких концентраций тяжелокипящих компонентов в дистилляте прямой расчет эффективности колонны по данным фазовых равновесий пар — жидкость практически невозможен. В этом случае необходимо более детальное исследование равновесия пар — жидкость в области малых концентраций тяжелокипящих компонентов. До сих пор не было сообщений о проведении подобного исследования. Поэтому колонны для отгонки циклогексана проектируются с учетом практических результатов, полученных при эксплуатации промышленных установок.
