Производство капролактама - Бадриан А.С.
Скачать (прямая ссылка):
На практике контролируют содержание в перегруппированном продукте серной кислоты, так называемый «показатель кислотности». Для циклогексаноноксима, содержащего 4—5% влаги, при использовании олеума с 20—24 % свободного SO3 оптимальная кислотность составляет 59—61%. Недостаточная кислотность, как было отмечено выше, приводит к нежелательным побочным реакциям. Избыток олеума также вреден: не следует забывать, что серный ангидрид может оказывать не только изомеризующее, но и окисляющее действие на циклогексаноноксим, которое проявляется именно при повышенной кислотности.
Другим способом определения правильной подачи олеума является найденное в производственной практике мольное соотношение серная кислота : капролактам; для циклогексаноноксима с влажностью 4—5% оно составляет 1,65: 1.
Важным фактором нормальной работы является хорошее смешение циклогексаноноксима и олеума при надежно работающей системе отвода тепла. При неудовлетворительном перемешивании в реакторе изомеризации могут возникать зоны местных перегревов, где будет происходить повышенное осмоление органических продуктов, в первую очередь циклогексаноноксима. В подобных случаях не исключается вероятность выбросов реакционной смеси из реактора вследствие быстрого разогрева.
С точки зрения техники безопасности при эксплуатации установок перегруппировки необходимо учитывать прежде всего возможность таких выбросов. Помимо неудовлетворительного перемешивания причиной выбросов может явиться понижение температуры (ниже 80 °С), когда реакция практически прекращается. При последующем подъеме температуры реакция начинает идти особенно бурно. К аналогичным последствиям приводит временное прекращение подачи олеума. Во избежание аварийных ситуаций реакторы изомеризации обычно снабжены системой автоматической блокировки. Технологическая схема изомеризации циклогексаноноксима представлена на рис. 54.
Циклогексаноноксим со стадии оксимирования подается в реактор 1 циклонного типа. В результате циркуляции перегруппированного продукта в циклоне создается вакуум, равный 10 кПа.
162
Для предотвращения сублимации * циклогексаноноксима в линию его подачи вводится азот, что одновременно исключает переброс перегруппированного продукта. Расход циклогексаноноксима поддерживается постоянным с помощью регулятора.
Олеум подается во всасывающую линию циркуляционного насоса 3. Его расход^ регулируется по соотношению с количеством подаваемого циклогексаноноксима. Тепло реакции изомеризации
Циклогексаноноксим
/ — реактор; 2 — циклон; 3, 7 — насосы; 4, 8 — холодильники; 5 — сепаратор; 6 — нейтрализатор; 9 — отстойник.
снимается за счет циркуляции реакционной смеси между реакто-ром 1 и холодильником 4. Температура в реакторе «125°С поддерживается постоянной с помощью регулировочного клапана, который по показаниям термопары меняет количество циркулирующей реакционной смеси.
Предусматриваются следующие системы автоматической блокировки:
1) подача циклогексаноноксима прекращается при недостатке олеума;
2) подача олеума прекращается при остановке насоса, подающего циклогексаноноксим;
3) подача азота в линию циклогексаноноксима прекращается при превышении допустимого давления азота;
4) подача циклогексаноноксима и олеума прекращается при повышении температуры .в реакторе 1, а также при остановке циркуляционного насоса 3.
Перед пуском системы реакционная смесь готовится в специальной емкости, снабженной мешалкой и змеевиком для охлаждения, и передается в реактор изомеризации 1.
11*
Перегруппированный продукт из реактора 1 поступает самотеком в нейтрализатор 6, куда подается 13%-ная аммиачная вода. Ее расход регулируется с помощью рН-метра (поддерживается pH 4,5). Аммиачная вод,а с такой концентрацией предотвращает выпадение кристаллов сульфата аммония. Плотность раствора сульфата аммония поддерживается в пределах 1220—1230 кг/м3.
Тепло, выделяющееся при нейтрализации и разбавлении, отводится при циркуляции (которая осуществляется с помощью насоса 7) нейтрализованного продукта через холодильник 8.
Из нейтрализатора 6 смесь капролактама и сульфата аммония перетекает в отстойник 9, где происходит их разделение. Верхний лактамный слой содержит 68—70% капролактама и 1—1,2% сульфата аммония. В растворе сульфата аммония (нижний слой) содержится около 40% (NH4)2S04 и 0,8—1,2% растворенного капролактама.
Для последующей переработки важное значение имеет содержание влаги в циклогексаноноксиме, которое как и его содержание в растворе сульфата аммония, определяется главным образом концентрацией сульфата аммония. Для pH 4,5 и температуры 80 °С получены данные, приведенные в табл. 22.
Таблица 22. Фазовое равновесие для системы сульфат аммония — вода —
циклогексаноноксим
Содержание в водном слое, % Содержание в органическом слое, %
сульфата аммония циклогексанон- оксима воды циклогексанон- оксима воды
00,00 6,15 93,85 90,84 9,16
11,22 1,46 87,32 92,68 7,32
22,49 0,55 76,96 94,75 5,25
31,70 0,23 68,07 96,08 3,92
40,58 0,12 59,30 96,63 3,37
49,20 0,00 50,80 96,86 3,14
В ряде промышленных схем лактамный и водный слои не разделяют, а весь продукт направляют на экстракцию органическим растворителем. Однако при таком способе переработки, несмотря на компактное аппаратурное оформление, как правило, получается капролактам худшего качества. Целесообразнее экстрагировать капролактам из каждого слоя раздельно.
